Задачи ПАХТ разные

Контрольные задачи раздел 12 Жидкостная экстракция

Задача XII.1. Построить треугольную диаграмму для системы уксусная кислота (В) - вода (А) - изопропиловый эфир (S) по данным табл. ХII-7. Сравнить полученный график с графиком, приведенным на рис. XII-16.

Задача XII.2. Пользуясь данными табл. XI1-1, построить треугольную диаграмму для системы ацетон (В) - вода (А) - трихлорэтан (S) и определить состав слоя трихлорэтана, находящегося в равновесии со слоем воды следующего состава: ХА = 0,57; хв = 0,41; хS = 0,02

Задача XII.3. 100 кг раствора ацетон (В) - вода (A), содержащего 25% ацетона, подвергают одноступенчатой экстракции метилизобутилкетоном (S). Определить минимальное количество экстрагента, количества и концентрации полученных продуктов. Для решения задачи воспользоваться данными табл. XII-3.

Задача XII.4. Определить количества и концентрации рафината и экстракта, полученные при одноступенчатой экстракции трихлорэтаном (S), в количестве 250 кг, из 1000 кг раствора, содержащего 50% ацетона (В) и 50% воды (Л).

Задача XII.5. 75 кг раствора, содержащего 35% ацетона (В) и 65% воды (A), подвергают многоступенчатой экстракции с перекрестным током для получения рафината, содержащего 7,5% ацетона. В каждую ступень подают по 25 кг экстракта (метилизобутилкетон). Определить необходимое число теоретических ступеней экстракции, количества и концентрации продуктов каждой ступени. Данные по равновесию приведены в табл. ХII-3.

Задача XII.6. Раствор, содержащий 50% ацетона (В) и 50% воды (А), подвергают противоточной экстракции четыреххлористым углеродом (5) до получения конечного рафината, содержащего 10% ацетона. Расход раствора составляет 100 кг/ч, а экстрагента - 80 кг/ч. Определить необходимое число теоретических ступеней экстракции, расходы и концентрации в каждой ступени.

Задача XII.7. Смесь, содержащую 40% ацетона (В) и 60% воды (A), подвергают противоточной экстракции метилизобутллкетоном (S). Экстракцию осуществляют на установке, имеющей три теоретические ступени. Зная, что количество используемого для экстракции чистого экстрагента равно количеству исходной смеси, определить состав конечного экстракта. Для решения использовать значения равновесных концентраций, приведенные в табл. ХII-3.

Задача XII.8. Смесь, содержащую 55% ацетона (В) и 45% воды (A), подвергают противоточной -экстракции хлорбензолом с целью получения экстракта, содержащего 92% ацетона и 8% воды (за вычетом экстрагента). Зная, что на 100 кг исходной смеси расходуется 27,5 кг чистого экстрагента, определить: а) составы и количества конечных продуктов (на 100 кг смеси); б) необходимое число теоретических ступеней экстракции. Равновесные данные приведены в табл. ХII-8.

Задача XII.9. По условиям предыдущей задачи определить количества полученного рафината и экстракта без учета экстр агента; найти также необходимое число теоретических ступеней с помощью диаграмм ув - хв и Yв - Хв.

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 12.9

 

Контрольные задачи раздел 11 Перегонка и ректификация

Задача XI.1. 100 кмоль смеси бензол - толуол, содержащей 70 мольн. % бензола, подвергают простой перегонке, пока концентрация смеси не достигнет 20 мольн. % бензола. Определить: 1) количество остатка Lк .и 2) концентрацию дистиллята.

Задача XI.2. Эквимолярную смесь пропан - бутан подвергают простой перегонке при давлении 15 атм для отгонки 40 мольн. % исходного количества. Определить: 1) конечную концентрацию остатка и 2) концентрацию дистиллята. Равновесные данные:

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 11.2

Задача XI.3. Эквимолярную смесь пропан - бутан подвергают равновесной перегонке при давлении 15 атм до испарения 40% исходной смеси. Определить: 1) равновесный состав жидкой фазы и 2) температуру перегонки. Равновесные данные приведены в предыдущей задаче.

