CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG CÂU HỎI BÀI TẬP MÔN HỌC CHUYỀN KHỐI

Hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí Giải: Để xác định được đường kính của thiết bị, trước tiên ta phải xác định vận tốc làm việc cho phép đi trong thiết bị Khối lượng riêng của

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

MÔN HỌC: CHUYỂN KHỐI CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Định nghĩa quá trình truyền khối

2 Phân loại các quá trình truyền khối

3 Định nghĩa quá trình chưng cất, hấp thụ, hấp phụ, sấy …

4 Phân biệt quá trình truyền khối và quá trình cơ học

5 Phân biệt quá trình truyền khối và phản ứng hóa học

6 Nêu các nguyên tắc cơ bản để thiết kế thiết bị cho các quá trình truyền khối

7 Thế nào là quá trình truyền khối giữa hai pha ?

8 Thế nào là quá trình ổn định ?

9 Định nghĩa cân bằng pha ?

10 Số bậc tự do là gì ? Ý nghĩa của số bậc tự do này ?

11 Trình bày cách xác định số bậc tự do ?

12 Hãy nêu phạm vi ứng dụng và viết phương trình của định luật Henry ?

13 Hãy nêu phạm vi ứng dụng và viết phương trình của định luật Raoult ?

14 Hãy viết công thức tính hệ số khuếch tán trong pha khí ? Nêu rõ ý nghĩa, đơn vị của các đại lượng trong công thức

15 Hãy viết công thức tính hệ số khuếch tán trong pha lỏng ? Nêu rõ ý nghĩa, đơn vị của các đại lượng trong công thức

16 Hệ số truyền khối tổng quát là gì ?

17 Thế nào là một quá trình ổn định, phân biệt quá trình ổn định và quá trình không ổn định ?

18 Thiết lập phương trình cân trình cân bằng vật chất trong quá trình truyền khối cùng chiều ổn định ?

19 Thiết lập phương trình cân trình cân bằng vật chất trong quá trình truyền khối

nghịch chiều ổn định ?

20 Hãy trình bày phương pháp tính đường kính thiết bị truyền khối ?

21 Hãy trình bày phương pháp tính chiều cao của thiết bị truyền khối ?

Trang 2

22 Một hỗn hợp rượu ethanol và nước có thành phần khối lượng ethanol là 30% Xác định thành phần mol và tỉ số mol của hỗn hợp

Giải:

Thành phần khối lượng của ethanol của hỗn hợp ethanol – nước là 30% nên

ta có x = e 0,3 Áp dụng công thức ta có thành phần mol của ethanol là

e n

x M x

−++

Và tỉ số mol của ethanol sẽ là

0,144

0,168

e e

e

x X

b

x X

b

X x

b b b

b b t t

x M x

b b

b

x X

Trang 3

Số pha f = 2 Bậc tự do n = 1 Bậc tự do c = 2 - 2 + 1 = 1

b Dung dịch A trong B nằm cân bằng với hơi của chúng ở áp suất không đổi P = const

Số cấu tử k = 2

c Dung dịch 2 chất tan NaCl và KCl trong nước nằm cân bằng với muối rắn NaCl rắn ở P = const

d Dung dịch 2 chất tan NaCl và KCl nằm cân bằng với hai muối rắn NaCl và KCl ở P = const

Số pha f = 3 Bậc tự do n = 1 Bậc tự do c = 3 – 3 + 1 = 1

e Hệ phản ứng: MgCO3 (r) = MgO (r) + CO2 (k)

27 Tính hệ số khuếch tán của khí A vào khí B ở 200C, áp suất tuyệt đối 2 atm Biết khối lượng mol của A và B lần lượt là 16 và 18; thể tích mol của A và B lần lượt là 24,2 và 14,8

k

D

−+

Trang 4

Với sulfur hidro Với nước

Trong đó A là khí sulfur hidrogen có M A = 34 và B là nước, M B = 18

Thế các giá trị vào công thức ta được

= 1,6.104x Biết thiết bị truyền khối hoạt động ở áp suất thường Dựa vào tỉ số trở lực hãy biện luận xem ta nên chọn thiết bịt ruyền khối loại nào cho hiệu quả

Giải:

Trước tiên ta cần phải đổi phương trình ra dạng y * = mx

Do thiết bị làm việc ở áp suất thường và thành phần cân bằng của pha khí và pha lỏng tuân theo định luật Henry nên ta có

Hệ số truyền khối tổng quát

Đối với pha khí

Trang 5

0, 2 21,8.8,7

y x

30 Trong một thiết bị truyền khối, tỉ số trở lực truyền khối giữa pha khí và pha lỏng tính theo pha lỏng là 2 Hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng là Kx = 1,62 kmol/h.m2.(∆y =1) Hãy xác định hệ số truyền khối trong mỗi pha và hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y* = 1,22x

Giải:

Tỉ số trở lực của pha khí và pha lỏng tính theo pha lỏng là 2 nên ta có

1

2

y x

m k k

x y

Từ phương trình cân bằng khí – lỏng của hệ y * = 1,22x, ta suy ra m = 1,22

Hệ số truyền khối trong pha lỏng k x = 2,43 kmol/m 2 h

Hệ số truyền khối trong pha khí k y = 4,86

1, 22 = 3,98 kmol/m

2 h

Trang 6

Hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí

Giải:

Để xác định được đường kính của thiết bị, trước tiên ta phải xác định vận tốc làm

việc cho phép đi trong thiết bị

Khối lượng riêng của pha hơi ở điều kiện làm việc là

1, 25.273.1, 2 (40 273).1

o o H

430

1,31

L H

v C ρ

ρ

Ở đây C = 0,0315 được ta từ giản đồ H.2.2 trang 42 tài liệu [2]

Lưu lượng hơi đi qua tháp ở điều kiện làm việc

3200.(40 273).1

3600 3600.273.1, 2

o o H

o

Q TP Q

v

Để dễ dàng trong thiết kế, ta chọn quy chuẩn đường kính là D = 1,4 m

32 Tìm số hợp phần, số cấu tử, số pha và bậc tự do của các hệ sau và nêu ý nghĩa của bậc tự do đó:

a Hơi rượu nguyên chất

b Benzen lỏng nằm cân bằng với hơi của nó

c Dung dịch 2 chất tan NaCl và KCl trong nước nằm cân bằng với muối rắn NaCl rắn ở P = const

d Dung dịch 2 chất tan NaCl và KCl nằm cân bằng với hai muối rắn NaCl

Trang 7

34 Xác định bậc tự do của hệ phản ứng:

a Hệ phản ứng : MgCO3 (r) = MgO (r) + CO2 (k)

b Hệ phản ứng : NH4Cl (r) = NH3 (k) + HCl (k)

35 Hỗn hợp lỏng chứa 58,8% mol toluen và 41,2% mol tetracloruacarbon Xác định tỉ

số khối lượng X của toluen

Trang 8

bình của dòng nguyên liệu này Biết khối lượng riêng của methanol và nước lần lượt là 790 kg/m3 và 995 kg/m3

ĐS: 0,239; 936,9 kg/m 3

46 Sau quá trình chưng cất hỗn hợp methanol – nước, sản phẩm đáy có 95% khối lượng nước Hãy xác định thành phần mol và khối lượng riêng của sản phẩm đáy này

ĐS: 0,029; 987,6 kg/m 3

47 Trong thiết bị truyền khối hoạt động ở áp suất tuyệt đối 3,1 at, hệ số truyền khối trong mỗi pha như sau ky = 1,07 kmol/m2.h (∆y = 1) và kx = 22 kmol/m2.h (∆x = 1) Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry như sau:

p* = 0,08.106x (mmHg) Hãy xác định:

a Hệ số truyền khối tổng quát Ky và Kx

b So sánh trở lực khuếch tán trong pha khí và trong pha lỏng tính theo pha lỏng

ĐS: a 0,395 kmol/m 2 h; 13,87 kmol/m 2 h

48 Tính hệ số truyền khối tổng quát và so sánh trở lực pha tính theo pha lỏng khi hệ số truyền khối trong mỗi pha lần lượt là ky = 8,7 kmol/m2.h (∆y = 1) và kx = 0,2 kmol/m2.h (∆x =1) Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry như sau: p* = 1,6.104x Biết thiết bị truyền khối hoạt động ở áp suất thường

ĐS: 2,904 kmol/m 2 h; 5,005 kmol/m 2 h; trở lực trong pha khí rất nhỏ so

với pha lỏng

49 Tính hệ số truyền khối tổng quát và so sánh trở lực pha khi hệ số truyền khối trong mỗi pha lần lượt là ky = 0,7 kmol/m2.h (∆y = 1) và kx = 12,2 kmol/m2.h (∆x =1) Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry, với hằng

số Henry là H = 1,54.103 atm Biết thiết bị hoạt động ở áp suất thường

ĐS: 1,60 kmol/m 2 h; 0,764 kmol/m 2 h; trở lực trong pha khí lớn hơn

pha lỏng 8,32 lần

50 Trong thiết bị truyền khối hoạt động ở áp suất tuyệt đối 2,0 at, hệ số truyền khối trong mỗi pha là ky = 1,12 kmol/m2.h (∆y = 1) và kx = 16,2 kmol/m2.h (∆x = 1) Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry, với hằng

số Henry là H = 1,33.103 atm

b So sánh trở lực khuếch tán trong pha khí và trong pha lỏng

b Trở lực pha khí lớn gấp 8 lần trong pha lỏng

51 Trong thiết bị truyền khối, hệ số truyền khối trong mỗi pha như sau ky = 12,1 kmol/m2.h (∆y = 1) và kx = 2,65 kmol/m2.h (∆x = 1) Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry như sau: p* = 0,98.104x Hãy xác định:

