第一章緒論2.（第6-10組）利用如附圖所示的系統將某混合物分離成三個產品。試確定:1）固定設計變量數和可調設計變量數；2）指定一組合理的設計變更量解：（1）進料變量數c+2解：（1）進料變量數c+2Nx壓力等級數N+M+2合計N+M+c+4串級單元數6Na側線采出數1分配器數1傳熱單元數2合計10（2）一組合理的設計變更量為：側線流率及側線采出口的位置。4.（第1-10組）確定如圖所示的吸收-解吸流程的設計變量數解：假設吸收塔進料有c個組分。按設計變量數的確定原則:NxNa進料變量數c+2壓力等級數2水蒸氣3合計c+7串級單元數傳熱單元數合計1235變量的選擇：情況1：吸收塔和解吸塔的操作壓力；壓力；水蒸氣的流率、進料溫度和壓力;三個換熱器各自的一個出口溫度。情況2:固定設計變量的規定與“情況氣體原料的流率、組成、進料溫度和吸收塔和解吸塔的塔板數;1”的①②③相同； 吸收塔出口氣中CO2的摩爾分數；解吸塔出口氣中CO2的摩爾分數； 三個換熱器的換熱面積。5.(第2、4、6、8、105.(第并規定塔頂乙醇濃度,級代替再沸器分離乙醇和水的混合物。 假定固定進料，絕熱操作，全塔壓力為常壓,并規定塔頂乙醇濃度,求：（1）設計變量是多少？（2）若完成設計，應推薦哪些變量?解：（1）進料變量數c+2NxNa則設計變量數為:壓力等級數水蒸氣合計串級單元數分配器數傳熱單元數進料變量數c+2NxNa則設計變量數為:壓力等級數水蒸氣合計串級單元數分配器數傳熱單元數合計c+5(c=2)c+5+4=2+5+4=11（2） 若完成設計，應推薦以下變量：回流溫度、流出液流率、進料位置、總理論級數2.（第6-10組）在連續精儲塔中,2.（第6-10組）在連續精儲塔中,/h。若要求儲出液中回收進料中加料量為100kmol分離下表所示的液體混合物。操作壓力為2780.0kPa加料量為100kmol91.1%乙烷，釜液中回收進料中 93.7%的丙烯，試用清晰分割估算儲出液流量及各組分在兩產品中的組成。

序號123456組分甲烷乙烷丙烯丙烷異丁烷止」烷Xi0.050.350.150.200.150.10Otih10.952.5910.8840.4220.296解：根據題意，組分2（乙烷）是輕關鍵組分，組分3（丙烯）是重關鍵組分，而組分1（甲烷）是輕組分，組分4（丙烷）、組分5（異丁烷）和組分6（正丁烷）是重組分。清晰分割如下：X4,D^0,X5，D&0,X6,Dft0,X1,W&0,則根據物料衡算關系列出下表：序號123456組分甲烷乙烷丙烯丙烷異丁烷止」烷進料fi5.035.015.020.015.010.0100.0儲出液di5.031.8850.945一一一37.83釜液COi一3.11514.05520.015.010.062.17Xi,D0.13220.84280.0250Xi,W0.05010.22610.32170.24130.16085.（第1-10組）擬以水為溶劑對醋酸甲酯 （1）一甲醇（2）溶液進行萃取精微分離， 已知料液的Xfi=0.65,此三元系中各組分的端值常數為：A12 =1.0293; A21 =0.9464; A2s =0.8289 A’2 =0.5066; Ais =2.9934;Asi=1.8881試問當全塔萃取劑濃度為 Xs=0.6時，水能作為該體系的萃取劑嗎？若當全塔萃取劑濃度為xs=0.8時，其萃取效果可提高多少？除萃取劑的濃度外，影響萃取效果的因素有那些??一一_ 1 1 解：依題意可得 A'12=—A12A21=—1.02930.9464=0.9878TOC\o"1-5"\h\z2 21 1A'1S=—asAS1=—2.99341.8881=2.44082 21 1A'2s A2sAS20.82890.5066=0.6678\o"CurrentDocument"2 2,X1 0.65=0.65x1- = =0.65X1X2 0.650.35那么當那么當xs=0.6時,In=xs〔A'1s-A'2s-A'121-2x'1L0.62.4408-0.6678-0.98781-20.65L1.2416In即—=3.46>1 故水能作為該體系的萃取劑CL同理，當xs=0.8時，ln'”xsA'1S—A'2S-A'12（1-2x'iy=0.8父12.4408-0.6678—0.9878x（1-2x0.65）］=1.6555l支）.飛's即一=5.236a's5.236從而——= =1.51:s3.461n'1n'=Ax2,1nG=Ax1端值常數與溫6.（第1-10組）某1、2兩組分構成二元系，活度系數方程為度的關系：A=1.7884-4.25父10-3T (T,K)s 4050s 4050lnP=16.0826 lnP2=16.3526-蒸汽壓方程為： T, T（P：kPa：T：K）假設汽相是理想氣體，試問 99.75Kpa時：（1）系統是否形成共沸物？（ 2）共沸溫度是多少?解：T=344.3K(即71C)，則A=0.325p1=75.16kPa;p2=98.45kPa(1-2Xi(1-2Xi)ssln(PiP2)Aln(98.4575.16)

