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分离过程.doc

分离过程

halaheiyou
2013-01-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《分离过程doc》,可适用于高等教育领域

简答题()列出种使用ESA和种使用MSA的分离操作。答:属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。属于MSA分离操作的有萃取精馏、液液萃取、液液萃取(双溶剂)、吸收、吸附。()比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。答:当被分离组分间相对挥发度很小必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时就要考虑采用萃取精馏(MSA)但萃取精馏需要加入大量萃取剂萃取剂的分离比较困难需要消耗较多能量因此分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。()什么叫露点精馏塔顶温度如何处理?露点温度(压力)是在恒压(温)下冷却气体混合物当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度(压力)简称露点。精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的露点。()怎样判断混合物在TP下的相态若为两相区其组成怎样计算?对进料作如下检验。=进料处于泡点>>可能为汽液两相区><<进料为过冷液体=进料处于露点><可能为汽液两相区<<>进料为过热蒸汽计算时所指定的温度应在泡露点温度之间这样才会出现汽液两相否则只会是单相不必进行等温闪蒸的计算。只有>和<时混合物始处于汽液两相区(<<)需要进行等温闪蒸的计算。()用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时什么情况下汽化率作为内循环温度T作为外循环为什么?宽沸程混合物的闪蒸计算所谓宽沸程混合物是指构成混合物的各组分的挥发度相差悬殊在很宽的温度范围内易挥发组分主要在蒸汽相中而难挥发组分主要留在液相中。进料热焓的增加将使平衡温度升高但对汽液流率V和L几乎无影响。因此宽沸程的热量衡算更主要地取决于温度而不是v。根据序贯算法迭代变量的排列原则最好是使内层循环中迭代变量的收敛值将是下次内层循环运算的最佳初值因此对于宽沸程闪蒸由于v对T的取值不敏感所以v作为内层迭代变量T作为外循环较为合理。()简述从下往上对精馏塔进行逐板计算的步骤。①按工艺要求用非清晰分割进行物料分布求得XDI及XWI并用UNDERWOOD计算RM并选R根据操作条件(P,T,G)确定精馏段和提馏段的气液流量写出操作线方程。②找出各组分的相平衡关系YI=KIXI③由XWI试差塔釜泡点温度TW并同时得到与釜液组成相平衡的气液组成YWI通过提馏段操作线方程求得与塔釜相邻的第一块板上的液相组成XWI根据XIJ设温度T由相平衡式得YIJ依次向上计算直到与进料组成相近时则改用精馏段操作线方程依次逐板并列到塔顶为止。计算题()计算在MPa和K下苯()甲苯()对二甲苯()三元系当x=x=x=时的K值。汽相为理想气体液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。(单位:Jmol)在T=K时液相摩尔体积为:安托尼公式为:苯:甲苯:对二甲苯:()解:由Wilson参数方程==同理:由Wilson方程:根据安托尼方程:由式()计算得:Ki=ripisp如视为完全理想系根据式()计算得:Ki=pisp()一液体混合物的组成为:苯甲苯对二甲苯(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在kPa时的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。解()平衡常数法。假设为完全理想系。设t=℃苯:甲苯:EMBEDEquation对二甲苯:EMBEDEquationEMBEDEquation选苯为参考组分:解得T=℃EMBEDEquationEMBEDEquation==EMBEDEquation故泡点温度为℃且()相对挥发度法设t=℃同上求得===EMBEDEquationEMBEDEquation故泡点温度为℃且()含有(mol)醋酸乙酯(A)和乙醇(E)的二元物系液相活度系数用VanLaar方程计算==。试计算在kPa压力下的泡点温度和露点温度。