Trang 9

b So sánh trở lực khuếch tán trong pha khí và trong pha lỏng

Biết thiết bị hoạt động ở áp suất thường

b Trở lực trong pha lỏng lớn hơn 60,7 lần trong pha khí

52 Không khí bão hòa hơi nước ở áp suất 745mmHg nhiệt độ 340C Biết áp suất riêng phần của không khí ở 340C là 39,9 mmHg Hãy xác định phần thể tích, phần khối lượng của hơi nước trong hỗn hợp không khí hơi nước và tỉ số khối lượng

ĐS: 0,0537; 0,034; 0,0352

53 Cho không khí bảo hòa bằng hơi khí E có phân tử lượng là 46 Áp suất tổng cộng của của hỗn hợp khí – hơi là 600mmHg, nhiệt độ 600C Giả sử cả hai cấu tử của hỗn

hợp là khí lý tưởng Xác định tỉ số khối lượng Y của hơi E trong hỗn hợp và khối

lượng riêng của hỗn hợp Biết áp suất hơi bảo hòa của khí E ở 600C là 43,6 mmHg

ĐS: 0,125; 0,874 kg/m 3

54 Hỗn hợp khí có thành phần theo phần trăm mol như sau: hydro:26 ; metan: 60 ; etilen : 14 Áp suất tuyệt đối bằng 30at, nhiệt độ 200C Giả sử hỗn hợp khí là khí lý tưởng, hãy xác định nồng độ thể tích khối lượng của hỗn hợp (kg/m3)

57 Một hỗn hợp khí thiên nhiên có thành phần theo phần trăm mol như sau: metan: 58

; etan : 37 ; propan : 5 Áp suất tuyệt đối bằng 15at, nhiệt độ 250C Giả sử hỗn hợp khí là khí lý tưởng, hãy xác định nồng độ thể tích khối lượng của hỗn hợp (kg/m3)

ĐS: 13,85 kg/m 3

58 Xác định thành phần khối lượng và khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí ở nhiệt độ 200C, áp suất 5at, với thành phần mol như sau: hydro: 16 ; metan: 55 ; etan: 39

ĐS: 0,015; 0,423; 0,562; 4,330 kg/m 3

59 Xác định thành phần khối lượng và khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí thiên nhiên ở nhiệt độ 200C, áp suất 3at, với thành phần mol như sau: hydro: 18 ; metan: 48 ; etan: 24 ; propan : 10

ĐS: 0,018; 0,391; 0,367; 0,224; 2,451 kg/m 3

60 Xác định thành phần khối lượng và khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí ở

19 atm, nhiệt độ 250C Biết thành phần mol của hỗn hợp khí như sau, Hydro: 29 ; metan: 55 ; etan: 16

Trang 10

65 Trộn benzen với nitrobenzen với thể tích bằng nhau cho mỗi cấu tử Xác định khối

lượng riêng của hỗn hợp, tỉ số khối lượng X của nitrobenzen và nồng độ mol-thể

tích C

ĐS: 0,612; 0,5

66 Nitrogen khuếch tán trong nước ở 200C có hệ số khuếch tán là 1,9.10-9 m2/s Biết thể tích mol của nitrogen và nước lần lượt 31,2 và 14,8 Hãy xác định giá trị của tích hai hệ số đặc trưng khuếch tán của 2 chất ở 200C

68 Tính hệ số khuếch tán của khí metan trong nước ở 200C Cho biết

Với metan Với nước

69 Tính hệ số khuếch tán của acid acetic trong nước ở 200C Cho biết

Trang 11

ĐS: 0,523 m 2 /s

71 Hai khí A và B được cho tiếp xúc nhau ở nhiệt độ 200C, áp suất khí quyển Hãy xác định hệ số khuếch tán của khí A và khí B, biết thể tích mol lần lượt là 16 và 30; khối lượng mol của A và B lần lượt là 23 và 12

ĐS: 1,265 m 2 /s

72 Tính hệ số khuếch tán của khí A và lỏng B ở 200C Biết khối lượng mol của A và B lần lượt là 16 và 18; thể tích mol của A và B lần lượt là 24,2 và 14,8 Hệ số đặc trưng khuếch tán cho A và B lần lượt là A = 1 và B = 2,6

ĐS: 4,621.10 -9 m 2 /s

73 Tính hệ số khuếch tán của khí sulfur hidrogen trong nước ở 200C Cho biết

= 0,08.105x Xác định

b So sánh trở lực khuếch tán trong pha lỏng và trong pha khí

b 1,889

75 Hệ số truyền khối tổng quát trong một tháp hấp thụ là Kc = 10,4 kmol/m2.h (kmol/m3) Khí trơ (không tan trong nước) là nitrogen Áp suất tuyệt đối của tháp là 1atm, nhiệt độ 200C Xác định các giá trị của hệ số truyền khối tổng quát theo các đơn vị sau:

ĐS: K y = 0,172 kmol/m 2 h; K x = 0,175 kmol/m 2 h

77 Trong một thiết bị truyền khối giữa pha lỏng và pha khí hoạt động ở áp suất 1,033 atm, hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng là Kx = 13,9 kmol/h.m2.(∆x =1) và

Trang 12

hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí là Ky = 0,396 kmol/h.(∆y = 1) Hãy xác định trở lực riêng của 2 pha Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y* = 35,1x

ĐS: k y = 60,47 kmol/m 2 h; k x = 13,80 kmol/m 2 h; K x = 12,50 kmol/m 2 h

80 Trong một thiết bị truyền khối, tỉ số trở lực truyền khối giữa pha lỏng và pha khí tính theo pha khí là 2 Hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí là Ky = 6,2 kmol/h.m2.(∆y =1) Hãy xác định hệ số truyền khối trong mỗi pha và hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y* = 1,83x

81 Trong một thiết bị truyền khối, tỉ số trở lực truyền khối giữa pha lỏng và pha khí tính theo pha khí là 1,65 Hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí là Ky = 13,6 kmol/h.m2.(∆y =1) Hãy xác định hệ số truyền khối trong mỗi pha và hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y* = 0,18x

82 Trong một thiết bị truyền khối, tỉ số trở lực truyền khối giữa pha lỏng và pha khí tính theo pha khí là 3,02 Hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng là Kx = 8,9 kmol/h.m2.(∆x =1) Hãy xác định hệ số truyền khối trong mỗi pha và hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí Cho nhận xét về động lực truyền khối của hệ và hãy lựa chọn dạng thiết bị thích hợp Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y*

= 1,08x

ĐS: k y = 33,23 kmol/m 2 h; k x = 11,89 kmol/m 2 h; K y = 8,27 kmol/m 2 h

83 Trong một thiết bị truyền khối, tỉ số trở lực truyền khối giữa pha lỏng và pha khí tính theo pha khí là 1,72 Hệ số truyền khối tổng quát trong pha lỏng là Kx = 13,9 kmol/h.m2.(∆x =1) Hãy xác định hệ số truyền khối trong mỗi pha và hệ số truyền khối tổng quát trong pha khí Cho nhận xét về động lực truyền khối của hệ và hãy

Trang 13

lựa chọn dạng thiết bị thích hợp Biết phương trình cân bằng khí – lỏng có dạng y*

= 1,42x

ĐS: k y = 30,44 kmol/m 2 h; k x = 25,37 kmol/m 2 h; K y = 11,26 kmol/m 2 h

84 Thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất với khoảng cách mâm là 300 mm Lưu lượng hơi qua tháp là 3200 m3/h và khối lượng riêng của pha hơi là 1,25 kg/m3 (lấy ở điều kiện chuẩn), khối lượng riêng của pha lỏng là 430 kg/m3 Xác định đường kính của tháp nếu áp suất tuyệt đối trong tháp là 1,2 at, nhiệt độ trung bình 400C

ĐS: 1,40 m

85 Một thiết bị chưng cất hoạt động ở áp suất thường, nhiệt độ trung bình trong tháp là

500C Lưu lượng hơi qua tháp là 3000 m3/h với vận tốc hơi đi trong thiết bị là 0,5 m/s Hãy tính đường kính tháp chưng này

ĐS: 1,46 m

86 Một thiết bị chưng cất hoạt động ở áp suất 2at, nhiệt độ trung bình trong tháp là

650C Lưu lượng hơi qua tháp là 2500 m3/h với vận tốc hơi đi trong thiết bị là 2,5 m/s Hãy tính đường kính tháp chưng này

ĐS: 1,06 m

89 Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất với khoảng cách mâm là 300 mm Lưu lượng hơi qua tháp là 2800 m3/h và khối lượng riêng của pha hơi là 1,334 kg/m3(lấy ở điều kiện chuẩn), khối lượng riêng của pha lỏng là 480 kg/m3 Xác định đường kính của tháp nếu áp suất tuyệt đối trong tháp là 1,12 at, nhiệt độ trung bình

400C

ĐS: 1,28 m

90 Khi tính toán thiết kế thiết bị chưng cất dạng tháp mâm dùng để chưng cất hỗn hợp methanol – nước, người ta xác định được số bậc thay đổi nồng độ của quá trình chưng là 16 bậc Với hiệu suất mâm là 0,6 hãy xác định số đĩa thực tế trong tháp Nếu khoảng cách mâm là 0,5 m thì chiều cao của tháp là bao nhiêu ? Nếu xét trường hợp tính toán cho tháp đệm với chiều cao thay đổi một bậc nồng độ bằng với khoảng cách mâm của tháp mâm đã cho thì chiều cao tháp này là bao nhiêu

ĐS: 13,5 m; 13,0 m

Trang 14

91 Khi tính toán thiết kế thiết bị chưng cất dạng tháp mâm dùng để chưng cất hỗn hợp benzen – toluen, người ta xác định được số bậc thay đổi nồng độ của quá trình chưng là 22 bậc Với hiệu suất mâm là 65% hãy xác định số đĩa thực tế trong tháp Nếu khoảng cách mâm là 0,3 m thì chiều cao của tháp là bao nhiêu ?

