1、例 2-3 求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在 0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p T K 图（见图 2-1）。假设 T 50， p 0.2MPa，查图求 K i ，组分 xi Ki yi=Kixi正丁烷 0.15 2.5 0.375正戊烷 0.40 0.76 0.304正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为 KG , 。查 p-t-k 图 t 为95.08.763iGy58
2、.7,再设 T 58.7，重复上述计算得 故泡点温度为 58.7。解：B. 露点温度, 假设 T 80， p 0.2MPa，查图求 K i ，组分 xi Ki yi/Ki=xi正丁烷 0.15 4.2 0.036正戊烷 0.40 1.6 0.25正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0iiKyx选正戊烷为参考组分，则 5664iGx由 ,查图 2-1a 得 t=7856.1K1=4， K2=1.56， K3=0.6， 1053.7.26.075. iiyx故混合物在 78。例 2-7进料流率为 1000kmol/ h 的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10
3、% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在 50 和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。 解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的 T 和 p ，从 p - T - K 图查 K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度假设 50为进料泡点温度，则假设 50为进料的露点温度，则说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求 ，令 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785因 f (0.1)0，应增大 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数 的一个方程: 计算 R - R 方程导
4、数公式为： 当 1 =0.1 时,由(2-62):以下计算依此类推，迭代的中间结果列表如下： 迭代次数 f ( ) df ( )/ d ( ) 1 2 3 4 0.1 0.29 0.46 0.51 0.8785 0.329 0.066 0.00173 4.631 1.891 1.32 f ( 4)数值已达到 p - T - K 图的精确度。 (3)用式(2-57)计算 x i ，用式(2-58)计算 y i 由类似计算得: x 2 =0.0583, y 2 =0.1400 x 3 =0.1670, y 3 =0.1336 x 4 =0.6998, y 4 =0.2099 (4) 求 V ， L
5、 kmol/h kmol/h (5)核实 和 ， 因 值不能再精确，故结果已满意。 (1)(2)(3) 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， 值只取决于温度和压iK力。可使用烃类的 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) ix0.05 0.10 0.30 0.55 1.00K8.5 1.8 0.57 0.26iiy0.425 0.18 0.1
6、71 0.143 0.919=0.9191，说明所设压力偏高，重设 P=1.8MPaix组分 i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) i0.05 0.10 0.30 0.55 1.00iK9.4 1.95 0.62 0.28iixy0.47 0.195 0.186 0.154 1.005=1.0051，故泡点压力为 1.8MPa。i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) iy0.05 0.10 0.30 0.55 1.00iK26.0 5.0 1.6 0.64iiyx0.0019 0.02 0.
7、1875 0.8594 1.0688=1.06881.00，说明压力偏高，重设 P=0.56MPa。i组分 i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) iy0.05 0.10 0.30 0.55 1.00iK27.8 5.38 1.69 0.68iiyx0.0018 0.0186 0.1775 0.8088 1.006=1.0061，故露点压力为 0.56MPa。i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 =0.43K23K4所以 168.305.1.01.560. iy选异丁烷为参考组
8、分，查得 P=1771KPa28.97.423 iy在此条件下求得 =1.02 1，继续调整i，查得 P=1800KPa2.0.843iyK求得： ，故混合物在 25的泡点压力为 1800KPa10.i1000KPa 2000KPa 1770KPa 1800KPa序号 组分 ixiiyiKiyiiyiKiy1 甲烷 0.05 16.5 0.825 8.4 0.42 9.6 0.48 9.4 0.472 乙烷 0.10 3.2 0.32 1.75 0.175 1.95 0.195 1.92 0.1923 丙烷 0.30 1.0 0.30 0.57 0.171 0.63 0.189 0.62 0.