Задача XI.4. Эквимолярную смесь углеводородов, содержащую гексан (1), гептан (2), октан (3) и нонан (4), подвергают простой перегонке до испарения 80 мольн. % исходной смеси. Определить состав кубового остатка и дистиллята. Даны относительные летучести по нонану: а1 = 10; a2 = 4,5; а3 = 2,0; a4 = 1.

Задача XI.5. Смесь, содержащую 10 мольн. % пропана (1), 65 мольн. % н-бутана. (2) и 25 мольн. % н-пентана (3), подвергают равновесной перегонке. Определить: 1) мольную степень разделения и 2) равновесный состав фаз. Даны константы равновесия: k1 = 6,34; k2 = 1,37 и k3 = 0,32.
Задача XI.6. Смесь углеводородов, содержащую 10,2 мольн. % изобутана (1), 11,4 мольн. % н-пентана (2), 15,8 мольн. % изопен-тана (3), 46,6 мольн. % н-гексана (4), 12,5 мольн. % гептана (5) и 3,5 мольн. % н-октана (6), подвергают равновесной перегонке при температуре 160° С и давлении 10 атм. Определить: 1) мольную степень разделения и 2) состав полученных продуктов. Даны константы равновесия: k1 = 3,6; k2 = 1,79; k3 = 1,60; k4 = 0,95; k5 = 0,60; k6 = 0,30.

Задача XI.7. В ректификационной колонне непрерывного действия подвергают разделению смесь бензол - толуол, содержащую 40% бензола. Расход смеси 30000 кг/ч. Дистиллят содержит 97% бензола, а кубовый остаток - 98% толуола. Определить: 1) количества полученных продуктов и 2) число теоретических тарелок по методу Мак-Кэба - Тиле. Флегмовое число R = 3,5.

Задача XI.8. 1000 кмоль смеси бензол - толуол, содержащей 40 мольн. % бензола, подвергают ректификации с целью получения дистиллята, содержащего 95 мольн. % бензола, и остатка, содержащего 96,66 мольн. % толуола. Определить: 1) количество полученных продуктов; 2) минимальное флегмовое число; 3) число теоретических тарелок при бесконечном флегмовом числе; 4) число теоретических тарелок при флегмовом числе R = 1,47 Rmin

Задача XI.9. Определить оптимальное флегмовое число для ректификационной колонны, в которой происходит разделение смеси метиловый спирт - вода. Концентрация метилового спирта в исходной смеси составляет 40%; дистиллят содержит 98,5%, а кубовый остаток 1,5% метилового спирта.

Задача XI.10. Определить действительное число тарелок в рекификационной колонне для получения метилового спирта из его смеси с водой. Исходная смесь содержит 40%, дистиллят 98,5%, а кубовый остаток 1,5% метилового спирта. Расход смеси равен 5000 кг/ч; флегмовое число R = 1,25; диаметр колонны dк = 1,24м; коэффициенты массоотдачи, отнесенные к рабочей площади тарелки, kг=272 кмоль/(м2*ч*y) и kж=380 кмоль/(м2*ч*x) рабочая площадь тарелки составляет 80% сечения колонны.

   

Контрольные задачи раздел 10 Абсорбция

Задача X.1. Определить минимальный расход абсорбента при абсорбции аммиака водой в насадочной колонне. Расход инертного газа G = 120 кмоль/ч; концентрация аммиака в газе: начальная Y1 = 0,0309 кмоль/кмоль; конечная Y2 = 0,0016 кмоль/кмоль, конечная равновесная концентрация аммиака в жидкости X1* = 0,0318 кмоль/кмоль; начальная концентрация аммиака в жидкости Х2 = 0,0002 кмоль/кмоль.