ĐS: 10,2 m

92 Hãy xác định chiều cao của tháp đệm dùng để hấp thụ khí NH3 bằng nước, biết số bậc thay đổi nồng độ trong tháp là 12 và chiều cao tương đương ứng với một bậc thay đổi nồng độ là 0,5

ĐS: 6,0 m

Trang 15

CHƯƠNG 2: HẤP THỤ

1 Định nghĩa quá trình hấp thụ ?

2 Nêu một vài ứng dụng thực tế của quá trình hấp thụ ?

3 Nêu một số quá trình hấp phụ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất ?

4 Phân biệt quá trình hấp thụ và nhả hấp thụ ?

5 Trình bày những nguyên tắc cơ bản khi lựa chọn dung môi ?

6 Tại sao khi lựa chọn dung môi cho quá trình hấp thụ cần chú trọng đến tính hòa tan chọn lọc của dung môi

7 Thế nào là độ hòa tan cân bằng của khí trong lỏng ? Đơn vị của đại lượng này

8 Vẽ sơ đồ quá trình hấp thụ, chú thích đầy đủ

9 Thuyết minh quy trình hấp thụ ?

10 Thế nào là dung dịch lỏng lý tưởng ?

11 Thế nào là dung dịch lỏng không lý tưởng ?

12 Viết biểu thức định luật Raoult và định luật Henry, chú thích đầy đủ ?

13 Xây dựng phương trình cân bằng vật chất cho quá trình hấp thụ cùng chiều ?

14 Xây dựng phương trình cân bằng vật chất cho quá trình hấp thụ nghịch chiều ?

15 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình hấp thụ ?

16 Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình hấp thụ ?

17 Trình bày nguyên lý hoạt động của tháp mâm ?

18 Trình bày ưu nhược điểm của tháp mâm ?

19 Trình bày nguyên lý hoạt động của tháp đệm ?

20 Trình bày ưu nhược điểm của tháp đệm ?

21 Trình bày sự giống và khác nhau của tháp mâm và tháp đệm ?

22 Xác định lượng acid sunfuric tiêu hao để làm khô khối không khí có năng suất 500m3/h không khí khô ở điều kiện chuẩn Hàm lượng ẩm ban đầu là 0,016 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối là 0,006 kg/kg không khí khô Hàm lượng nước ban đầu trong acid là 0,6 kg/kg acid, hàm lượng cuối là 1,4 kg/kg acid, không khí được làm khô ở điều kiện áp suất khí quyển

Giải:

Tóm tắt đầu bài ta có:

Không khí vào tháp với suất lượng F = 500m 3 /h

Nồng độ ẩm (nước) trong không khí trước và sau khi ra khỏi thiết bị lần lượt

Trang 16

Áp dụng công thức ta tính được suất lượng của dòng acid là:

R V

G Y Y L

Giải:

Tóm tắt đầu bài ta có

Lượng nước vào tháp với suất lượng L = 500 kg/h

Nồng độ aceton trong nước trước và sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ lần lượt

là X = V 0 và X = R 0,03

Đối với không khí chứa aceton, nồng độ aceton trong không khí lúc vào và ra

khỏi thiết bị lần lượt là Y = V 0,05 và Y = R 0,005

Cân bằng vật chất trong thiết bị hấp thụ này cho dung chất là aceton ta được

tr R V tr V R

L X −X =G Y −Y

Từ phương trình cân bằng vật chất trên ta có thể tính được suất lượng khí trơ

đi vào thiết bị là

3000(0,05 0,005)

tr R V tr

V R

L X X G

tr V

G G= +Y = 2000.(1 + 0,05) = 2100 kg/h Vậy năng suất thiết bị là 2100 kg không khí/h

24 Dòng khí thải chứa 0,06 kg NH3/ kg không khí khô được cho qua thiết bị hấp thụ bằng nước để hấp thụ lượng NH3 Năng suất nhập liệu của dòng khí 50m3/ph ở nhiệt độ 250C, áp suất thường Lưu lượng nước cho vào thiết bị hấp thu là 8 m3/h Nồng độ NH3 trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước Hãy xác định xem thiết bị có đáp ứng được yêu cầu xử lý khí thải không nếu nồng độ NH3 trong dòng khí được phép thải ra môi trường không được vượt quá 0,03 kg NH3/kg không khí khô

Giải:

Tóm tắt đầu bài ta có

Đối với dung môi là nước: Lượng nước vào tháp với suất lượng F 1 = 8 m 3 /h

Trang 17

Nồng độ NH 3 trong nước trước và sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ lần lượt là

Suất lượng của dòng khí G = F 2 ρk = 50.1,293 = 64,65 kg/ph = 3879 kg/h

tr

V

G G

Y

Suất lượng của dòng nước L = L tr = F 1 ρn = 8.1000 = 8000 kg/h

Cân bằng vật chất trong thiết bị hấp thụ này cho dung chất là NH 3 ta được

ĐS: 4,21 m 3 /h

26 Để làm khô dòng không khí cho quá trình đốt lưu huỳnh người ta cho dòng không khí qua tháp hút ẩm bằng acid sunfuric đậm đặc Hàm lượng ẩm ban đầu của không khí là 0,02 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối cần đạt được là 0,005 kg/kg không khí khô Dòng acid sunfuric dùng để hấp thụ ẩm có nồng độ đầu 99,3% và nồng độ cuối là 92,4% Hãy xác định lượng acid sunfuric tối thiểu để đáp ứng quá trình làm khô không khí trên, biết năng suất dòng khí là 500m3/h Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3

ĐS: 73,3 m 3 /h

27 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 3000 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05, nồng độ cuối mong muốn là 0,005 Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa

Trang 18

aceton ban đầu Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước và sau khi khỏi thiết bị là

0 và 0,03 kg/kg nước

ĐS: 4500 kg/h

28 Dòng khí thải chứa 0,06 kg NH3/ kg không khí khô được cho qua thiết bị hấp thụ bằng nước để hấp thụ lượng NH3 Năng suất nhập liệu của dòng khí 35m3/ph ở nhiệt độ 250C, áp suất thường Lưu lượng nước cho vào thiết bị hấp thụ là 8m3/h Nồng độ NH3 trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước Hãy xác định xem nồng độ NH3 trong dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị

ĐS: 1,59 %

29 Xác định lượng acid sunfuric tiêu hao để làm khô khối không khí có năng suất 20m3/s không khí khô ở điều kiện chuẩn Hàm lượng ẩm ban đầu là 0,015 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối là 0,005 kg/kg không khí khô Hàm lượng nước ban đầu trong acid là 0,05 kg/kg acid, hàm lượng cuối là 0,5 kg/kg acid, không khí được làm khô ở điều kiện áp suất khí quyển Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3

ĐS: 1,08 m 3 /h

ĐS: 1,90 m 3 /h

31 Xác định nồng độ cực đại của NH3 trong hỗn hợp NH3 – H2O ở tháp hấp thụ loại đệm Biết rằng nồng độ của NH3 trong hỗn hợp khí vào là 3% thể tích Quá trình hấp thụ tuân theo phương trình Henry: PNH3 = 2000.x mmHg, trong đó x là phần mol của NH3 trong hỗn hợp

ĐS: 1,14%

32 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 2500 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05, nồng độ cuối mong muốn là 0,002 Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu Biết nồng độ aceton trong nước khi ra khỏi thiết bị là 0,03 kg/kg nước

ĐS: 1562,5 kg/h

33 Dòng khí thải chứa 0,07 kg NH3/ kg không khí khô được cho qua thiết bị hấp thụ bằng nước để hấp thụ lượng NH3 Năng suất nhập liệu của dòng khí 50 m3/ph ở nhiệt độ 200C, áp suất thường Lưu lượng nước cho vào thiết bị hấp thụ là 5 m3/h Nồng độ NH3 trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,05 kg/kg nước Hãy xác định xem nồng độ NH3 trong dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị

Trang 19

ĐS: 0,001%

34 Xác định lượng acid sunfuric tiêu hao để làm khô khối không khí có năng suất 30m3/s không khí khô ở điều kiện chuẩn Hàm lượng ẩm ban đầu là 0,056 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối là 0,003 kg/kg không khí khô Hàm lượng nước ban đầu trong acid là 0,3 kg/kg acid, hàm lượng cuối là 1,4 kg/kg acid, không khí được làm khô ở điều kiện áp suất khí quyển Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3

ĐS: 3,51 m 3

độ 200C, áp suất thường Lưu lượng nước cho vào thiết bị hấp thụ là 10 m3/h Nồng

độ HCl trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước Hãy xác định xem nồng độ HCl trong dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị

