PAGEPAGE5第7章習(xí)題7.11．在環(huán)境狀態(tài)下，將含有35%（摩爾）丙酮的水溶液分離成99%（摩爾）的丙酮和98%（摩爾）的水。①若丙酮和水被認(rèn)為是理想溶液，計(jì)算以1kmol進(jìn)料為單位的最小功；②在環(huán)境狀態(tài)下的液相活度系數(shù)用VanLaarA12

=2.0，A21

=1.7（丙酮組分為1）,計(jì)算最小功。解：（1）丙酮和水生成理想溶液，以1h為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)料液量為1kmolnQ1＋nQ2＝1nQ1×99%+nQ2×2%=1×35%

和nQ1 聯(lián)立解得nQ1＝0.3402kmol/h，nQ2＝0.6598kmol/h分離最小功的計(jì)算：Wmin＝8.314×298×[0.3402×(0.99×ln0.99＋0.01×ln0.01)＋0.6598×（0.98×ln0.98＋0.02×ln0.02）－（0.35×ln0.35＋0.65×ln0.65）]＝5027.871w（2）應(yīng)用VanLaar方程計(jì)算液相活度系數(shù)2.02.00.35進(jìn)料：ln1＝

)21.70.65

＝0.7495，同理ln

2＝0.255799％丙酮流股：ln 99％丙酮流股：ln 1＝1.4493×10，ln 2＝1.671298％水流股：ln98％水流股：ln1＝1.9073，ln 2＝9.3457×10-4Wmin＝8.314×298×{0.3402×[0.99×(ln0.99+1.4493×10-4)+0.01×(ln0.01+1.6712)]+0.6598×[0.98×(ln0.98+9.3457×10-4)+0.02×(ln0.02+1.9073)]－[0.35×(ln0.35+0.7495)+0.65(ln0.65+0.2557)]}=1486.98w2（T0=311K；②凈功耗。習(xí)題2附圖物流物流2

流率kmol/h1H21H20.440.430.014N20.100.0950.00450.03苯 00.03641.6己烷 0.31 41.386環(huán)溫度K壓力kPa

913222068-384

物流2322103.4-15055

物流3322103.4焓kJ/h 2581.27288熵kJ/h×K5.6

.755.1

-3827525.572848.66解：T0＝311K1-F，餾出物2-D，釜液3-WBD=HD－T0SD＝-15055.7－331×55.1＝-32191.8BF=HF－T0SF＝-3842581.27－311×2885.6＝-4740002.87D=0.43+0.095+0.31=0.835kmol/hW=0.014+0.0045+0.036+41.38=41.4345kmol/hF=0.44+0.10+0.036+41.69=42.266kmol/hnBk k＝out分離

nBj j－in＝0.835×(-32191.8)+41.4345×(-4713458.83)-42.266×(-4740002.87)＝5014271.26kJ/h熱量衡算：FH QF R

DHD

WH Qw C42.266×（-3842581.27）＋QR＝0.835×（-15055.7）＋41.4345×（-3827525.5）＋QCQR－QC＝3806360.22kJ/HkT T0 0凈T T T T凈故-W

＝QR（1－R）－QC(1－C)

R=C=322K)＝130031.94kJ/h苯-甲苯常壓精餾塔，進(jìn)料、餾出液及釜液的流率和溫度，以及各組分的平均摩爾熱容如表所示，設(shè)環(huán)境溫度為20℃，求各股物流的有效能和苯-甲苯精餾塔的最小分離功。物流進(jìn)料餾出液

流率kmol/h3222068

苯的摩爾分?jǐn)?shù)322103.4

溫度℃322103.4釜液 -3842581.27 -15055.7 -3827525.57各溫度下苯、甲苯的平均熱容Cp,m，J/mol×K組分 365苯 144.0甲苯 167.4

355143.3164.9

381K146.2168.2解：BHTS0H進(jìn)料：1＝0.44×144×72+0.56×167.4×72＝11311.49J/molS1＝0.44×[144×(ln365－ln293)－8.314ln(1/144)]+0.56×[167.4×(ln365-ln293)－8.314×ln(1/0.56)]＝28.82J/molKB1＝11311.49－293×28.82＝2867.23J/molH餾出液： 2=0.95×143.3×62+0.05×164.9×62=8951.56J/molS2=0.95×[143.3×(ln355－ln293)－8.314×ln(1/0.95)]+0.05×[16439×(ln355-ln293)－8.314×ln(1/0.05)=26.0626J/molKB H2 2

TS0

1315.22J/molH釜液： 3=0.05×146.2×88+0.95×168.2×88=14704.8J/molS3=0.05×[146.2×(ln381-ln293)-8.314×ln(1/0.05)]+0.95×[168.2×(ln381-ln293)-8.314×ln(1/0.95)]=42.2345J/molKB H TS3= 3 0 3=2330.09J/molnB2233117.3較好的流程。組分進(jìn)料流率kmol/h相對(duì)揮發(fā)度組分進(jìn)料流率kmol/h相對(duì)揮發(fā)度丙烷10.08.1丁烯-2187.02.7丁烯-1100.03.7正戊40.01.0正丁烯341.03.1烷解：設(shè)丙烷、丁烯－1、正丁烯、丁烯－2、正戊烷分別為組分A、B、C、D、E方法1S2ABCDEABC的分離過(guò)程中，由C1規(guī)則，含量最多的首先分出，故分為ABCS2ABC，故兩個(gè)較好的流程為：某反應(yīng)器的流出物是RH3烴的各種氯化衍生物的混合物、未反應(yīng)的烴和HCl驗(yàn)法設(shè)計(jì)兩種塔序。注：HCl具有腐蝕性。組分流kmol/h率相對(duì)揮發(fā)度純度要求組分流kmol/h率相對(duì)揮發(fā)度純度要求HCl524.780%RH301.995%2ClRH3