安托尼方程为:醋酸乙酯:乙醇:(PS:PaT:K)解:()计算活度系数:==()计算泡点温度设T=K(℃)EMBEDEquationEMBEDEquationEMBEDEquationEMBEDEquation调整解得T=即T=℃EMBEDEquation==EMBEDEquation==故泡点温度为℃()计算露点温度设T=K(℃)EMBEDEquation解得T=K(℃)EMBEDEquation==故露点温度为℃()(重点)用图中所示系统冷却反应器出来的物料并从较重烃中分离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度K组成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K值:氢甲烷苯甲苯组分流率molh氢甲烷苯甲苯解:以氢为甲烷为苯为甲苯为。总进料量为F=kmolh又K=K=K=K=由式()试差可得:Ψ=由式()计算得:y=y=y=y=V=molh。()在一精馏塔中分离苯(B)甲苯(T)二甲苯(X)和异丙苯(C)四元混合物。进料量molh进料组成zB=,zT=,zX=zc=(mol)。塔顶采用全凝器饱和液体回流。相对挥发度数据为:====。规定异丙苯在釜液中的回收率为甲苯在馏出液中的回收率为。求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。解:根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分异丙苯(C)为重关键组分则苯(B)为轻组分二甲苯(X)为中间组分。以重关键组分计算相对挥发度。由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。所以由与求出非关键组分的分布苯:EMBEDEquation===Kmolh二甲苯:==求得==物料平衡结果见下表:组分苯(B)甲苯(T)异丙苯(C)()(重点)某原料气组成如下:组分CHCHCHiCHnCHiCHnCHnCHy(摩尔分率)先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收平均吸收温度为℃压力为Mpa如果要求将iCH回收。试求:()为完成此吸收任务所需的最小液气比。()操作液气比为组小液气比的倍时为完成此吸收任务所需理论板数。()各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。()求塔底的吸收液量解:由题意知iCH为关键组分由P=Mpat平=℃查得K关=(PTK图)()在最小液气比下N=∞A关=中关===()==所以理论板数为()组分吸收率公式:计算结果如下:(按kmolh计算)组分进料量相平衡常数Ki被吸收量塔顶尾气数量组成CHCHCHiCHnCHiCHnCHnCH合计以CH为例:==V(CH)=()VN=()=()塔内气体平均流率:Kmolh塔内液体平均流率:L=由==Kmolh分析题()假定有一绝热平衡闪蒸过程所有变量表示在所附简图中。求:)总变更量数Nv)有关变更量的独立方程数Nc)设计变量数Ni)固定和可调设计变量数Nx,Na)对典型的绝热闪蒸过程你将推荐规定哪些变量?思路:股物流均视为单相物流总变量数Nv=(C)=c独立方程数Nc物料衡算式C个热量衡算式个相平衡组成关系式C个个平衡温度等式个平衡压力等式共C个故设计变量Ni=NvNi=C(C)=C固定设计变量Nx=C,加上节流后的压力共C个可调设计变量Na=解:)Nv=(c))Nc物料衡算式c能量衡算式相平衡方程式c内在(PT)关系式Nc=c)Ni=Nv–Nc=c)Nxu=(c)=c)Nau=c–(c)=()满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图求:)设计变更量数是多少?)如果有请指出哪些附加变量需要规定?解:Nxu进料c压力c==Nau串级单元传热合计NVU=NxuNau=附加变量:总理论板数。()附图为热藕合精馏系统进料为三组分混合物采出三个产品。确定该系统:()设计变量数()指定一组合理的设计变量。解:Nxu压力NM进料c合计NMc(c=)Nau串级分配器侧线传热Nvu=NM=NM设计变量:Nf、N、M、Ns、Ns、Ns、D、R、S、S、S、T。()利用如附图所示的系统将某混合物分离成三个产品。试确定:)固定设计变量数和可调设计变量数)指定一组合理的设计变量解:Nxu进料c压力NMcNMNau串级分配侧线传热设计变量数:CMN合理设计变量:NF、N、M、Ns、D、S、S、R、T、T。�EMBEDVisioDrawing����EMBEDVisioDrawing����EMBEDVisioDrawing����EMBEDVisioDrawing���PAGEunknownunknownunknownunknownunknownunknownvsd�unknownunknownvsdvsd�unknownunknownvsdunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknown

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