Задача X.2. Определить необходимый расход воды для поглощения двуокиси серы из газовой смеси, содержащей 5% SО2. Расход газа при нормальных условиях Qоб = 350 м3/ч. Абсорбция происходит при 20°С и атмосферном давлении. В колонне поглощается 90% SО2, содержащегося в газе; конечная концентрация SО2 в воде составляет 90% от равновесной.

Задача X.3. В насадочной колонне происходит абсорбция аммиака водой из воздуха от начальной концентрации у1 = 0,05 до конечной y2 = 0,0027. Расход газа, определенный при нормальных условиях, составляет Qоб=10000 м3/ч. Начальная концентрация аммиака в абсорбенте 0,2%. Расход абсорбента в 1,2 раза больше минимального. Десорбция происходит при 20°С и атмосферном давлении. Определить расход воды и построить рабочую и равновесную линии в координатах Y, X. Равновесные данные:

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 10.3

Задача X.4. По условиям предыдущей задачи определить поверхность насадки, необходимую для обеспечения требуемой очистки, если коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе, постоянен и составляет Kг=1,75 кмоль/(м2 ч(кмоль/кмоль)).

Задача X.5. По условиям предыдущей задачи .определить требуемую высоту насадки, состоящей из беспорядочно загруженных колец Рашига размером 25 X 25 X 3 мм, если диаметр колонны dК = 1,8 м.

Задача X.6. Определить концентрации на поверхности раздела фаз при абсорбции двуокиси серы водой из смеси с воздухом. Колонна работает при следующих условиях: начальная концентрация SO2 y1=0,06; конечная концентрация y2 = 0,01; расход газа Q = 455 кг/ч; расход абсорбента в 2 раза больше минимального; диаметр колонны dк = 740 мм; тип насадки - кольца Рашига 25 X 25 X 2 мм. Абсорбция происходит при 30° С и атмосферном давлении. Даны коэффициенты массоотдачи: kт = 1,2 кмоль/(м2-ч(кмоль/кмоль)); kж = 28,8 кмоль/(м2-ч(кмоль/кмоль)) и равновесные данные:

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 10.6

Задача X.7. По условиям предыдущей задачи определить высоту насадки, пользуясь коэффициентом массоотдачи в газовой фазе и коэффициентом массопередачи, отнесенным к газовой фазе.

   

Контрольные задачи раздел 9 Аппараты колонного типа для процессов массообмена

Задача IX.1. Определить характеристики насадки из колец Рашига размером 12,5 X 12,5 X 2 мм. Плотность керамического материала рк = 2200 кг/м3; насыпная плотность насадки рн = 750 кг/м3.

Задача IX.2. Определить эквивалентный диаметр насадки из неупорядоченно загруженных колец Рашига размером 50 X 50 X 5 мм и критерий Рейнольдса для вычисления потери напора по уравнению (IX. 11). Дано: скорость газа wф=0,75 ж/сек; плотность газа р = 1,265 кг/м3 и вязкость газа м = 1,74-10-5 н-сек/м2.

Задача IX. 3. Определить потери напора в насадке высотой l = 5,3 м из беспорядочно загруженных колец Рашига размером 50 X 50 X 5 жж в колонне диаметром dК = 1180 мм. Через колонну проходит 3000 ж3/ч газа при средней температуре 23,25° С; плотность газа р = 1,265 кг/м3, вязкость газа м = 0,0174 спз. При решении использовать уравнение (IX. 11).

Задача IX. 4. В условиях, описанных в предыдущей задаче, определить потери напора в насадке по методу Чилтона и Колбурна.

Задача IX. 5. Определить потери напора в абсорбционной колонне с насадкой, орошаемой водой при температуре 18° С (расход абсорбента Lоб = 72,6 м3/ч), работающей в условиях, описанных в задаче IX. 3.

