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1、 1一一. .例题详解例题详解1.填空题填空题(1)分离作用是由于加入(分离剂)而引起的,因为分离过程是(熵减过程) 。(2)分离过程是(混合过程)的逆过程,因此需加入(分离剂)来达到分离目的。(3)衡量分离的程度用(分离因子)表示,处于相平衡状态的分离程度是(固有分离因子).(4)工业上常用(分离因子)表示特定物系的分离程度,汽液相物系的最大分离程度又称为(固有分离因子) 。(5)分离因子表示任一分离过程所达到的(分离程度) ,其定义为() 。2211jijis ijxxxx(6)分离因子(等于 1) ,则表示组分 i 及 j 之间不能被分离。(7)分离剂可以是(能量 ESA)或(物质 MS
2、A) ,有时也可两种同时应用。(8)平衡分离的分离基础是利用两相平衡(组成不等)的原理,常采用(平衡级)作为处理手段,并把其它影响归纳于(效率中) 。(9)速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种(推动力)作用下经过某种介质时的(传质速率)差异而实现分离。(10) 分离过程是将一混合物转变为组成(互不相同)的两种或几种产品的哪些操作。(11) 固有分离因子是根据(汽液相平衡)来计算的。它与实际分离因子的差别用(板效率)来表示。(12) 分离工程研究分离过程中分离设备的(共性规律) 。1.填空题填空题(1)分离剂可以是()或() ,有时也可两种同时应用。(2)平衡分离的分离基础是利用两相平衡()
3、的原理,常采用()作为处理手段,并把其它影响归纳于()中。(3)速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种()作用下经过某种介质时的()差异而实现分离。(4)分离过程是将一混合物转变为组成()的两种或几种产品的哪些操作。单级平衡单级平衡分离分离例题详解例题详解1.填空题填空题(1)汽液相平衡是处理(汽液传质分离)过程的基础。相平衡的条件是(所有相中温度压力相等,每一组分的化学位相等) 。(2)当混合物在一定的温度、压力下,满足()条件即处于两相区,可1, 1 iiiiKzzK2通过(物料平衡和相平衡)计算求出其平衡汽液相组成。2.2.简答题简答题(1)什么叫露点,精馏塔顶温度如何处理?露点温度(
4、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。(2)怎样判断混合物在 T,P 下的相态,若为两相区其组成怎样计算?对进料作如下检验。= 1 进料处于泡点,BTT 0 1 可能为汽液两相区,0iiZkTBT1 进料为过热蒸汽TDT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 1 和1.001,表明所设温度偏高。iy由题意知液相中含量最大的是苯,由式(2-62)得:可得553. 11 1iyKKKT78.367重复上述步骤:; ;553. 1
5、 1K6284. 0 2K2667. 0 3K; ; ;7765. 0 1y1511. 0 2y066675. 0 3y0003. 1iy在温度为 367.78K 时,存在与之平衡的汽相,组成为:苯 0.7765、甲苯 0.1511、对二甲苯0.066675。(2)用相对挥发度法:设温度为 368K,取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的:; ;5.807 132.353 23000. 133组分 i苯(1)甲苯(2)对二甲苯(3)ix0.500.250.251.000ij5.8072.3531.000iijx2.90350.58830.25003.74184iijiij xx 0.77600
6、.15720.06681.0000解 2:(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设 t=95苯: ;96.11)36.5215.27395/(5 .27887936.20ln1sPPaPs5 110569. 1甲苯: ;06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln2sPPaPs4 210358. 6对二甲苯:;204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln3sPPaPs4 310702. 2;569. 11010569. 15511PPKs 6358. 022PPKs2702. 033PPKs011. 125. 06358. 025.
