三、计算题(54分)
1.(20分)用板式精馏塔在常压下分离苯—甲苯溶液,塔顶为全凝器,塔底间接蒸汽加热,平均相对挥发度为2.47。进料量为150kmol/h,组成为0.4(摩尔分率)的饱和蒸汽。回流比为4。塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,塔底残液中甲苯的回收率为0.95。求:
① 塔顶馏出液及塔底残液的组成;
② 精馏段及提馏段操作线方程;
③ 回流比与最小回流比的比值;
④ 塔顶第二块板上升的汽相组成。
2.(18分)某填料吸收塔中用纯溶剂逆流吸收某二元混合气中的组分A,已知填料层高4m,入塔气体的浓度为0.02(摩尔分率,下同),溶剂对A组分的吸收率为80%,出塔液相的组成为0.008,操作条件下的气液相平衡关系为 。求:
① 气相总传质单元数;
② 操作液气比为最小液气比的多少倍;
③ 若气、液相的量和进口组成保持不变,将该塔串联一个同样的塔,那么气相出口浓度是多少?
④ 如果该混合气经吸收后,出塔浓度仍然达不到环保要求,请问可以采取哪些措施提高溶剂对A组分的回收率?
3.(16分)以空气为干燥介质干燥某种湿物料,原空气的体积流量为1800m3/h,温度为30℃,湿度为0.012kg/kg。空气先经间壁式加热器预热至100℃后再进入干燥器;湿物料处理量为400kg/h ,要求从含水率10%干燥至0.5%(均为湿基),若干燥过程可视为等焓过程,试确定:
① 水分汽化量;
② 空气离开干燥器时的温度和湿度;
③ 加热器对空气提供的热量。