Задача IX. 6. Определить количество жидкости, находящейся в насадке во время работы колонны и после ее остановки; колонна работает при следующих условиях: расход газа Qоб = 2800 м3/ч; расход жидкости = 2,8 м3/ч; средняя температура в колонне t = 20° С; тип насадки - керамические кольца Рашига размером 10 X 10 X 2 мм; высота насадки L = 6 м; плотность керамического материала рк = 2400 кг/м3; насыпная плотность насадки рн = 640 кг/м3.

Задача IX. 7. Определить потери напора в ситчатой тарелке колонны, работающей при следующих условиях: расход газа Qоб = 3000 м3/ч; расход жидкости Lоб = 78,5 м3/ч; диаметр колонны dk = 1,2 м; диаметр отверстий dо = 4 мм; отверстия расположены по вершинам равностороннего треугольника со стороной t = 9,8 мм. Дано: рг = 1,274 кг/мя; gж = 72,88 дин/см.

   

Контрольные задачи раздел 8 Массопередача

Задача VIII.1. В сосуде имеется раствор аммиака, концентрация которого сцн,, = 15 кг/100 кг раствора. Общее давление в сосуде р = 1 атм, температура I = 20° С. Определить парциальное давление аммиака в воздухе над раствором. Воспользоваться данными рис. V.Ш-5.

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 8.1

Задача VIII.2. В колонне проводят абсорбцию СО2 водой под давлением. Конечная концентрация раствора ссо2=0,5 кг/кг Н2О. Определить, какое количество СО2 выделится из 1 м3 раствора, если после выхода из колонны вода собирается в сосуде, общее давление в котором составляет р = 738 мм рт. ст. Константа Генри для СО2 при 20°С Н = 1,08-106 мм рт. ст.

Задача VIII.3. Пользуясь экспериментальными данными, построить в координатах V — X линию равновесия для системы SO2 - вода при температуре 18° С. Экспериментальные данные:

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 8.3

Задача VIII.4. Используя уравнение (VIII.7), определить наклон линии равновесия my=dY/dX для системы аммиак - вода при температуре 40° С и общем давлении р = 760 мм рт. ст. в точках (сNН3)1 = 1,895 кг/кг воды и (cNH3)2 = 7,5 кг/кг воды; соответствующие парциальные давления при равновесии составляют: (РNН3)1 = 28,4 мм рт. ст. и (РNН3)2 = 120 мм рт. ст.

Задача VIII.5. Построить равновесные линии в диаграммах у - х и t-х-у для смеси бензол - толуол при давлении 760 мм рт. ст. Известны следующие значения давлений паров чистых компонентов:

Флореа, Смигельский рисунок к задаче 8.5

Определить также температуру кипения и равновесный состав пара для смеси, содержащей 12,5 мольн. % бензола.

Задача VIII.6. Используя данные предыдущей задачи, определить путем дифференцирования -уравнения (VIII. 14) наклон линии равновесия m=dy*/dx в точке х = 0,5.

Задача VIII. 7. Система этиловый спирт - вода при давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь состава у = х = 0,8943, кипящую при t = 78,17° С. Давление паров чистых компонентов при этой температуре составляет р\ = 753 мм рт. ст. к р2 =330 мм рт. ст. С помощью уравнения ван-Лаара определить состав жидкости и пара при температуре t = 80,7° С, при которой давления паров чистых компонентов составляют P1 = 835 мм рт. ст. и Р2=366 мм рт. ст.

Задача VIII.8. Определить равновесный состав для системы бутан - пентан при давлении 3 атм и температуре 37,8° С, пользуясь: а) законом Рауля; б) уравнением (VIII.23), если известно, что давления паров чистых компонентов при соответствующей температуре равны р1 = 2650 мм рт. ст. и р2 = 830 мм рт. ст.; константы равновесия k1 = 1,15 и k2 = 0,36.

Задача VIII.9. Определить с помощью уравнения (VIII. 34) коэффициент диффузии СО2 при температуре 20° С и нормальном давлении: а) в воздухе; б) в парах воды.