9、1864 异丁烷 0.55 0.43 0.24 0.256 0.141 0.285 0.157 0.279 0.1531.00 1.68 0.907 1.02 1.001(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 =0.431K23K4所以 614.305.21.056.iiyx选异丁烷为参考组分 69443412 ix由 25， =0.694 查得 P=560KPa，查得各组分的 值KiK求得 故混合物在 25时的露点压力为 560Kpa90.ix1000KPa 560KPa序号 组成 组成 iKixiix
10、1 甲烷 0.05 16.5 0.003 27.5 0.0022 乙烷 0.10 3.2 0.031 5.20 0.0193 丙烷 0.30 1.0 0.30 1.70 0.1764 异丁烷 0.55 0.43 1.28 0.694 0.7931.614 0.990P866).以烃类蒸汽混合物含有甲烷 a.5%，乙烷 b.10%，丙烷 c.30%及异丁烷 d.55%。试求混合物在 25时的露点压力与泡点压力，并确定在 t=25，p=1MPa 大气压时的气相分率。解：a.求混合物在 25时的露点压力设 p=1MPa=101.3kPa，由 t=25查图 2-1a 得：K1=165，K 2=27，
11、K3=8.1， K4=3.2 129.035.18.07.165.0iiyx选异丁烷为参考组分，则 6.029.34iGxK由 和 t=25查图 2-1a 得 p=650kPa：681.0K1=28， K2=5.35， K3=1.7， K4=0.681 103.68.5710.5.0. iiyx故混合物在 25时的露点压力为 650kPa。b.求混合物在 25时的泡点压力设 p=1MPa=101.3kPa，由 t=25查图 2-1a 得：K1=165，K 2=27， K3=8.1， K4=3.2 14.5.023.180.275.016 iixy选异丁烷为参考组分，则 4234iGy由 和 t
12、=25查图 2-1a 得 p=2800kPa：1.0KK1=6.1， K2=1.37， K3=0.44， K4=0.211416903.5214.03.107.501.6 iixy3.9.44iG由 和 t=25查图 2-1a 得 p=1550kPa：306.4KK1=11.0，K 2=2.2， K3=0.70， K4=0.306 148.5.036071.205.1 iixy748.64iG由 和 t=25查图 2-1a 得 p=1800kPa：27.0K1=9.6， K2=1.9， K3=0.62， K4=0.27 104.5.2703.610.95.069 iixy则混合物在 25时的泡
13、点压力为 1800kPa。c.t=25，p=1MPa=101.3kPaK1=165，K 2=27， K3=8.1， K4=3.2 129.0.51.807.65.0iz 14.5.3 i故在 t=25 ，p=1MPa 大气压时的气相分率等于 1。1. 某精馏塔的操作压力为 0.1Mpa，其进料组成为组 分 正丁烷 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷 总合组成（摩尔分数）0.05 0.17 0.65 0.10 0.03 1.00试求：露点进料的进料温度。泡点进料的进料温度。解：露点进料的进料温度设 t=20，p=0.1MPa=100kPa，由查图 2-1a 得：K1=2.1， K2=0.56， K3
14、=0.17， K4=0.055，K5=0.0171734.01.5.17.065.12.0 iiKyx选正己烷为参考组分，则 374.3 iG由 和 p=100kPa，查图 2-1a 得 t=78：5.12K1=9.5， K2=3.2， K3=1.315， K4=0.56，K5=0.25 185.02.356.013.21.09. iiKyx985.3 G由 和 p=100kPa，查图 2-1a 得 t=74：1.2K1=8.5， K2=2.9， K3=1.119， K4=0.48，K5=0.20 103.2.48.019.65217.058. iiKyx故露点进料的进料温度为 74。泡点进料
15、的进料温度设 t=20，p=0.1MPa=100kPa，由查图 2-1a 得：K1=2.1， K2=0.56， K3=0.17， K4=0.055，K5=0.017 137.0.17.05.6017560.12 iixKy437.03iG由 和 p=100kPa，查图 2-1a 得 t=50：54.K1=5.2， K2=1.6， K3=0.54， K4=0.21，K5=0.085 1907.3.085.12.0654.17.065.2 iixKy907.3iG由 和 p=100kPa，查图 2-1a 得 t=54：6.0K1=5.5， K2=1.76， K3=0.60， K4=0.25，K5=
16、0.095 192.03.5.012.650.17.65. iixKy故泡点进料的进料温度为 54。2. 某混合物含丙烷 a.0.451（摩尔分数） ，异丁烷 b.0.183，正丁烷 c.0.366，在 t=94和p=2.41Mpa 下进行闪蒸，试估算平衡时混合物的气化分率及气相和液相组成。已知K1=1.42，K 2=0.86，K 3=0.72。解：设 =0.5，由 t=94，p=2.41MPa=2410kPa，K 1=1.42，K 2=0.86，K 3=0.72 得：039.72.68.014.5iz 10682 iK故混合物处于两相区，可进行闪蒸计算。0)1()() iikZxyF 098
17、.)172.(5036.8.53.)42.1(50 1043.)72.(536.).(8)4.1(02)()( 2ikZF5985.0)(1k 07.)172.0(594136.).0(416342.9.)( F故 =0.594。由 ， 得)(iikzxiixky； ；361.042.15901x 20.)186.0(59432；或.3x 439.)7.(3x； ；3.6.1y 72.8602y 150y或 157.51213yP185 例 4 一 4(1) 某原料气组成如下：组分 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14y0(
18、摩尔分率) 0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045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 38，压力为 1.013Mpa，如果要求将 i-C4H10 回收 90%。试求：(1) 为完成此吸收任务所需的最小液气比。(2) 操作液气比为组小液气比的 1.1 倍时，为完成此吸收任务所需理论板数。(3) 各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。(4) 求塔底的吸收液量解：(1)最小液气比的计算：在最小液气比下 N=，A 关 = 关 =0.0.85=0.56 0.85=0.476关关）（ KVLmin(2)理论板数的计算：
19、操作液气比 =1.2 0.476=0.5712min2.1）（02.156.7关关关 VKLA32.5102.log81log）（）（N(3)尾气的数量和组成计算：非关键组分的 iVKLA吸收率 1Ni被吸收的量为 ，塔顶尾气数量iv iiNvv)1(塔顶组成 Vyii1按上述各式计算，将结果列于下表组分 1NvKmol/hKi iAiNv1iiyCH4 76.5 17.4 0.033 0.032 2.524 73.98 0.920C2H6 4.5 3.75 0.152 0.152 0.684 3.816 0.047C3H8 3.5 1.3 0.439 0.436 1.526 1.974 0.
