例题3-1计算乙烯在311K和3444.2kPa下的汽液平衡常数（实测值为K=1.726）。
例题3-2 已知一乙烯精馏塔，釜液乙烯的摩尔分率为0.043，塔的操作压力为2100kPa，求塔釜温度。（乙烯精馏塔可近似视为分离关键组分乙烯和乙烷的塔） 例题3-3已知某气体混合物的组成数据如下。
1 2 3 4 5 6 序号
组分 甲烷 乙烷 丙烯 丙烷 异丁烷 正丁烷 总和
0.05 0.35 0.15 0.20 0.10 0.15 1.00 组成
当操作压力p=2.776MPa时，求此混合物的露点。
例题3-4 有烃类混合物，正丁烷20%(摩尔分率)，正戊烷50%，正己烷30%，在压力1.01MPa，温度132℃条件下进行平衡汽化。求汽化率和平衡的汽、液组成。
习题1、某精馏塔的操作压力为101.33kPa，其进料组成为 组分 正丁烷 正戊烷 正己烷 正庚烷 正辛烷
组成（摩尔分率） 0.05 0.17 0.65 0.10 0.03 1.00
试求1）露点进料时进料温度；2）泡点进料时进料温度。
习题2、一烃类蒸汽混合物含有甲烷5% (摩尔分率) ，乙烷10%，丙烷30%，及异丁烷55%，求该混合物在25 ℃时的露点压力，并确定在压力1.013MPa，25℃下的平衡汽化率。
组分 Zi Ki xi (e=0.5) xi (e=0.7) yi (e=0.7) 正丁烷 0.2 2.13 0.1278 0.1117 0.2379 正戊烷 0.5 1.10 0.4762 0.4674 0.5140 正己烷 0.3 0.59 0.3774 0.4208 0.2484 0.9814 0.9999 1.0001
例题5-1 某厂裂解气的组成如下，13.2%氢、37.18%甲烷、30.2%乙烯、9.7%乙烷、8.4%丙烯和1.32%异丁烷。拟用C4馏分作吸收剂，从裂解气中回收99%的乙烯。该吸收塔处理的气体量为100kmol/h，操作压力为4.053MPa，平均操作温度-14℃。试计算（1）最小液气比；（2）操作液气比为最小液气比的1.5倍时所需的理论板数；（3）各组分的吸收率和塔顶尾气的数量和组成；（4）塔顶应加入的吸收剂的量。 组分 氢 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 异丁烷 进料各组分的量 吸收因子vN+1/kmolh-1 A 13.2 37.18 30.2 9.7 8.4 1.32 100 0 0.3449 1.485 2.058 7.128 18.43 吸收率? 0 0.34 0.99 1 1 被吸收量 数量vN+1(1-?) vN+1?/kmolh-1 /kmolh-1 0 12.64 29.9 8.4 1.32 61.94 13.2 24.54 0.3 0.02 0 0 38.06 塔顶尾气 组成 x% 34.68 64.48 0.79 0.05 0 0 100 0.9982 9.68 求和
习题5-1 已知原料气组成如下， 组分 摩尔分率 CH4 0.765 C2H6 0.045 C3H6 0.035 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045 拟用不挥发的烃类液体作吸收剂在板式塔中进行吸收，操作压力为1.013MPa，平均操作温度38℃，要求i-C4H10的回收率为90%。计算：最小液气比；操作液气比为最小液气比的1.1倍时所需的理论板数；各组分的吸收率和塔顶尾气的数量和组成；塔顶应加入的吸收剂的量。查得在1.013Mpa和38℃下各组分的相平衡常数列表如下。 组分 m
CH4 17.4 v1C2H6 3.75 C3H6 1.3 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14 0.56 0.4 0.18 0.144 vN?10.056 v1l01vNlN?1lNln?1Nvn?1l1vn?1vnln?1vn?1ln vn?1ln ln?1ln?1v1vN 1v0NvN?1l1 lN l1lN
板式吸收塔计算示意图 板式吸收塔计算示意图 （自上而下的板序） （自下而上的板序）
nvnn题5-2 某吸收塔有20块实际塔板，板效率为20%，在0.507MPa下操作，进塔原料气温为32℃，其组成为甲烷28.5%、乙烷15.8%、丙烷24.0%、正丁烷16.9%、正戊烷14.8%。吸收剂可设为nC8，其中含有在循环中未脱完的正丁烷和正戊烷分别为2%和5%，流率为原料气的1.104倍，温度为32℃。试计算产物的流率和组成。
解：取每小时处理100kmol原料气为基准，则吸收剂的量应为110.4kmol/h。假设吸收过程中由于溶解热效应而使平均吸收温度为37℃。由于现不知总吸收量，无法计算平均的液气比，故暂按 求吸收因子进L0A均?m均VN?1行估算。其计算结果如表5-1所示。
16.9?v1计算以n-C4为例。 vN?1?v1?0.90即?0.90 vN?1?v016.9?1.75表5-1 初步估算结果 （1） 组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ （2） vN+1 28.5 15.8 24.0 16.9 14.8 0 100.0 （3） l0 0 0 0 2.21 5.52 102.67 110.4 （4） （5） m(37℃,0.507MPa) A L0查列线图 v N?1m38.5 8.05 2.81 0.865 0.29 0.0155 0.0287 0.138 0.394 1.26 3.82 71.5 ?vN?1 ?v1vN?1 ?v0（6） （7） v0 (3)/(5) 0 0 0 1.75 1.44 1.44 （8） v1 27.68 13.62 14.55 3.3 1.44 1.44 62.03 （9） lN (2)+(3)-(8) 0.82 2.18 9.45 15.81 18.88 101.23 148.37 0.0287 0.138 0.394 0.90 1.00 1.00
所以v1?16.9?0.90(16.9?1.75)?3.3kmol/h
故lN?vN?1?l0?v1?16.9?2.21?3.3?15.81kmol/h
LN和V1值，可知吸收量还是很大的，所以，应在此基础上再算 从初步估算得到的 一次平均吸收因子100?62.03
L均?110.4??129.4kmol/h2
100?62.03129.4?L?