ĐS: 0,01 kg HCl/ kg không khí khô

38 Một thiết bị hấp thụ hơi HCl trong dòng không khí thải với dung môi là nước Hàm lượng HCl ban đầu trong dòng khí là 0,15 kg/kg không khí khô, hàm lượng cuối cần đạt được là 0,01 kg HCl/kg không khí khô Hãy xác định lượng nước tối thiểu để đáp ứng quá trình hấp thụ trên, biết năng suất dòng khí là 650m3/h Biết nồng độ HCl trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước

ĐS: 8,42 m 3 /h

39 Xác định lượng acid sunfuric tiêu hao để làm khô khối không khí có năng suất 1000m3/h không khí khô ở điều kiện chuẩn Hàm lượng ẩm ban đầu là 0,08 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối là 0,005 kg/kg không khí khô Hàm lượng nước ban đầu trong acid là 0,6 kg/kg acid, hàm lượng cuối là 1,5 kg/kg acid, không khí được làm khô ở điều kiện áp suất khí quyển Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3

Trang 20

ĐS: 0,562 m 3 /h

40 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 1500 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05 kg/kg không khí khô, nồng độ cuối mong muốn là 0,005 kg/kg không khí khô Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước ra khỏi thiết bị là 0,02 kg/kg nước

ĐS: 515 m 3 /h

41 Một tháp dùng để hấp thụ hơi acid clohyrid từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 50 m3/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05, nồng độ cuối mong muốn là 0,002 Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa acid clohyrid ban đầu Biết nồng độ acid clohyrid trong nước khi ra khỏi thiết bị là 0,032 kg/kg nước

ĐS: 7,15 m 3 /s

42 Một thiết bị hấp thụ bằng nước dùng để làm sạch dòng khí thải chứa 0,05 kg HCl/kg không khí khô Năng suất nhập liệu của dòng khí 4500 m3/h ở nhiệt độ

250C, áp suất thường Lưu lượng nước cho vào thiết bị hấp thụ là 15,2 m3/h Nồng

độ HCl trong nước sau khi ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước Hãy xác định xem nồng độ HCl trong dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị

ĐS: 0,0073 kg HCl/kg không khí khô

43 Một thiết bị hấp thụ NH3 có năng suất nhập liệu là 5000m3 không khí khô/h Dòng khí ban đầu chứa 0,04 kgNH3/kg không khí khô ở nhiệt độ 200C, áp suất 1 at Lưu lượng nước dùng trong thiết bị là 11,2 m3/h, sau khi ra khỏi thiết bị trong nước chứa 0,02 phần mol NH3 Hãy xác định xem thiết bị này có hoạt động hiệu quả không nếu nồng độ cho phép của dòng khí ra khỏi thiết bị chứa không quá 0,002 kgNH3/kg không khí khô Nếu không hãy cho một vài đề xuất để thiết bị hoạt động hiệu quả

ĐS: Thiết bị hoạt động không hiệu quả

44 Một thiết bị hấp thụ HCl có năng suất nhập liệu là 5200m3 không khí khô/h Dòng khí ban đầu chứa 0,06 kgHCl/kg không khí khô ở nhiệt độ 200C, áp suất 1 at Lưu lượng nước dùng trong thiết bị là 0,4 m3/ph, sau khi ra khỏi thiết bị trong nước chứa 0,015 phần mol HCl Hãy xác định xem thiết bị này có hoạt động hiệu quả không nếu nồng độ cho phép của dòng khí ra khỏi thiết bị chứa không quá 0,002 kgHCl/kg không khí khô Nếu không hãy cho một vài đề xuất để thiết bị hoạt động hiệu quả

45 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 2000 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,08 kg/kg không khí khô, nồng độ cuối mong muốn là 0,005 kg/kg không khí khô Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước ra khỏi thiết bị là 0,015 kg/kg nước

ĐS: 400 kg không khí khô/h

Trang 21

46 Một thiết bị dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí có năng suất nhập liệu là 410m3 không khí khô/h Dòng khí ban đầu chứa 0,05 kg aceton/kg không khí khô ở nhiệt độ 250C, áp suất 1 at Lưu lượng nước dùng trong thiết bị là 5 m3/h, sau khi ra khỏi thiết bị trong nước chứa 0,045 phần mol aceton Hãy xác định xem thiết bị này

có hoạt động hiệu quả không nếu nồng độ cho phép của dòng khí ra khỏi thiết bị chứa không quá 0,002 kg aceton/kg không khí khô Nếu không hãy cho một vài đề xuất để thiết bị hoạt động hiệu quả

47 Tháp mâm được sử dụng để hấp thụ hơi benzen trong dòng khí Hỗn hợp khí đi vào

ở đáy tháp có lưu lượng là 820 m3/h, nồng độ benzen là 2% theo thể tích và cần được hấp thụ là 95% lượng benzen này Dung môi đi vào đỉnh tháp có nồng độ 0,005 phần mol benzen và có phân tử lượng trung bình 260 Lượng dung môi sử dụng bằng 1,5 lần lượng dung môi tối thiểu Tháp làm việc ở áp suất 800mmHg và nhiệt độ 270C Phương trìng cân bằng cho quá trình hấp thụ là Y* = 0,125X (X,Y là nồng độ tính theo tỉ số mol) Hãy xác định lượng dung môi sử dụng, kg/h

ĐS: 28964,5 kg/h

48 Một tháp mâm dùng để hấp thụ NH3 vào nước từ hỗn hợp khí ở áp suất 750mmHg nhiệt độ 240C Lưu lượng khí đi vào tháp là 16000m3/h Hàm lượng NH3 ban đầu trong hỗn hợp khí là 90g/m3hỗn hợp khí Tỉ lệ hấp thụ là 92% Đường cân bằng là đường thẳng có phương trình là Y = 0,31X Lượng dung môi sử dụng bằng 1,4 lần lượng dung môi tối thiểu

a Tính đường kính tháp biết vận tốc của pha khí trong tháp là 0,85m/s

b Tính lượng dung môi đã sử dụng

ĐS: a 2,23 m

b 6,4 m 3 /h

49 Khí SO2 được hấp thụ từ dòng khí vào nước trong một tháp có đường kính 1m Hàm lượng ban đầu của SO2 trong dòng khí là 8,2% (theo thể tích) Tỉ lệ hấp thụ là 0,9 Dung dịch rời tháp hấp thụ có nồng độ 0,08kg SO2/kg nước Hệ số truyền khối tổng quát trong tháp hấp thụ là Ky = 0,005kg SO2/m2.s(kg SO2/kg không khí) Vật chêm là vòng sứ Raschig 50 x 50 x 5 mm, vật chêm được thấm ướt hoàn toàn ψ =

1 Chiều cao đơn vị truyền khối tổng quát là hoy = 1,07m Xác đinh lưu lượng nước trong tháp hấp thụ ?

ĐS: 1303,8 m 3 /h

50 Một tháp hấp thụ có đường kính 0,5m được dùng để hấp thụ NH3 từ dòng khí có lưu lượng 550m3/h (1atm, 200C), nồng độ NH3 là 2,8% theo thể tích Nước vào tháp là tinh khiết ở áp suất thường Tỉ số hấp thụ là 0,95 Lưu lượng nước lớn hơn lưu lượng cực tiểu 40% Hãy xác định lưu lượng nước đã sử dụng Cho biết hệ số truyền khối tổng quát là Ky = 0,001 kmol NH3/m2.s.(kmol NH3/kmol không khí)

Hệ số thấm ướt vật chêm là ψ = 0,9

ĐS: 1463,0 m 3 /h

Trang 22

51 Xác định lưu lượng cực tiểu lý thuyết của dung môi lỏng có phân tử lượng 224 kg/kmol để hấp thụ propan và butan từ hỗn hợp khí có lưu lượng 1000 m3/h (điều kiện chuẩn) Nồng độ của propan và butan lần lượt là 15 và 10% thể tích Tháp hấp

tụ hoạt động ở nhiệt độ 300C, áp suất 3 at (294 kPa) Độ hòa tan của propan và butan tuân theo định luật Raoult Cho biết áp suất hơi bảo hòa của propan ở 300C là

Pp = 10 at (981 kPa)

ĐS: 5250 m 3 /h

52 Tháp hấp thụ NH3 từ không khí bằng nước được chêm bằng các vật liệu chêm có diện tích bề mặt riêng là 89,5 m2/m3 Thể tích tự do của vật chêm là 0,79 m3/m3 Nhiệt độ làm việc là 280C, áp suất tuyệt đối 1at Hàm lượng trung bình của NH3

trong hỗn hợp khí là 5,8% theo thể tích Vận tốc khối lượng của dòng khí vào tháp

là 1,1 kg/m2.s Xác định hệ số truyền khối cho pha khí, nếu thiết bị làm việc ở chế

độ chảy màng

ĐS: 0,0017 kmol/m 2 s.(∆y = 1)

53 Tính hệ số truyền khối của pha lỏng trong tháp chêm cao 3,5 m dùng hấp thụ CO2

vào nước ở 200C Biết mật độ tưới của nước là 60m3/m2.h Hệ số thấm ướt ψ = 0,86

ĐS: 0,0055 kmol/m 2 s.(∆y = 1)

