基于Java程序的化工原理低压相平衡计算——苯-甲苯体系的Antoine方程的应用

例题参考书：《石油化学工程原理》，李阳初、刘雪暖。

低压下的气-液相平衡关系
【例9-1】测得苯-甲苯二元精馏塔塔顶气相温度为82℃，气相中苯的摩尔分率为0.95，试计算塔顶的操作压力。

程序：
import java.util.Scanner;
public class antoine {
public static void main(String[] args){
int i;
double t,p0=0;
double[] p=new double[2],y=new double[2];
Scanner sz=new Scanner(System.in);
System.out.println("please input the temperature of the system(°C)");
t=sz.nextDouble();
System.out.println("please input the mole fraction of the Benzene");
y[0]=sz.nextDouble();
y[1]=1-y[0];
sz.close();
p[0]=Math.pow(10,6.8974-1206.35/(t+220.237))*133.3/1000;
p[1]=Math.pow(10,6.95334-1343.943/(t+219.377))*133.3/1000;
for(i=0;i<2;i++)
p0+=y[i]/p[i];
p0=1/p0;
System.out.println("pa="+String.format("%.2f", p[0])+"
kPa,pb="+String.format("%.2f", p[1])+" kPa");
System.out.println("p="+String.format("%.2f", p0)+"kPa");
}
}
结果：
please input the temperature of the system(°C)
82
please input the mole fraction of the Benzene
0.95
pa=107.36 kPa,pb=41.57 kPa
p=99.49kPa
【例9-2】已知苯-甲苯二元精馏塔塔底的操作压力为110kPa，测得塔底温度为110℃，试求塔底液相组成。

程序：
import java.util.Scanner;
public class antoine2 {
public static void main(String[] args){
double t,p0=0,x;
double[] p=new double[2];
Scanner sz=new Scanner(System.in);
System.out.println("please input the temperature of the column(°C)");
t=sz.nextDouble();
System.out.println("please input the pressure of the system(kPa)");
p0=sz.nextDouble();
sz.close();
p[0]=Math.pow(10,6.8974-1206.35/(t+220.237))*133.3/1000;
p[1]=Math.pow(10,6.95334-1343.943/(t+219.377))*133.3/1000;
x=(p0-p[1])/(p[0]-p[1]);
System.out.println("xa="+String.format("%.3f", x));
}
}
结果：
please input the temperature of the column(°C)
110
please input the pressure of the system(kPa)
110
xa=0.078
【例9-3】已知苯-甲苯精馏塔进料段压力为105kPa，进料中含苯50%（摩尔分数），如欲使进料在泡点下加入塔内，试求进料温度。

程序：
import java.util.Scanner;
public class antoine3 {
public static void main(String[] args){
int i;
double t=80.1,p0=0,p1=0;
double[] p=new double[2],y=new double[2];
Scanner sz=new Scanner(System.in);
System.out.println("please input the pressure of the system(kPa)");
p0=sz.nextDouble();
System.out.println("please input the mole fraction of the Benzene");
y[0]=sz.nextDouble();
y[1]=1-y[0];
sz.close();
while(Math.abs(p1-p0)/p0>0.005)
{p[0]=Math.pow(10,6.8974-1206.35/(t+220.237))*133.3/1000;
p[1]=Math.pow(10,6.95334-1343.943/(t+219.377))*133.3/1000;
p1=p[0]*y[0]+p[1]*y[1];
t+=0.1;}
System.out.println("T="+String.format("%.1f", t)+" °C");
System.out.println("Calculated pressure="+String.format("%.1f",
p1)+" kPa");
}
}
结果：
please input the pressure of the system(kPa)
105
please input the mole fraction of the Benzene
0.5
T=93.3 °C
Calculated pressure=104.6 kPa。