Задача VIII. 10. В скруббере с помощью серной кислоты осушают смесь газов, содержащую 2,4% водяных паров (А); 7,8% SО2 (В); 10.6% О2 (С) и 79,2% Н2 (О). Определить коэффициент диффузии паров воды в смеси инертных газов.
Указание. Вначале по уравнению (VIII. 34) определить коэффициенты диффузии паров воды в каждом из компонентов газа, а затем по уравнению (VIII. 41) - коэффициент диффузии в их смеси.

Задача VIII. 11. Определить коэффициент диффузии фенола в бензоле при
t = 5°С по уравнению (VIII.37), если м = 0,821 спз, VА = 103,4.

Задача VIII. 12. Определить коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах при абсорбции SО2 водой в колонне с беспорядочно загруженной насадкой из колец Рашига 50X50X5 мм. Колонна работает при следующих условиях: давление - атмосферное; расход газа Qоб = 2800 м3/ч (объем газа приведен к нормальным условиям); начальная концентрация 5О2 «Л = 0,05; средняя температура в колонне t = 15,75° С; расход воды Lоб = 72,6м3/ч диаметр колонны dК = 1,18 м. Дано: коэффициент диффузии в газовой фазе Dт = 4,95-10-2 м2/ч; в жидкой фазе Dж = 5,33-10-6 м2/ч; вязкость. мг = 1,74-Ю-5 н-сек/м2 и р,ж = 1,15-10~3 н-сек/м2; плотность газа рг = 1,265 кг/м3.
Указание. Для решения использовать уравнения (VIII. 51) и (VIII. 57), габл. VШ-2, строка 5.

Задача VIII. 13. Пользуясь соотношениями (VIII. 48) и (VIII. 50), пересчитать полученные в предыдущей задаче коэффициенты массоотдачи при условии, что движущая сила выражена в мольных долях.

Задача VIII. 14. Пользуясь данными примера VIII. 21, пересчитать с помощью уравнения (VIII. 61) полученное в задаче VIII. 12 значение коэффициента массоотдачи в газовой фазе, отнеся его к объему жидкости на тарелке.

Задача VIII. 15. В колонне с ситчатыми тарелками проводят абсорбцию двуокиси серы водой из воздуха при атмосферном давлении. Определить, пользуясь уравнением (VIII.63), коэффициенты массоотдачи, если колонна работает в следующих условиях: расход газа Qоб = 2800 м3/ч (объем газа приведен к нормальным условиям); начальная концентрация SО2 на входе в колонну (y1 = 0,075; конечная концентрация у2 = 0,00364; средняя температура в колонне t=18° С; расход абсорбирующей воды Lоб = 78,5 м3/ч; диаметр колонны йк = 1200 мм; газосодержание пены e = 0,5; высота переточного порога hn = 30 мм. Дано: коэффициенты диффузии в газовой фазе DГ = 4,45- 10-2 м2/ч и в жидкой фазе Dк = 5,05-10-6м2/ч; вязкость газа мг = 1,79- 10-5н- сек/м2 и вязкость жидкости мж = 1,13-10~3 н-сек/м2.

Задача VIII. 16. Пользуясь значениями коэффициентов массоотдачи, полученными в предыдущей задаче, определить коэффициенты массоотдачи, выраженные в кмоль/(м2-ч) -Dу и кмоль/(м2-ч) -Dх и отнесенные ко всей площади поперечного сечения колонны. Следует учитывать, что в уравнении (VIII. 63) коэффициент массоотдачи kг отнесен к свободному сечению тарелки. Дано: доля свободного сечения ф=14,5%; рабочая площадь тарелки SТ = 0,93 м2.

Задача VIII. 17. Пользуясь данными и результатами решения задач (VIII. 15) и (VIII. 16), определить коэффициенты массопередачи, отнесенные к газовой фазе, для низа и верха колонны. Наклоны линии равновесия определить по уравнению (VIII.7) и данным задачи (VIII. 3).

   

Cтраница 3 из 13

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100