54 Xác định đường kính và chiều cao tháp mâm dùng để hấp thụ NH3 vào nước từ hỗn hợp không khí – NH3 ở áp suất thường, nhiệt độ 200C Hàm lượng NH3 ban đầu trong hỗn hợp khí là 7% (theo thể tích) Tỉ số hấp thụ là 90% Lưu lượng khí tro (không khí) là 10000m3/h ở điều kiện làm việc Xem đường cân bằng là đường thẳng có phương trình theo tỉ số khối lượng là Y* =0,61X Vận tốc biểu kiến của pha khí trong tháp là 0,8 m/s Khoảng cách mâm là 0,6m và hiệu suất mâm trung bình bằng 0,62 Lượng dung môi sử dụng bằng 1,3 lượng dung môi tối thiểu

ĐS: 2,1 m; 6,8 m

55 Benzen được hấp thụ với lưu lượng 300kg/h từ hỗn hợp khí hơi trong tháp hấp thụ

ở nhiệt độ 200C và áp suất thường Hàm lượng ban đầu của benzen trong hỗn hợp là 4% (theo thể tích) Tỉ lệ hấp thụ là 0,85 Dung môi tái sinh vào tháp hấp thụ có nồng độ 0,0015 kmol benzen/kmol dung môi Vận tốc biểu kiến của dòng khí trong tháp là 0,3 m/s Phương trình đường cân bằng là Y* = 0,2X với X và Y* là tỉ số mol Lượng dung môi sử dụng bằng 1,4 lần lượng tối thiểu Xác định

Trang 23

a Xây dựng sơ đồ hệ thống mô tả quá trình?

b Xác định lượng dung môi cần dùng?

Biết: đường cân bằng là đường thẳng dạng Y* = 0,65X; hệ số dư dung môi là 1,35

ĐS: b 50,6 kmol/h

57 Để làm khô dòng không khí cho quá trình đốt lưu huỳnh người ta cho dòng không khí qua tháp hút ẩm bằng acid sunfuric đậm đặc Hàm lượng ẩm ban đầu của không khí là 0,03 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối cần đạt được là 0,003 kg/kg không khí khô Dòng acid sunfuric dùng để hấp thụ ẩm có nồng độ đầu 99,0% và nồng độ cuối là 98,0% Hãy xác định lượng acid sunfuric tối thiểu để đáp ứng quá trình làm khô không khí trên, biết năng suất dòng khí là 520m3/h có nhiệt độ 280C Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3, thiết bị làm việc ở áp suất thường

ĐS: 0,92 m 3 /h

58 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 2000 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05, nồng độ cuối mong muốn là 0,002 Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước và sau khi khỏi thiết bị là

0 và 0,03 kg/kg nước

ĐS: 1250 kg/h

ĐS: 0,0024 kg NH 3 / kg không khí khô

60 Lượng acid sunfuric tiêu hao để làm khô khối không khí có năng suất 20m3/s không khí khô ở điều kiện chuẩn là 1,2 m3/h Hàm lượng ẩm ban đầu là 0,03 kg/kg không khí khô Hàm lượng nước ban đầu trong acid là 0,4 kg/kg acid, hàm lượng cuối là 1,5 kg/kg acid, không khí được làm khô ở điều kiện áp suất khí quyển Hãy xác định nồng độ ẩm của không khí khi ra khỏi thiết bị Cho biết khối lượng riêng trung bình của acid sunfuric là 1920,5 kg/m3

ĐS: 0,002 kg ẩm/kg khô khí khô

61 Để làm khô dòng không khí cho quá trình đốt lưu huỳnh người ta cho dòng không khí qua tháp hút ẩm bằng acid sunfuric đậm đặc Hàm lượng ẩm ban đầu của không khí là 0,053 kg/kg không khí khô, hàm lượng ẩm cuối cần đạt được là 0,0035 kg/kg không khí khô Dòng acid sunfuric dùng để hấp thụ ẩm có nồng độ đầu 99,5% và nồng độ cuối là 98,2% Hãy xác định lượng acid sunfuric cần sử dụng (m3/h) Biết năng suất dòng khí là 500m3/h ở điều kiện chuẩn, lượng acid sử dụng gấp 1,2 lần lượng acid tối thiểu

ĐS: 1,94 m 3 /h

Trang 24

62 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 2300 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,06, nồng độ cuối mong muốn là 0,002 Lượng không khí chứa aceton ban đầu được đưa vào thiết bị có suất lượng 20m3/ph ở điều kiện tiêu chuẩn Biết nồng độ aceton trong nước khi ra khỏi thiết bị là 0,035 kg/kg nước, hãy xác định xem thiết bị hoạt động

có hiệu quả hay không Nếu không hãy xác định lại suất lượng nước cần sử dụng để thiết bị hoạt động hiệu quả

ĐS: 0,005 kg NH 3 / kg không khí khô

ở nhiệt độ 250C và áp suất thường Hàm lượng ban đầu của benzen trong hỗn hợp là 5% (theo thể tích) Tỉ lệ hấp thụ là 0,85 Dung môi tái sinh vào tháp hấp thụ có nồng độ 0,0015 kmol benzen/kmol dung môi Vận tốc biểu kiến của dòng khí trong tháp là 0,5 m/s Phương trình đường cân bằng là Y* = 0,18X với X và Y* là tỉ số mol Lượng dung môi sử dụng bằng 1,2 lần lượng tối thiểu Xác định

ĐS: 3,28 m 3 /h

66 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 1500 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05 kg/kg không khí khô, nồng độ cuối mong muốn là 0,002 kg/kg không khí khô Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu (m3/ph) Biết nồng

độ aceton trong nước lúc trước ra khỏi thiết bị là 0,065 kg/kg nước Thiết bị làm việc ở áp suất thường, nhiệt độ dòng khí vào tháp là 300C

ĐS: 16,7 m 3 /ph

Trang 25

67 Khí thải chứa aceton có nồng độ ban đầu là 0,25 kg/kg không khí khô được đưa qua thiết bị hấp phụ bằng nước để xử lý Sau khi ra khỏi thiết bị, hàm lượng aceton còn lại là 0,002 kg/kg không khí khô Hãy xác định lượng nước và đường kính thiết bị

để đáp ứng quá trình hấp thụ trên, biết nhiệt độ dòng khí là 280C có suất lượng mỗi giờ là 1000m3; vận tốc độ dòng khí di chuyển trong tháp không vượt quá 0,2m/s; lượng nước cần dùng bằng 1,3 lần lượt nước tối thiểu và nước sau khi ra khỏi thiết

bị có nồng độ HCl là 0,065 kg/kg nước Thiết bị làm việc ở áp suất thường

ĐS: 5,6 m 3 /h; D = 1,4 m

68 Một thiết bị hấp thụ hơi HCl trong dòng không khí thải ở điều kiện chuẩn với dung môi là nước Hàm lượng HCl ban đầu trong dòng khí là 0,15 kg/kg không khí khô, hàm lượng cuối cần đạt được là 0,005 kg HCl/kg không khí khô Hãy xác định lượng nước và đường kính thiết bị để đáp ứng quá trình hấp thụ trên, biết năng suất dòng khí là 600m3/h; vận tốc độ dòng khí di chuyển trong tháp không vượt quá 0,25m/s; lượng nước cần dùng bằng 1,2 lần lượt nước tối thiểu và nước sau khi ra khỏi thiết bị có nồng độ HCl là 0,05 kg/kg nước

ĐS: 2,6 m 3 /h; D = 1m

69 Tiến hành làm sạch 1000 m3/h không khí có chứa 5% (thể tích) NH3 ở 350C; 1,0 atm bằng nước sạch trong tháp đệm với độ thu hồi 80% NH3 Hãy:

70 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 1800 kg nước/h Dòng khí đua vào tháp có nhiệt độ 270C, áp suất thường có nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,08 kg/kg không khí khô Sau khi ra khỏi tháp nồng độ aceton không vượt quá 0,0045 kg/kg không khí khô Hãy xác định đường kính thiết bị nếu vận tốc dòng khí đi trong tháp không vượt quá 0,2 m/s Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước ra khỏi thiết bị là 0,025 kg/kg nước

ĐS: D = 1m

71 Một tháp dùng để hấp thụ hơi acid clohyrid từ dòng khí thải bằng dung môi là nước với suất lượng 2,5 m3/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,05, nồng độ cuối mong muốn là 0,0015 Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí thải chứa acid clohyrid ban đầu (m3/h) Biết nồng độ acid clohyrid trong nước khi ra khỏi thiết bị là 0,036 kg/kg nước, không khí thải cần xử lý ở điều kiện chuẩn

Trang 26

HCl trong dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị Biết rằng nước sau khi hấp phụ được xử

lý và tuần hoàn lại tháp có chứa 0,005 kg HCl/kg nước

ĐS: 0,004 kg HCl/ kg không khí khô

ở nhiệt độ 250C và áp suất thường Hàm lượng ban đầu của benzen trong hỗn hợp là 5% (theo thể tích) Tỉ lệ hấp thụ là 0,8 Dung môi tái sinh vào tháp hấp thụ có nồng

độ 0,0015 kmol benzen/kmol dung môi Vận tốc biểu kiến của dòng khí trong tháp

là 0,5 m/s Phương trình đường cân bằng là Y* = 0,25X với X và Y* là tỉ số mol Lượng dung môi sử dụng bằng 1,7 lần lượng tối thiểu Xác định

75 Một tháp dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với suất lượng 2300 kg nước/h Nồng độ đầu của aceton trong không khí là 0,06 kg/kg không khí khô, nồng độ cuối mong muốn là 0,005 kg/kg không khí khô Hãy xác định năng suất thiết bị tính theo lượng khí chứa aceton ban đầu (m3/s) Biết nồng độ aceton trong nước lúc trước ra khỏi thiết bị là 0,02 kg/kg nước Thiết bị làm việc ở

áp suất thường, nhiệt độ dòng khí vào tháp là 250C

ĐS: 1,53 m 3 /s

76 Một thiết bị dùng để hấp thụ hơi aceton từ không khí có năng suất nhập liệu là 460m3 không khí khô/h Dòng khí ban đầu chứa 0,05 kg aceton/kg không khí khô ở nhiệt độ 250C, áp suất 1,3 at Lưu lượng nước dùng trong thiết bị là 1,65 m3/h, sau khi ra khỏi thiết bị trong nước chứa 0,02 phần mol aceton Hãy xác định xem thiết

bị này có hoạt động hiệu quả không nếu nồng độ cho phép của dòng khí ra khỏi thiết bị chứa không quá 0,002 kg aceton/kg không khí khô Nếu không hãy cho một vài đề xuất để thiết bị hoạt động hiệu quả

ĐS: Thiết bị hoạt động hiệu quả

Trang 27

CHƯƠNG 3: CHƯNG CẤT

1 Định nghĩa thế nào là quá trình chưng cất ?

