《化工原理ii》计算试题_答案

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1、《化工原理II》计算试题_答案石油大学（北京）化工学院化工原理（下册）题库三、计算题1、（15分）在一直径为1.2m的Mellepak250Y规整填料吸收塔中，用清水吸收空气混合气中的SO2。吸收塔操作总压为101.3kpa,温度为20oC，入塔混合气的流量为1000m3/h,SO2的摩尔分率为0.09，要求SO2的回收率不低于98%，采用其汽相总体积传质系KYa=0.0524kmol/(m.s)。该体系的相平衡方程为：ye=3.3x。试求：（1）推导传质单元数计算方程；L?min?m?成立，其中?为溶

2、质的吸收率，m为相平衡常数；（2）试证明：?V（3）最小溶剂用量，kgmol/h；（4）若实际溶剂用量为最小溶剂量的1.2倍，计算出塔水中SO2浓度（摩尔分率）；（5）计算传质单元数，传质单元高度及完成该分离任务所需的填料高度。证明：（1）NOG∴?Yb??dYY?Ye∵Ye=mXYz??YbdYY?mX∵X=Xa+V/L(Y-Ya)dYYa??Yb∵S=mV/LL(Y?Ya)]YaY?m[Xa?dYV?YbaYaY?mVL(Y?Ya)?mX?∴?11?S1?Yb(1?S)d[Y(1?S)]Y(1?S)

3、?(SYa?mXa)Ya(1?S)??1?S?Yb?(SYa?mYa)?ln??1?S??1?S?Ya?(SYa?mYa)???1?S?Yb?mXa?SmXln?1?S?Ya?mX1?Y?mXln??1?S?b1?S?Ya?mX1aa?aa?SYa?SmXa???NOG???S??（2）证明：由全塔物料平衡V（Yb-Ya）=LXb故(L/V)=(Yb-Ya)/Xa当溶剂用量最小时，Xbe=Yb/m因此，(L/V)min=m(Yb-Ya)/Yb=m??1?（3）V=V’(1-yb)=100022.4*27

4、3273?20*(1?0.09)=37.85kmol/hYb=yb/(1-yb)=0.099Ya=Yb(1-η)=0.099*(1-0.98)=0.00198Xa=0Lmin=V(yb-ya)/(yb/m-xa)=37.85*(0.099-0.00198)/(0.099/3.3-0)=122.4kmol/h（4）L=1.2Lmin=146.88kmol/hxb=V(yb-ya)/L+xa=37.85(0.099-0.00198)/146.88=0.025（5）NOG??Y?mXln??1?S?b1?S?

5、Ya?mX111?0.85VKYa??lnaa??S??S=mV/L=3.3*37.85/146.88=0.85＝HOG?0.099???1?0.85??0.85?14.15??0.00198??37.85/360020.0524*0.785*1.2?0.178mh=HOGNOG=14.15*0.178=2.52m2、（15分）一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240（NM3/hr），入塔气中含苯4%，出塔气中含苯0.8%（以上均为体积分率），进塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知该体系相平

6、衡关系为：Y*=0.126X，试求：（1）溶质吸收率?（2）Lmin及L(kmol/h)（3）求出塔组成Xb(kmol苯/kmol油)（4）求该吸收过程的对数平均推动力?Ym（5）用解析法求NOG；（6）为了增大该塔液体喷淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。解：（1）?=（Yb-Ya）/YbYa≈yaYb=yb/(1-yb)=0.04/(1-0.04)=0.0417?=(0.0417-0.008)/0.0417=80.7

7、%（2）G=2240/22.4=100kmol/hGB=100(1-0.04)=96kmol/h(L/G)min=(Yb-Ya)/(Xb*-0)=(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102Lmin=0.102?96=9.792kmol/hLs=1.4Lmin=1.4?9.792=13.7kmol/h（3）Ls/GB=(Yb-Ya)/(Xb-0)=13.7/96=0.143Xb=(0.0417-0.008)/(Ls/GB)=0.24（4）?Yb=Yb-Yb*=0.0417-

8、0.126?0.24=0.01146?Ym=(?yb-?ya)/ln(?yb/?ya)=(0.01146-0.008)/ln(0.01146/0.008)=0.00963（5）S=mV/L=0.126*96/13.7=0.883?2?NOG??1?Y?mXln??1?S?b1?S?Ya?mX1aa??S??0.0417??ln??1?0.883??0.883??3.421?0.8830.008??（6）部分循环，入口液量为（L＋L’），入塔