3.1— 1解①无解；②有唯一解；③多解3.1— 2：解c=6进料等级数压力等级数台计串级单元数传热单元数合计8917112规走：① 再沸器及各级的操作压力② 级数③ 塔釜赢济率3.1—3：解进料变重敎压力等级数台计串级单元数侧线采出数分配器数伎热单元数台计C+2N+M+4N+M+C+64114103.1— 4 解3.1 —5解解:以100摩尔进料为计算基准根据题意定甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关键组分从相对挥发度的 大小可以看出，二甲苯为中间组分在作物料衡算时，要根据它的相对挥发度与轻、重关键组分相对挥发度的比例，初定在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算再行修正物料衡算表如下:组分BTXC*为二甲苯的初定值进馏出料，f]液，di202035—030.03W101*400.0015100D釜液，Wj0.003W9*40 - 0.0015 W~解得D=50.929,W=49.071则dT=29.853,wt=0.147dC=0.0764, wc=39.924代入式（3-9）'29.853、0.147（lg=7.42由Nm值求出中间组分的馏出量和釜液量:10 xd = x1 +'0.0764 丫 0.33 丫血二 0.519、39.924 J 0.21 丿(0.0764 Y 0.33 丫.42、39.924 丿1021w =10-0.519=9.481x由于与初定值偏差较大，故直接迭代重做物料衡算:组进馏出釜液，wi分料，f]液，diiB2020—30—0T30.03W0.003WX100.5199.481C400.0015 D40 - 0.0015D100DW二次解得 D = 50.446, W=49.554则 dT=29.852，叫=0.148d =0.0757，w =39.924C C再求Nm：lg(29.852 \I 0.148 丿■:( 0.0757、/、39.924 丿=7.42lg10.21 丿校核dx：10 xd 二 x1 +j 0.0757 Y 0.33 丫.42、39.924丿l 河丿(0.0757 丫 0.33 丫・42、39.924 J 0.21 丿二 0.515组分进料，匚馏出液，d.i釜液，W.i苯2020—甲苯3029.85130.1487二甲苯100.51509.4850异丙苯400.075739.9243再迭代一次，得最终物料衡算表:3.2—9解解:log( P*/KPa) = A -查苯、甲苯、联苯的Antone方程参数得苯 6.06 1220395 5.188甲 6.08 134苯 6576 9.15联 6.36 199苯 88 7.558222.155219.9785202.608估算塔顶温度88.5r,则苯、甲苯的饱和蒸汽压分别为130.7702、51.6425KPa,根据求得两者的分配系数分别为1.0059、0.3972。
2570.1工 = + = 0.9947K 1.0059 x (257 + 0.1) 0.3972 x (257 + 0.1)i估算侧线采出的温度为137r,贝U苯、甲苯、联苯的饱和蒸汽压分别为445.7465、202.8667、3.0679KPa，根据K =巴P求得三者的分配系数分别为2.4764、1.127、0.01779.40.2f = + +—K 2.4764 x (3 + 79.4 + 0.2) 1.127 x (3 + 79.4 + 0.2) 0.017 x (3 + 79.4 + 0.2)i1.01估算塔釡温度240^,则甲苯、联苯的饱和蒸汽压分别为1424、71.721KPa，根据K = P*P求得三0.5 + 4.8 二 °-9965a = 1苯对甲苯的相对挥发度丄匹x止二2.3590.3972 1.127者的分配系数分别为7.12、0.35867.12 x 0.5 0.3586 x 4.8L K x = +a2 甲苯对联苯的相对挥发度■1.127 7.12= x0.017 0.358636.28由芬斯克公式logA logaAB可得(1)馏出液至进料的级数(2)进料至侧线采出的级数loglogN =——(257 80 ) x——(260 0.1丿 log2.359(257 79.4) x (3 0.1 丿log2.3597.7-7.7 =5.3i i 0.5 + 4.8(3)侧线采出至塔釡级数logN =——(79.4 4.8 ) x I 0.5 0.2丿log36.28__2.33.3—10 解解:设萃取精馏塔有足够的溶剂回收段，馏出液中苯酚含量Q0①脱溶剂的物料衡算:D'x x + W X x1, D 