0.325得至U:x1=0.0846;x2=0.9154lnr1=0.325(0.9145)2 r1=1.313lnr2=0.325(0.0846)2,=1.002p=1.313'0.0846'75.16+1.002 '0.9154'98.45=98.65kPa<p規定設T=344.7K(即71.7C)

p:99.75kPa與給定總壓基本相等，故共沸溫度是 71.7C,共沸組成xi=0.083 摩爾分數8.(第8、10組)已知甲醇-丙酮在不同壓力下均能形成共沸物，常壓下共沸物組成為含甲醇 46%(mol),而I.IMPa下共沸物組成變化為含甲醇62%(mol)。當進料中甲醇含量大于62%(mol)時，請判斷常壓塔與高壓塔的塔序，并畫出相應的流程圖。解：先進常壓塔，再進高壓塔。 原因如下：當進料中甲醇含量大于 62%(mol)時，先進入常壓塔后，塔頂儲出液為含甲醇46%(mol)的甲醇-丙酮共沸物，塔釜為純甲醇，然后再進入高壓塔時， 因為I.IMPa下的共沸組成為含甲醇62%(mol),故塔釜為純丙酮，塔頂為含甲醇 62%(mol)的共沸物儲出液循環進入常壓塔。如此循環即可得將兩種物質完全分離出來。流程圖如下：第十一章分離過程的節能HCl。根據如下數2.(第1-10組)某反應器流出的是RHHCl。根據如下數組分HClRH3RCl3RH2ClRHCl2流率/(kmol/h)5258163014相對揮發度04.715.01.01.91.2純度要求/%80.085.098.095.098.0解：根據S1規則，因HCl具有腐蝕性，為減少設備投資，在各種塔序中HCl應優先被分出，而且HCl的純度要求最低，根據S2規則，HCl也可優先分離，加上HCl的含量第二多，考慮HCl最先分離是合理的；RC13和RHC12之間的相對揮發度最小，相對最難分離，根據S2規則，RCI3和RHC12最后分離；RH3最易分離，且含量最多，根據C1規則，所以第二步應分離RH3。第三步采用等摩爾分割RH2CI和RH3、RHC12,符合C2規則。該塔序如附圖一所示：同上，根據S1規則，HCl有腐蝕性，應優先分離；根據S2規則，RC13和RHC12之間的相對揮發度最小，相對最難分離，所以 RCl3和RHCl2最后分離。 與（1）不同的是分離RH3和RH2Cl的塔C因組成相對簡單，塔徑和塔高減小，可導致設備投資相應減小。但從分離難易程度和組分含量而言，顯然附圖一所示的的塔序比附圖二所示的塔序更合理。該塔序如附圖二所示:

附圖附圖3.（第6-10組）用普通精儲塔分離來自加氫單元的混合燒類。進料組成和相對揮發度數據如下表所示,試確定兩個較好的流程。組分進料流率kmol/h相對揮發度組分進料流率kmol/h相對揮發度丙烷10.08.1丁烯-2187.0