2 Nêu một vài ví dụ về việc ứng dụng chưng cất trong đời sống và sản xuất ?

3 Phân biệt quá trình chưng cất và quá trình cô đặc ?

4 Phương loại các phương pháp chưng cất ?

5 Thế nào là quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước ?

6 Ưu nhược điểm của chưng cất lôi cuốn hơi nước ?

7 Thế nào là độ bay hơi tương đối, viết biểu thức ?

8 Thiết lập cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp 2 cấu tử ở áp suất cố định ?

9 Viết định luật Raoult cho hỗn hợp lý tưởng ?

10 Vẽ sơ đồ quy trình chưng cất liên tục ?

11 Thuyết minh quy trình chưng cất, kể rõ các thiết bị chính trong quy trình ?

12 Thiết lập phương trình cân bằng vật chất cho quá trình chưng cất liên tục ?

13 Thiết lập phương trình cân bằng năng lượng cho quá trình chưng cất liên tục ?

14 Cách xác định số mâm lý thuyết ?

15 Cách xác định vị trí mâm nhập liệu ?

16 Thế nào là chỉ số hoàn lưu ?

17 Thế nào là chỉ số hoàn lưu tối ưu ?

18 Cách tính hiệu suất mâm ?

19 Xác định số mâm thực của tháp chưng cất dùng để phân tách hỗn hợp rượu metylic

và nước ở áp suất thường Nhập liệu vào tháp chứa 31,5% mol rượu Thành phần của sản phẩm đỉnh chứa 97,5% mol rượu, sản phẩm đáy chứa 1,1% mol rượu Hệ số hoàn lưu dư ϕ = 1,77 Số mâm tương đương với bậc thay đổi nồng độ là 1,7 Tháp được gia nhiệt gián đoạn bằng hơi nước

Cho bảng cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp methanol – nước ở 1 atm như bảng bên dưới

Trang 28

Để xây dựng đường làm việc phần cất lên độ thị thì ta phải xác định ít

nhất 2 điểm, như đối với bài toán này, ta dễ dàng nhận thấy nó sẽ đi qua 2 điểm (0; 0,349) và (0,975; 0,975)

H.3.1

Trang 29

Để xây dựng đường làm việc phần chưng, ta phải xác định thêm 1 điểm nữa

ngoài điểm (0,011; 0,011) để có thể nối thành đường thẳng Chú ý rằng đường làm việc phần cất, đường làm việc phần chưng và đường nồng độ xF nhập liệu có chung

1 giao điểm Chỉ cần ta xác định được giao điểm này thì sẽ có thể xây dựng được

đường làm việc phần chưng

Giao điểm chung này được xác định trên giản đồ hay ta cũng có thể giải trực tiếp bằng hệ phương trình, như trong bài này ta phải giải hệ

0,3150,596 0,394

Giải hệ phương trình trên ta suy ra tọa độ giao điểm chung là (0,315; 0,582)

Từ đây ta sẽ xác định được đường làm việc phần chưng

Ta bắt đầu xác định số đĩa lý thuyết trên đồ thị

Từ đồ thị trên H.3.1 ta dễ dàng nhận thấy số bậc thay đổi nồng độ của tháp

là 11, trong đó phần cất là 7 và của phần chưng là 4

Vậy số mâm thực cần thiết cho tháp chưng hoạt động là n = 11.1,7 = 18,7 =

19 mâm, trong đó số mâm của đoạn chưng là n chưng = 4.1,7 = 6,8 = 7 mâm và số mâm đoạn cất n cất = 7.1,7 = 11,9 = 12 mâm

20 Để tách một hỗn hợp gồm 40% khối lượng benzen và phần còn lại là toluen người

ta sử dụng một cột cất liên tục với tốc độ 4kg/s, cho sản phẩm đầu cột chứa 97% khối lượng benzen và sản phẩm cuối cột chứa 98% khối lượng toluen Nguyên liệu được nạp vào ở trạng thái lỏng tại điểm sôi của nó

Dữ liệu cân bằn lỏng – hơi của hệ benzen – toluen:

x 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90

y 0,22 0,38 0,51 0,63 0,70 0,78 0,85 0,91 0,96 Hãy:

a Tính năng suất sản phẩm đầu cột và cuối cột (theo đơn vị khối lượng)

b Nếu tỉ số hồi lưu là 3,5 thì cột cất này cần có bao nhiêu đĩa để đáp ứng được yêu cầu tách trên

c Tìm số đĩa thực nếu độ hiệu dụng của đĩa là 60%

Trang 30

F F

B T

x M x

−++

D D

B T

x M x

−++

H.3.2

Trang 31

W D

B T

x M x

−++

Với tỉ số hồi lưu là R = 3,5 ta xác định được phương trình đoạn cất như sau:

D

x R

Từ bảng số liệu cân bằng vật chất trên đề bài ta xây dựng giản đôg x – y và xác định số đĩa lý thuyết

Qua giản đồ trên H.3.2 ta dễ dàng xác định được số đĩa lý thuyết là 12, trong

đó số đĩa lý thuyết cho đoạn chưng là 6 và số đĩa lý thuyết cho đoạn cất là 6

c Với hiệu suất đĩa E = 60% ta xác định được số đĩa thực theo công thức

lt tt

n E n

20

0, 6

lt tt

n n E

thực của đoạn chưng là 10 và số mâm thực của đoạn cất là 10

21 Tháp chưng cất hỗn hợp methanol - nước Nhập liệu là 5000 kg/h nồng độ 25% mol

methanol ở nhiệt độ sôi Sản phẩm đỉnh thu được chứa 95% mol methanol Sản phẩm đáy chứa 2,5% mol methanol Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

a Suất lượng các dòng sản phẩm đỉnh và đáy (kmol/h)

b Lượng nước cần sử dụng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh, biết nhiệt độ nước lạnh vào và ra khỏi thiết bị lần lượt là 20 và 300C Cho biết ẩn nhiệt ngưng tụ của rượu và nước ở đỉnh tháp lần lượt là 1125 kJ/kg và 2340 kJ/kg Nhiệt dung riêng trung bình của nước lạnh là 4178 J/kgK

Trang 32

với M F =x M F me+(1−x F).M n =0, 25.32 (1 0, 25).18 25, 6+ − = kg/kmol Thế số liệu vào hệ phương trình ta được

195,30,95 0, 025 195,3.0, 25 48,8

n

D r G

−

22 Tính thành phần pha hơi cân bằng ở 600C với hỗn hợp lỏng gồm 40% mol benzen

và 60% toluen, biết rằng hỗn hợp tuân theo định luật Raoult Biết ở 600C áp suất hơi bảo hòa của benzen và toluen lần lượt là o 0,507

24 Tính thành phần cân bằng pha và thiết lập đồ thị cân bằng trong tọa độ t – xy và y*-

x cho hỗn hợp benzen – toluen ở áp suất thường Biết rằng hỗn hợp tuân theo địnhluật Raoult

25 Hỗn hợp benzen – toluen được phân tách trong thiết chưng cất gián đoạn với năng suất 1000kg hỗn hợp đầu Benzen trong sản phẩm đầu chiếm 30% khối lượng Hãy xác định lượng sản phẩm chưng nếu thành phần của benzen còn lại ở đáy tháp là 8% khối lượng và trên đỉnh tháp là 80%

Trang 33

ĐS: D = 305,6 kg; W = 694,4 kg

26 Thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất với khoảng cách mâm là 300mm Lưu lượng hơi qua tháp là 3200 m3/h và khối lượng riêng của pha lỏng là 430 kg/m3 Xác định đường kính của tháp nếu áp suất tuyệt đối trong tháp là 1,2at, nhiệt độ trung bình là

400C

ĐS: 1,4 m

27 Xác định số mâm thực của tháp chưng cất dùng để phân tách hỗn hợp rượu metylic

và nước ở áp suất thường Nhập liệu vào tháp chứa 31,5% mol rượu Thành phần của sản phẩm đỉnh chứa 97,5% mol rượu, sản phẩm đáy chứa 1,1% mol rượu Hệ

số hoàn lưu dư ϕ = 1,77 Số mâm tương đương với bậc thay đổi nồng độ là 1,7 Tháp được gia nhiệt gián đoạn bằng hơi nước