1,w=Fz1: D x+W x=F代入已知条件0.992D' + 0.01W' = 200 D' + W'二 400解得Dx = 199.5927 Wx = 200.4073②计算平均相对挥发度(a2)s：由文献中查得本物系有关二元Wilson方程参数(J/mol)九一九=269.873612 11九—九=1528.81341s 11九一九=137.80682 s 22各组分的安托尼方程常数：组分正庚烷甲苯苯酚6.018766.075776.05541log ps=A—t+c九—九=784.294412 22九—九=8783.88341sss九—九=3285.69182 sss1262164.37.6401342192.31.1871382.65ps159.493:kPa各组分的摩尔体积(cm3 / mol):V1 =147-47V2 = 106-85v = 83.14s用简化法计算萃取精馏是假定各塔板溶剂的浓度不变。
先假设塔板上溶剂浓度0.61 (摩尔分数)，然后用用溶剂量验证假设是否正确假设在溶剂进料板上正庚烷和甲苯的液相相对含量等于馏出液含量，则X]=0.3861, x2=0.0039, xs=0.61经泡点温度的试差得：r ps-4_I 丫 Ps 丿、2 2 /2.1183 x 167.3251.3067 x 119.452 = 2.27(a )泡点温度为116.51 C同理，假设塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相对含量为釡液脱溶剂含量，且溶剂含量不变，则3.1538 x 286.32)=1.4137 x 209.52 = 3.04泡点温度为138.33 °C粗略按溶剂进料板估计溶剂对非溶剂的相对挥发度:a1S[p； 2.1183 x 137.325r pS S1.3015 x 11.114 = 24.5r ps2 2a r ps2 S = S S= 10.760.3869 + 0.00310.3869 x 24.5 + 0.0031 x 10.76 = 0.041若按塔釡上一板估计卩，则由a1S = 28.32和a2S = 9.76得卩=0. 1从式（3-27）可以看出，用较 小的卩值计算溶剂进料量较为稳妥。
L = S + RD' = S + 997.9636由式（3-27）经试差可以解得S：(1 — 0.041)( S + 997.9636)—严4]x 啓5927)1 - 0.61S = 1470 kmol/h>1200kmol/h 故假设的浓度偏高，重新给定塔板溶剂浓度，反复计算 最后得各塔板溶剂浓度0.58.1 r ps1 1r ps丿2 2 y1.998 x 167.325进料板处：（a 12）S1.273 x 119.452 = 2.192.997 x 286.32塔釡：（a 12）s=1.3726 x 209.52 = 2.98("12 )平均竺 + 2・98 =2.585y'i根据该数据，按a x'1 — (1 — a ) x' y' — x'12 1公式作丿 图13块最后3.3—11 解解:设萃取精馏塔有足够的溶剂回收段，馏出液中苯酚含量Q0①脱溶剂的物料衡算:D'x：D+ WX1 = Fz1 D，+ W，二 F1 ,D 1, w 1 ；代入已知条件0.992D' + 0.01W' = 200 D' + W'二 400解得D、199-5927 W'二 200.4073②计算平均相对挥发度（a12S：由文献中查得本物系有关二元Wilson方程参数（J/mol）九一九=269.873612 11九—九=1528.81341s 11九一九=137.80682 s 22各组分的安托尼方程常数：组分正庚烷甲苯苯酚九—九=784.294412 22九—九=8783.88341s九一九2 s ss=3285.69181262161876757755414.37.6401342192.31.1871382.65159.493Blog" -A t + C , t :C ; ps : kPa各组分的摩尔体积（cm3 / mol）:V1 = 147・47V2 = 106・85v = 83.14s用简化法计算萃取精馏是假定各塔板溶剂的浓度不变。
先假设塔板上溶剂浓度0.61 （摩尔分数），然后用用溶剂量验证假设是否正确假设在溶剂进料板上正庚烷和甲苯的液相相对含量等于馏出液含量，则X]=0.3861, x2=0.0039, xs=0.61经泡点温度的试差得：r ps-4_I r Ps 丿、2 2 y2.1183 x 167.3251.3067 x 119.452 = 22（a ）12丿S泡点温度为116.51 °C同理，假设塔釡上一板液相中正庚烷和甲苯的液相相对含量为釡。