7、02702. 05 . 0596. 1iixK选苯为参考组分:;解得 T2=94.61552. 1011. 1569. 112K;05.11ln2sPPaPs4 210281. 6;19.10ln3sPPaPs4 3106654. 2=0.6281=0.26652K3K19997. 025. 02665. 025. 06281. 05 . 0552. 1iixK故泡点温度为 94.61,且;776. 05 . 0552. 11y;157. 025. 06281. 02y067. 025. 02665. 03y(2)相对挥发度法设 t=95,同上求得=1.569,=0.6358,=0.27021
8、K2K3K,807. 513353. 22313374. 325. 0125. 0353. 25 . 0807. 5iix50 . 174. 325. 01 74. 325. 0353. 274. 35 . 0807. 5iiii ixxy故泡点温度为 95,且;776. 074. 35 . 0807. 51y;157. 074. 325. 0353. 22y067. 074. 325. 013y(2)一烃类混合物含甲烷 5%(mol),乙烷 10%,丙烷 30%及异丁烷 55%,试求混合物在 25时的泡点压力和露点压力。解 1:因为各组分都是烷烃,所以汽、液相均可以看成理想溶液,值只取决于温
9、度和压力。可使用烃iK类的 P-T-K 图。泡点压力的计算:75348假设 P=2.0MPa,因 T=25,查图求iK组分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)ix0.050.100.300.551.00iK8.51.80.570.26iiixKy 0.4250.180.1710.1430.919=0.9191,说明所设压力偏高,重设 P=1.8MPaiixK组分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)ix0.050.100.300.551.00iK9.41.950.620.28iiixKy 0.470.1950.1860.1541.005=1.0051,故泡点压力为 1.8MP
10、a。iixK露点压力的计算:假设 P=0.6MPa,因 T=25,查图求iK组分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)iy0.050.100.300.551.00iK26.05.01.60.64iiiKyx 0.00190.020.18750.85941.06886=1.06881.00,说明压力偏高,重设 P=0.56MPa。 iiKy组分 i甲烷(1)乙烷(2)丙烷(3)异丁烷(4)iy0.050.100.300.551.00iK27.85.381.690.68iiiKyx 0.00180.01860.17750.80881.006=1.0061,故露点压力为 0.56MPa。 i
11、iKy解 2:(1)求泡点压力:设 P1=1000KPa,由 25,1000KPa,查 P-T-K 列线图得iK=16.5=3.2=1.0=0.431K2K3K4K所以168. 143. 055. 00 . 13 . 02 . 31 . 05 .1605. 0iy选异丁烷为参考组分,查得 P=1771KPa282. 0907. 0256. 04243iyKK在此条件下求得=1.021,继续调整iy,查得 P=1800KPa279. 002. 1282. 04344iyKK求得:,故混合物在 25的泡点压力为 1800KPa1001. 1iy1000KPa2000KPa1770KPa1800KP
12、a序号组分ixiKiyiKiyiKiyiKiy1甲烷0.0516.50.8258.40.429.60.489.40.472乙烷0.103.20.321.750.1751.950.1951.920.1923丙烷0.301.00.300.570.1710.630.1890.620.1864异丁烷0.550.430.240.2560.1410.2850.1570.2790.1531.001.680.9071.001(2)求露点压力设 P1=1000KPa,由 25,1000KPa,查 P-T-K 列线图得iK=16.5=3.2=1.0=0.431K2K3K4K7所以614. 143. 055. 02
13、 . 310. 05 .1605. 0iiiKyx选异丁烷为参考组分694. 0614. 143. 04142ixKK由 25,=0.694 查得 P=560KPa,查得各组分的值42KiK求得故混合物在 25时的露点压力为 560KPa1990. 0ix1000KPa560KPa序号组成组成iKixiKix1甲烷0.0516.50.00327.50.0022乙烷0.103.20.0315.200.0193丙烷0.301.00.301.700.1764异丁烷0.550.431.280.6940.793 1.6140.990(3)含有 80%(mol)醋酸乙酯(A)和 20%乙醇(E)的二元物系
14、,液相活度系数用 Van Laar 方程计算,=0.144,=0.170。试计算在 101.3kPa 压力下的泡点温度和露点温度。AEAEAA安托尼方程为:醋酸乙酯:15.5750.27900444.21lnTPS A乙醇: (PS:Pa ;T:K)68.4198.38038047.23lnTPS E解 1:泡点温度 此时,8 . 0Ax2 . 0Ex0075. 02 . 0170. 08 . 0144. 01144. 01ln22 EEAAAEAE AxAxAA0075. 1A1013. 08 . 0144. 02 . 0170. 01170. 01ln22 AAEEEAEA ExAxAA1
15、067. 1E设 T=350K8PaPTPS AS A100271516.1115.5750.27900444.21lnPaPTPS ES E955054669.1168.4198.38038047.23ln9972. 0PPKS AA A0434. 1PPKS EE E0064. 12 . 00434. 18 . 09972. 0EEAAiixKxKxK1iixK所以泡点温度为 350K。露点温度此时,8 . 0Ay2 . 0Ey设 T=350K,PaPTPS AS A100271516.1115.5750.27900444.21lnPaPTPS ES E955054669.1168.4198.38038047.23ln设,1A1E98984. 0