20、025i-C4H10 2.5 0.56 1.02 0.85 2.125 0.375 0.0047n-C4H10 4.5 0.4 1.428 0.95 4.275 0.225 0.0028i-C5H12 1.5 0.18 3.17 1.00 1.500 0.0 0.0n-C5H12 2.5 0.144 3.97 1.00 2.500 0.0 0.0n-C6H14 4.5 0.056 10.2 1.00 4.500 0.0 0.0合计 100.0 - - - 19.810 80.190(4)塔底的吸收量 NL塔内气体平均流率： Kmol/h185.90237.10v塔内液体平均流率： 514.8.
21、9072.0 均均 ）（ VLLN而 ，即 100+ =80.37+NNV101 0N联立求解得 =61.33Kmol/h. =41.70Kmol/hNL0L解 2：由题意知，i-C 4H10 为关键组分由 P=1.013Mpa，t 平=38查得 K 关 =0.56 (P-T-K 图)(1)在最小液气比下 N=，A 关 =中 关 =0.9=0.56 0.9=0.504关关）（ VLmin(2) =1.1 0.504=0.55441.）（ 9.0564关关关 KA所以 理论板数为 48.919.0log1log1 ）（）（ AN(3)它组分吸收率公式 ，iVKL1NiA计算结果如下：塔顶尾气组分
22、 进料量 相平衡常数 Ki i被吸收量数量 组成CH4 76.5 17.4 0.032 0.032 2.448 74.05 0.923C2H6 4.5 3.75 0.148 0.148 0.668 3.834 0.048C3H8 3.5 1.3 0.426 0.426 1.491 2.009 0.025i-C4H10 2.5 0.56 0.99 0.90 2.250 0.250 0.003n-C4H10 4.5 0.4 1.386 0.99 4.455 0.045 0.0006i-C5H12 1.5 0.18 3.08 1.00 1.500 0.0 0.0n-C5H12 2.5 0.144 3
23、.85 1.00 2.500 0.0 0.0n-C6H14 4.5 0.056 9.9 1.00 4.500 0.0 0.0合计 100.0 - - - 19.810 80.190以 CH4 为例：=iA032.41750VKL=i32.01032.9489V1(CH4)=(1- )VN+1=(1-0.032) 76.5=74.05i923.05761144 VyCHCH）（）（3） 塔内气体平均流率： Kmol/h108v塔内液体平均流率：L= 95.20LL）（由 =0.5544vl=40.05Kmol/h0L3. 拟进行吸收的某厂裂解气的组成如下。组分 CH4 C2H6 C3H8 i-C
24、4H10 n-C4H10 i -C5H10 n-C5H10 n-C6H14 iy,00.765 0.045 0.065 0.025 0.045 0.015 0.025 0.015 1.000当在 1.013Mpa 压力下，以相对分子质量为 220 的物质为吸收剂，吸收剂温度为 30，而塔中液相平均温度为 35。试计算异丁烷（i-C 4H10）回收率为 0.90 时所需理论塔板数以及各组分的回收率。操作液气比为最小液气比的 1.07 倍，求塔顶尾气的数量和组成。解：选异丁烷为关键组分，查得在 1.013Mpa 和 35下各组分的相平衡常数列于下表。a.最小液气比的计算在最小液气比下 ， ，N9.
25、0关关 A531.min关关 KVLb.理论板数的计算操作液气比 68.0.715.1in关键组分的吸收因子为93.5.关关 VKLA理论板数2.1963.0lg1lgNc.各个组分的回收率和塔顶尾气的数量和组成由 和iiiVKLA关关 1NiiiiA以及 ； ； 进行计算结果见表。iNiivv,1,1iv,11,Vvyii组分 CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i -C5H10 n-C5H10 n-C6H14 iNy,10.765 0.045 0.065 0.025 0.045 0.015 0.025 0.015 1.000Ki 19.0 4.0 1.37 0.59
26、 0.44 0.20 0.15 0.055,i1kmol/h 76.5 4.5 6.5 2.5 4.5 1.5 2.5 1.5 100.0A 0.0299 0.142 0.4146 0.963 1.291 2.840 3.787 10.3270.0299 0.142 0.4146 0.90 0.987 1.000 1.000 1.000i,174.213 3.861 3.8051 0.25 0.0585 0 0 0 82.19y,0.903 0.047 0.046 0.003 0.001 1.000d.吸收剂量塔内气体的平均流率为：hkmolV/09.128.10塔内液体的平均流率为：6.8)7(LL由 ，得568.0VLhkmol/83.420