V均?100??81kmol/h则????1.602V81 ??均采用平均液气比(L/V)对吸收液和尾气再进行一次计算，其结果列于表5-2。
表5-2 用平均液气比计算结果结果 （1） 组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ （2） vN+1 28.5 15.8 24.0 16.9 14.8 0 100.0 （3） l0 0 0 0 2.21 5.52 102.67 110.4 （4） m 38.5 8.05 2.81 0.865 0.29 0.0155 （5） ?L? 1????V?均 m0.042 0.20 0.57 1.85 5.54 103 （6） vN?1 ?v1vN?1 ?v00.042 0.20 0.55 0.95 1.0 1.0 （7） v0 0 0 0 1.19 1.0 1.0 （8） v1 27.3 12.64 10.8 2.0 1.0 1.0 54.74 （9） lN 1.20 3.16 13.2 17.11 19.32 101.67 155.66 虽然第二次计算的吸收量与第一次有相当大的距离，但原设定的平均温度尚未进行校核。温度校核可以采用热量衡算方法进行。一般塔顶尾气的温度可取比吸收剂进塔温度高2-8℃，考虑到本题中规定的吸收温度较高，吸收剂用量也较大，故初设温差为3℃，即尾气离塔温度为35℃，然后计算焓值如下表。
表5-3 原料气、尾气及吸收剂的焓值（焓值零点为-129℃即饱和液体）
组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ 原料气t0=32℃ H ?vN?1H 13054 23096 31882 41003 50710 79496 370702 366100 765254 69454 753120 0 2949720 尾气tN=35℃ H? v1H 13054 23096 31882 41422 51128 80124 354803 292880 343506 82843 51128 80124 1204992 吸收剂tN+1=32℃ h?h l010000 16569 16736 20711 24351 36192 0 0 0 46024 13514 3715392 3895304 离塔吸收液的热量为
2949720-1204992+3895304=5640032kJ/h 离塔吸收液的温度用试差法求取，如表5-4。
表5-4 用试差法求离塔吸收液的温度
离塔吸收液组成 l N组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ 1.20 3.16 13.2 17.11 19.32 101.67 155.66 设t1=50℃ h 10711 16945 18410 23054 27405 41003 设t=60℃ lNh?h 12552 17698 19916 24518 28870 43514 lNh?15062 56066 263592 418400 55229 4435040 5745469 12845 53555 243509 39470 528021 4175632 5408531 用插入法求得 5640032?5408531t?50??10?57?CN 5745469?5408531
利用公式（I,II,III）计算各板的流率和温度 4?n?1 ?54.74?4Vn?100??? ?100? Ln?L0?Vn?1?V1 Ln?110.4?Vn?1?54.74
V?Vn?1tn?tN?N?1(tN?t0)
VN?1?V1
100?Vn?1 ?57?(57?32)100?54.74
100?Vn?1 57??2545.26
计算结果如表5-5。
表5-5 各板流率和温度的初步估算 Vn Ln (L/V)n V0 -Vn Tn 原料气 100.0 32 n=4 86 155.7 1.811 14 57 n=3 74 141.7 1.92 26 49 n=2 64 141.9 1.92 26 42 n=1 54.7 119.7 2.19 45.3 37 吸收剂 110.4 32 下面按有效吸收因子法进一步计算。由第一板和第四板的吸收因子利用式 算出有效Ae?AN(A1?1)?0.25?0.5吸收因子Ae如表于5-6。
表5-6 有效吸收因子Ae的计算 组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 m4 42.5 10.3 3.96 1.39 0.49 0.036 m1 38.5 8.05 2.81 0.865 0.29 0.0155 (L/V)4 1.811 1.811 1.811 1.811 1.811 1.811 (L/V)1 2.19 2.19 2.19 2.19 2.19 2.19 A4 0.043 0.1758 0.457 1.303 3.70 50.3 A1 0.056 0.268 0.77 2.49 7.14 139.0 Ae 0.044 0.188 0.53 1.69 5.01 83.4 如果把有效吸收因子A’e近似看做有效吸收因子Ae相等，则式（Ⅳ）可导出与式（Ⅴ）形式相同的公式，
