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3. 常压操作连续精馏塔用以分离苯－甲苯溶液，y1 = 0.72(摩尔分率，下同)的塔顶蒸汽经分凝器冷凝后液相作为塔顶回流液，气相经全冷凝器冷凝成塔顶产品，进料F为100kmol/h，进料浓度XF= 0.44，泡点进料，塔顶与塔底产品D = W = 50 kmol/h，塔顶馏出液浓度XD = 0.83，取相对挥发度α = 2.5，求： （1）塔釜液浓度； （2）操作回流比
（3）塔釜蒸发量 V’, kmol/h.
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解： (1)∵FXF = DXD + WXW ∴XW=0.05 (2) yD = XD = 0.83
X0 = 0.83/(2.5-1.5*0.83)=0.66 ∵y1=R*X0/(R+1)+XD/(R+1) ∴R=1.83 (3)V=V=(R+1)D
(3) . 图1为两股不同的原料液分别预热至泡点，从塔的不同部位连续加入精馏塔。已知XD= 0.98，XS= 0.56，XF= 0.35，XW= 0.02 （以上均为易挥发组分表示的摩尔分数）。系统的相对挥发度α=2.4，含量较高的原料液加入量为0.2F，如已知D/F=0.456, 试求：为达到上述分离要求所需的最小回流比。
（提示：最小回流比下，如图2，挟点可能出现在A点或B点，提馏段操作的斜率为其液汽流量比）
’
D, XD0.2F, XSF, XFBA
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4.用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为100kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分数为0.4，进料为饱和蒸气，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为3.0，精馏段操作线方程为yn+1 = 0.75xn + 0.2375, 塔顶产品中易挥发组分的回收率为0.95，试求：(1) 操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分数；(2) 塔底产品的流量和塔底产品中易挥发组分的摩尔分数；(3) 精馏段的气相负荷、提馏段的气相负荷；（4）最小回流比；（5）提馏段操作线方程和q线方程；（6）塔顶第2块理论板上升蒸气的组成；
解：由操作线方程 yn+1 = 0.75xn + 0.2375 得 R=3 xD = 0.95。 ??DxDD?0.95??0.95 D = 40 kmol/h FxF100?0.4W = F-D = 60 kmol/h
FxF?DxD?WxW xw = 0.033
L = RD = 3 ? 40 = 120 kmol/h L?L?qF?120kmol/h
V??R?1?D?4?40?160 kmol/h V?V??1?q?F?160?100?60 kmol/h
yq?0.4?3xq1?2xq 得 xq?0.182
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Rmin?2.52
提馏段操作线方程：y?q线方程 y = 0.4。
WxLx?W?2x?0.033 VVy?WxLx?W?2x?0.033 VVy2?0.8852
非均相分离计算
1.(15分)一板框过滤机用于恒温恒压（25℃\\1atm）条件下一悬浮液过滤。已知滤框容积 450mm * 450mm * 25mm,共30个框。每立方米滤液可形成0.02m滤饼，qe = 0.02m/m, K=6.89*10 m/s。过滤至滤饼满框后用1/10滤液体积的清水洗涤，洗涤压差与温度同过滤过程。试求： （1）过滤时间 (s)。 （2）洗涤时间 (s)。
（3）过滤器生产能力 （辅助时间为过滤时间与洗涤时间之和的80%）。
3解：(1):框滤饼总体积 VS?30?0.45?0.45?0.025?0.152m
-5
2
3
3
2
滤液总体积 V?0.152/0.02?7.6m 过滤面积 A?30?0.45?2?12.156m
223q?V0.626m3/m2q=V/A = 0.626 m3/m2. A120.6262?2?0.626?0.023T?q?2q?qe??101.8min ?5K6.89?10??22(2): 洗涤面积 AW?30?0.45?6.06m
qW?Vw0.1?7.6??0.125m3/m2 Aw6.06K?dq??2.65?10?5m3/(m2?s) ???d??W4?q?qe? ?word 资料
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?W?qw?4717s
dq?????d??W(3): 生产能力Q
辅助时间 ?D?0.8(4717?6107)?8659s Q?V?P??W??P?3.9?10?4m3/s
2
2.(10分) 有一过滤面积为0.093m的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10 m的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10 m的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？
解：已知A=0.093m 、t1=50s 、V1=2.27×10m 、t2=100s 、V2=3.35×10m 、t3=200s
2
-33
-33
3
-3
3
-3
V12.27?10?3q1???24.41?10?3A0.093 由于 V23.35?10?3q2???36.02?10?3A0.093
根据式（2-38a）
q12?2qeq1?Kt1
联立解之：qe = 4.14×10因此
(24.41?10?3)2?2?24.41?10?3qe?50K2q2?2qeq2?Kt2 (36.02?10?3)2?2?36.02?10?3qe?100K
-3
K = 1.596×10
-5
2q3?2?4.14?10?3q3?200?1.596?10?5 q3=0.0525
所以：V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10m
3. 某生产过程每年须生产滤液3800 m，年工作时间5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为
3-33
K=4×10-6m2/s； qe=2.5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求：
（1） （2）
所需过滤面积，
今有过滤面积8m的过滤机，需要几台？
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解：已知生产能力为3800m滤液/年，年工作日5000h， T=2.5h ，t=1.5h ，
K=4×10-6m2/s ，qe=2.5×10-2m3/m2 ，
（1） 因为 Q=3800/5000=0.76m滤液/h 由过滤机生产能力公式得：
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生物工程化工原理练习题