ĐS: 16 mâm

28 Hỗn hợp methanol – nước được phân tách trong thiết chưng cất gián đoạn với năng suất 1500kg hỗn hợp đầu Benzen trong sản phẩm đầu chiếm 10% khối lượng Hãy xác định lượng sản phẩm chưng nếu thành phần của benzen còn lại ở đáy tháp là 1,5% khối lượng và trên đỉnh tháp là 95%

ĐS: D = 136,4 kg; W = 1363,6 kg

29 Thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất với khoảng cách mâm là 300mm Lưu lượng hơi qua tháp là 1500 m3/h và khối lượng riêng của pha lỏng là 430 kg/m3 Xác định đường kính của tháp nếu áp suất tuyệt đối trong tháp là 0,8at, nhiệt độ trung bình là

400C

ĐS: 0,9m

30 Cần phân tách hỗn hợp lỏng benzen và toluen chứa 50% mol benzen trong một tháp chưng cất gián đoạn dưới áp suất thường Sản phẩm đỉnh chứa 90% mol và sản phẩm đáy sau khi chưng chứa 15% mol benzen Xác định số mâm cần thiết nếu một bậc thay đổi nồng độ ứng với 1,7 mâm

ĐS: 12 mâm

31 Tháp chưng cất liên tục dưới áp suất thường sản xuất 3000 kg/h acid acetic với nồng độ nhập liệu vào là 30% mol acid acetic Sản phẩm đỉnh là nước chứa 7% mol axit acetic Hệ số hoàn lưu là 5,8 Số mâm thực tương ứng với một bậc thay đổi nồng độ là 1,3 Nguyên liệu nhấp ở trạng thái lỏng sôi Xác định số mâm thực của tháp, biết nồng độ nước trong sản phẩm đáy không được vượt quá 5%

ĐS: n = 21 mâm

32 Hỗn hợp nước – acid acetid được phân tách trong thiết chưng cất gián đoạn với năng suất 1200kg hỗn hợp đầu Acid trong sản phẩm đầu chiếm 30% khối lượng Hãy xác định lượng sản phẩm chưng nếu thành phần của nước còn lại ở đáy tháp là 2% khối lượng và trên đỉnh tháp là 80%

ĐS: W = 769,2kg; D = 430,8kg

33 Thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất với khoảng cách mâm là 250mm Lưu lượng

hơi qua tháp là 1500 m3/h và khối lượng riêng của pha lỏng là 420 kg/m3 Xác định

Trang 34

đường kính của tháp nếu áp suất tuyệt đối trong tháp là 2at, nhiệt độ trung bình là

1200C

ĐS: 1,04m

34 Hỗn hợp aceton – nước được phân tách trong thiết chưng cất gián đoạn với năng suất 1500kg hỗn hợp đầu Aceton trong sản phẩm đầu chiếm 20% khối lượng Hãy xác định lượng sản phẩm chưng nếu thành phần của aceton còn lại ở đáy tháp là 5% khối lượng và trên đỉnh tháp là 90%

ĐS: W = 1235,3 kg; D = 264,7 kg

35 Cần phân tách hỗn hợp methanol - nước chứa 30% mol methanol trong một tháp chưng cất gián đoạn dưới áp suất thường Sản phẩm đỉnh chứa 95% mol và sản phẩm đáy sau khi chưng chứa 5% mol methanol Hãy xác định

a Số mâm cần thiết nếu một bậc thay đổi nồng độ ứng với 1,2 mâm

b Số mâm cần thiết nếu độ hiệu dụng của mâm là 60%

ĐS: a 10 mâm

b 14 mâm

36 Một tháp chưng cất được sử dụng để tách hỗn hợp chứa 40% phần mol ethanol và 60% phần mol nước để cho sản phẩm tinh khiết đến 80% phần mol Thiết bị này được vận hành ở áp suất thường với tốc độ hơi là 0,5 m/s Nguyên liệu ở trạng thái lỏng sôi với năng suất 1500 mol/h Biết nồng độ rượu ở sản phẩm đáy không vượt quá 1% Hãy xác định:

38 Một tháp chưng cất được sử dụng để tách hỗn hợp chứa 30% phần mol acid acetic

và 70% phần mol nước để cho sản phẩm tinh khiết đến 0,95 phần mol Chỉ số hồi lưu thực bằng 2,5 lần chỉ số hồi lưu tối thiểu, hiệu suất mâm bằng 60% Hãy xác định:

a Chỉ số Rmin

b Số đĩa cần dùng

Trang 35

ĐS: n = 17 đĩa; nhập liệu vào đĩa số 3

40 Tháp chưng cất hỗn hợp benzen - toluen Nhập liệu là 10tấn/h nồng độ 35% mol benzen Sản phẩm đỉnh thu được chứa 95% mol ethanol Sản phẩm đáy chứa 5% mol benzen Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

b Lượng hơi đi vào thiết bị hoàn lưu biết tỉ số hoàn lưu bằng 1,5 lần tỉ số hoàn lưu tối thiểu

ĐS: a D = 38,3 kmol/h; W = 76,5 kmol/h

b L = 137,5 kmol/h

41 Một tháp chưng cất được sử dụng để tách hỗn hợp chứa 0,695 phần mol benzen và 0,305 phần mol toluen để cho sản phẩm tinh khiết đến 0,99 phần mol Tháp này được vận hành ở áp suất thường với tốc độ hơi là 0,6 m/s Nguyên liệu ở trạng thái lỏng sôi với năng suất 2000 kg/h Biết nồng độ benzen ở đáy tháp là 0,5 %mol Hãy xác định:

a Chỉ số Rmin

b Vị trí đĩa nhập liệu, nếu hiệu suất đĩa là 60% và tỉ số hồi lưu R = 2Rmin

ĐS: a R min = 0,90

b Đĩa số 15

42 Để tách một hỗn hợp gồm 40% khối lượng benzen và phần còn lại là toluen người

ta sử dụng một tháp cất liên tục với tốc độ 4kg/s, cho sản phẩm đỉnh tháp chứa 97% khối lượng benzen và sản phẩm cuối tháp chứa 98% khối lượng toluen Nguyên liệu được nạp vào ở trạng thái lỏng tại điểm sôi của nó Hãy:

a Tính năng suất sản phẩm đỉnh và đáy tháp (theo đơn vị khối lượng)

b Nếu tỉ số hồi lưu là 3,5 thì thiết bị này cần có bao nhiêu đĩa để đáp ứng được yêu cầu tách trên

c Tìm số đĩa thực nếu độ hiệu dụng của đĩa là 60%

ĐS: a D = 5760 kg/h; 8640 kg/h

b n = 10 đĩa

c n = 17 đĩa

Trang 36

43 Người ta chưng cất một hỗn hợp benzen và toluen trong đó benzen chiếm 0,35 phần mol trong một tháp chưng cất Người ta dự định thu sản phẩm đỉnh tháp chứa 0,95 phần mol benzen và sản phẩm đáy tháp không quá 0,05 phần mol benzen Tháp này làm việc với tỉ số hồi lưu là 3,2 Giả sử hiệu suất của đĩa là 60%, hãy xác định số đĩa thực tế cần dùng và vị trí đĩa nạp nguyên liệu để đáp ứng yêu cầu tách đặt ra

ĐS: n = 19 đĩa; Đĩa số 10

44 Tháp chưng cất hỗn hợp ethanol – nước Nhập liệu là 2tấn/h nồng độ 25% mol ethanol Sản phẩm đỉnh thu được chứa 80% mol ethanol Sản phẩm đáy chứa 98% mol nước Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

b Lượng hơi đi vào thiết bị hoàn lưu biết tỉ số hoàn lưu bằng 1,7 lần tỉ số hoàn lưu tối thiểu

b L = 42,8 kmol/h

45 Một hỗn hợp acid acetid – nước có nồng độ acid là 50% mol được chưng cất liên tục trong một tháp chưng cất kiểu đĩa cho sản phẩm đỉnh tháp chứa 0,05 phần mol acid và trong sản phẩm đáy thu được chứa 0,98 phần mol acid Hãy xác định số đĩa

lý thuyết cần thiết cho yêu cầu tách trên và vị trí đĩa nhập liệu, biết rằng nguyên liệu được đưa vào tại nhiệt độ sôi của nó và tỉ số hồi lưu của tháp là 8,5

ĐS: n = 15 đĩa; nhập liệu vào đĩa số 7

46 Hỗn hợp ethanol – nước được đưa vào tháp với lưu lượng 500 kmol/h, có thành phần 30% theo số mol Sản phẩm đáy có lưu lượng 320 kmol/h; đường làm việc đoạn cất có dạng: y = 0,65 x + 0,28 Hãy xác định:

a Hàm lượng của ethanol trong sản phẩm đỉnh và đáy?

b Chiều cao tháp?