v?1?v1可由理论板数N和有效吸收因子Ae算出相对吸收率 N ，进而可求得尾气量和吸收液量。其结果见表vN?1?v05-7。
要用这一次求得的流率和上次的温度分布数据，再作一次热量衡算，并用式I、II、III计算出各板的流率和温度，所得结果如表5-8。与表5-5所计算的各板温度和流率比较，差别较小，计算可到此结束。最后计算的尾气和吸收液的数量和组成列表于5-9。
组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ vN+1 28.5 15.8 24.0 16.9 14.8 0 100.0 表5-7 根据Ae计算出的尾气及吸收液量
vN?1? v1l0 Ae v0 vN?1? v00 0 0 2.21 5.52 102.67 110.4 0.044 0.188 0.53 1.69 5.01 83.4 0 0 0 1.31 1.06 1.15 0.044 0.188 0.52 0.93 1.0 1.0 v1 27.22 12.71 11.6 2.4 1.06 1.15 56.14 LN 1.28 3.09 12.4 16.71 19.26 101.52 154.26 表5-8 第二次计算的各板流率和温度 Vn Ln (L/V)n VN+1 -Vn tn 原料气 100.0 32 n=4 86.5 154.3 1.79 13.5 57 n=3 74.7 140.8 1.89 25.3 49 n=2 64.7 129.0 2.02 35.3 42 n=1 56.1 119.0 2.14 43.9 37 吸收剂 110.4 32 表5-9 计算结果 组分 C1 C2 C3 n-C4 n-C5 n-C8 ∑ Ae 0.044 0.188 0.53 1.69 5.01 83.4 lN 1.28 3.09 12.4 16.71 19.26 101.52 154.26 v1 27.22 12.71 11.6 2.4 1.06 1.15 56.14 xN 0.008 0.020 0.080 0.108 0.125 0.659 1.000 y1 0.487 0.228 0.202 0.043 0.019 0.021 1.000 应当指出，以上的计算是在假设塔顶尾气的温度情况下进行的，但计算过程中并未对此温度校核。严谨的计算方法，应根据计算确定的各物流的流率与组成，从塔底逐板而上作热量衡算求出各板温度，这样求出的顶板温度与所设温度一致，计算才能结束。否则应重新调整所设的顶板温度，重复前述各步的计算，直到两者一致为止。 N?n?1?V1?N
Vn?VN?1???????IN?1?V????? v?vlA?Ae?N?110eN?1???????1???IV'N?1???? L?L?V?VvN?1?AevN?1??Ae?1?n0n?11
ln?l0?vn?1?v1????????IIvN?1?v1AN?1?A?N?1?????????V
vN?1?v0A?1t?tnVN?1?Vn?1 N???????IIIt?t0VN?1?V1 N
例题6-1，用如图所示的连续过程将环境条件下含60%（摩尔组成，下同）丙烯和丙烷混合气体分离成处于环境温度和压力下的（1）含丙烯99%和含丙烷95%的两个产品；（2）纯丙烯和纯丙烷两个产品。确定所需的最小功。
294.4K，101.3kPa kmol/h，yi进料C3?,347.5,0.99 294.4K，101.3kPa0C,3.5,0.013 kmol/h，yiC3?,360,0.60 294.4K，101.3kPa0C3,240,0.40kmol/h，yi
C3?,12.5,0.05 WQC30,236.5,0.95
例题6-3如图规定了甲醇(M)—水(W)的分离过程，确定所需的最小功。
富甲醇产品294.4K，101.3kPakmol/h，yiM,14353.6,0.9905W,00137.0,0.0095进料294.4K，101.3kPakmol/h，yiM,14458.8,0.5807W,10439.1,0.4193QW废水294.4K，101.3kPakmol/h，yiM,00105.2,0.0101W,10302.1,0.9899例题6-2 某丙烯-丙烷精馏塔按如图条件操作。假设T0=294K,计算（1）再沸器负荷；（2）有效能的变化；（3）净功的消耗；（4）热力学效率。
32401526冷却水305.4KkJ/h
305.4K
进料（泡点液体） 325.2K，2027kPakmol/h
C3H6:163.3C3H8:108.86HF?1740.38kJ/kmolSF?65.79kJ/(kmol.K)馏出物319.8K，1930.5kPakmol/hC3H6:157.62C3H8:1.59HD?12793.9kJ/kmolSD?74.69kJ/(kmol.K)377.6K水蒸汽377.6K釜液330.8K，2068.4kPakmol/hC3H6:5.68C3H8:107.27HW?3073.37kJ/kmolSW?66.10kJ/(kmol.K)