Biết: nhập liệu ở nhiệt độ sôi và không có mất mát nhiệt, chiều cao của đĩa

lý thuyết bằng 0,35m; hiệu suất đĩa là 60%

ĐS: a 144 kmol/h; 6 kmol/h

b H = 6,65 m

47 Hỗn hợp benzen - toluen được đưa vào tháp với lưu lượng 500 kmol/h, có thành phần 30% theo số mol Sản phẩm đáy có lưu lượng 370 kmol/h; đường làm việc đoạn cất có dạng: y = 0,63 x + 0,344 Hãy xác định:

a Hàm lượng (%kh.l) của benzen trong sản phẩm đỉnh và đáy?

lý thuyết bằng 0,35m; hiệu suất đĩa là 60%

ĐS: a m đỉnh = 9430,2 kg/h; m đáy = 2269,8 kg/h

b H = 5,83 m

48 Một hỗn hợp lỏng chứa 0,3 phần mol benzen và phần còn lại là toluen được đưa vào một tháp chưng cất liên tục Người ta dự định thu sản phẩm đỉnh tháp có thành

Trang 37

phần benzen chiếm 0,95 phần mol và sản phẩm cuối tháp có thành phần toluen chiếm 0,95 phần mol Nếu tháp được vận hành ở tỉ số hồi lưu là 5 thì sẽ cần bao nhiêu đĩa lý thuyết để đáp ứng nhiệm vụ đề ra Biết nguyên liệu được đưa vào ở trạng thái sôi

ĐS: n = 5 đĩa

51 Xác định số mâm thực cho cho phần cất của một thiết bị chưng cất dùng để phân tách hỗn hợp methanol – nước Hỗn hợp đưa vào thiết bị có nồng độ methanol là 0,15 Sản phẩm mong muốn thu được có nồng độ methanol là 0,95% Cho biết hiệu suất mâm là 0,6

ĐS: 10 mâm

52 Một hỗn hợp chứa 50% mol benzen và phần còn lại là toluen được chưng cất trong một tháp cất phân đoạn và cho sản phẩm đỉnh tháp chứa 98% mol benzen và sản phẩm đáy tháp chứa 3% mol benzen, tỉ số hồi lưu là 4

a Áp dụng phương pháp McCabe-Thiele để xác định số đĩa lý thuyết cần thiết để đáp ứng yêu cầu tách trên và vị trí nạp liệu nếu nguyên liệu được nhập ở trạng thái lỏng sôi

b Tìm tỉ số hồi lưu cực tiểu

c Tìm chiều đoạn chưng nếu khoảng cách giữa hai đĩa là 0,35m và hiệu suất đĩa đạt 60%

ĐS: a n = 10; nhập liệu vào đĩa số 5

b R min = 1,29

c H = 3,15 m

53 Tháp chưng cất hỗn hợp bezen - toluen Nhập liệu là 3000kg/h nồng độ 30% molbenzen sản phẩm đỉnh thu được chứa 5% mol toluen Sản phẩm đáy chứa 95% toluen Hãy tính suất lượng các dòng sản phẩm (kg/h)

ĐS: W = 2166,7 kg/h; D = 833,3 kg/h;

Trang 38

54 Tháp chưng cất hỗn hợp metylic - nước Nhập liệu là 5tấn/h nồng độ 32% mol metylic Sản phẩm đỉnh thu được chứa 95% mol metylic Sản phẩm đáy chứa 95% mol nước Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

b Lượng hơi đi vào thiết bị hoàn lưu biết tỉ số hoàn lưu bằng 2 lần tỉ số hoàn lưu tối thiểu

b L = 100,08 kmol/h

55 Tháp chưng cất hỗn hợp metylic - nước Nhập liệu là 50m3/h nồng độ 25% mol metylic ở nhiệt độ sôi Sản phẩm đỉnh thu được chứa 98,5% mol metylic Sản phẩm đáy chứa 2% mol metylic Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

b Lượng lỏng hoàn lưu từ thiết bị ngưng tụ trở lại tháp nếu tỉ số hồi lưu thực gấp 2,5 tỉ số hồi lưu tối thiểu

c Lượng nhiệt cần cung cấp cho đáy tháp

c Suất lượng các dòng sản phẩm đỉnh và đáy (kmol/h)

d Lượng nước cần sử dụng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh, biết nhiệt độ nước lạnh vào và ra khỏi thiết bị lần lượt là 20 và 300C

ĐS: a W = 135,76 kmol/h; D = 4,96 kmol/h

b G = 4916,2 kg/h

57 Dùng tháp chưng cất dể tách hỗn hợp methanol – nước với năng suất tính theo hỗn hợp đầu là 8,45 tấn/h chứa lượng methanol là 4,3 tấn/h Biết nồng độ sản phẩm đỉnh là 99,5% và nồng độ sản phẩm đáy là 0,2% tính theo phần mol Hỗn hợp đầu vào tháp ở nhiệt độ sôi Hãy xác định:

a Lượng methanol trong sản phẩm đỉnh và đáy

b Lượng hơi nước được sử dụng ở tháp chưng cất và lượng nước lạnh ở thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Biết rằng hơi nước có áp suất 2atm và chênh lệch nhiệt độ của nước lạnh là 200C Biết chỉ số hồi lưu là 0,94

Trang 39

phẩm đỉnh là 99,0% và sản phẩm đáy là 1,5% phần mol Tháp làm việc ở áp suất 760mmHg Hãy xác định:

a Lượng vật liệu của hai thành phần ở sản phẩm đỉnh và đáy

b Số đĩa lý thuyết của tháp chưng luyện, nếu R = 6Rmin

ĐS: a D = 1038 kg/h; W = 1961,9 kg/h

b n = 9 đĩa

59 Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu khi chưng luyện liên tục hỗn hợp ethanol – nước khi hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi Biết thành phần sản phẩm đỉnh là 0,81, sản phẩm đáy là 0,01 và hỗn hợp đầu là 0,24

ĐS: R min = 0,78

60 Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu khi chưng luyện liên tục hỗn hợp acid acetic – nước khi hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi Biết thành phần sản phẩm đỉnh là 0,90; sản phẩm đáy là 0,01 và hỗn hợp đầu là 0,5 Hãy xác định:

a Hàm lượng (%kh.l) của etanol trong dòng sản phẩm đỉnh và đáy?

lý thuyết bằng 0,35m; hiệu suất mâm đạt 60%

ĐS: a 1569,1 kg/h; 80,9 kg/h

b H = 7,0 m

62 Hỗn hợp benzen – toluen được đưa vào tháp với lưu lượng 5000 kg/h, có thành phần 30 (kh/l), sản phẩm đỉnh có nồng độ 95% (kh.l) cấu tử dễ bay hơi và mỗi giờ thất thoát 250 kg benzen trong sản phẩm lấy ra ở đáy tháp Hãy xác định:

a Lưu lượng sản phẩm đỉnh và đáy tháp (kg/h) ?

b Lưu lượng và hàm lượng của cấu tử dễ bay hơi trong dòng hồi lưu?

63 Tháp chưng cất hỗn hợp metylic - nước Nhập liệu là 5000kg/h hỗn hợp chứa 1500

kg metylic ở nhiệt độ sôi Sản phẩm đỉnh thu được chứa 99,2% mol metylic Sản phẩm đáy chứa 98% mol nước Áp suất trong tháp là áp suất thường Xác định:

Trang 40

b Số đĩa nếu hiệu suất mâm là 65%

c Lượng hơi vào thiết bị ngưng tụ

b Lượng hơi vào thiết bị ngưng tụ nếu tỉ số hồi lưu bằng 2,5 lần tỉ số hồi lưu tối thiểu

ĐS: a D = 4810,6 kmol/h; 15295,3 kmol/h

b L = 15393,9 kmol/h

65 Dùng tháp chưng cất để tách hỗn hợp methanol – nước với năng suất tính theo hỗn hợp đầu là 9 tấn/h chứa lượng methanol là 4,2 tấn/h Biết nồng độ sản phẩm đỉnh là 99,0% và nồng độ sản phẩm đáy là 0,25% tính theo phần mol Hỗn hợp đầu vào tháp ở nhiệt độ sôi Hãy xác định:

a Lượng methanol trong sản phẩm đỉnh và đáy

b Số đĩa lý thuyết của quá trình chưng

c Chiều cao tháp nếu khoảng cách giũa 2 mâm là 0,35 m; hiệu suất mâm đạt 65%

tỉ số hồi lưu tối thiểu

ĐS: R min = 0,87; n = 10 đĩa

67 Hỗn hợp ethanol – nước được tách trong tháp chưng luyện theo các số liệu sau: năng suất nhập liệu tính theo hỗn hợp đầu là 50ktấn năm trong đó có 15 ktấn ethanol và 8000 giờ làm việc trong năm Hỗn hợp đầu vào tháp ở nhiệt độ sôi Thành phần sản phẩm đỉnh là 80,0% và sản phẩm đáy là 1,5% phần mol Tháp làm việc ở áp suất thường Hãy xác định:

a Lượng vật liệu của hai thành phần ở sản phẩm đỉnh và đáy

b Số đĩa lý thuyết của tháp chưng luyện, nếu R = 1,3Rmin + 0,3

ĐS: a D = 1881,3 kg/h; W = 4375,0 kg/h

b n = 13 đĩa

Tiêu đề	Chương trình đào tạo trình độ đại học ngân hàng câu hỏi bài tập môn học chuyển khối
Trường học	Trường Đại học Lạc Hồng
Chuyên ngành	Chuyên ngành Ngân hàng
Thể loại	Chương trình đào tạo
Thành phố	Đồng Nai

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	806,79 KB

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG CÂU HỎI BÀI TẬP MÔN HỌC CHUYỀN KHỐI

CHƯƠNG 4: TRÍCH LY CHẤT LỎNG