化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
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第六章 蒸 馏
相平衡
【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
温度
/℃
苯饱和蒸气压
()/B p kPa
甲苯饱和蒸气压
()/B p kPa
温度
/℃
苯饱和蒸气压
()/B p kPa
甲苯饱和蒸气压
()/B p kPa
80.1 84 88 92 96
101.33 113.59 127.59 143.72 160.52
38.8 44.40 50.60 57.60 65.55
100 104 108 110.6
179.19 199.32 221.19 234.60
74.53 83.33 93.93 101.33
根据上表数据绘制总压为101.33kPa 时苯一甲苯溶液的-t y x -图及y x -图。此溶液服从拉乌尔定律。
解 计算式为
,00
00
B A
A B
p p p x y x p p p -==- 计算结果见下表
苯-甲苯溶液的t x y --计算数据
温度()/t ℃
00
B
A B
p p x p p -=- 0
A p y x p
=
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.6
1.0
(10133444)
082311359444-=-
(10133506)
065912759506-=-
(10133576)
050814372576-=-
(101336566)
0376160526566-=-
(101337453)
0256179197453-=-
(101338333)
0155199328333-=-
(101339393)
0058221199393
-=-
1.0
(11359)
0823092310133
⨯=
(12759)
0659083010133
⨯=
(14372)
0508072110133
⨯=
(16052)
0376059610133
⨯=
(17919)
0256045310133
⨯=
(19932)
0155030510133
⨯=
(22119)
0058012710133
⨯=
苯-甲苯溶液的t y x --图及y x -图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图
习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图
【6-2】在总压.101325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
温度/℃ 液相中正庚烷的摩尔分数()x
汽相中正庚烷的摩尔分数()y
温度/℃ 液相中正庚烷的摩
尔分数()x 汽相中正庚烷的摩
尔分数()y 98.4 105 110
1.0 0.656 0.487
1.0 0.81 0.673
115 120 125.6
0.311 0.157 0
0.491 0.280 0
试求：(1)在总压.101325kPa 下，溶液中正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组成；(2)在总压.101325kPa 下，组成.035x =的溶液，加热到117℃，处于什么状态？溶液加热到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？
解 用汽液相平衡数据绘制t y x --图。
(1) 从t y x --图上可知，.035x =时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成.053y =。 (2) .035x =的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成.024x =，汽相组成.040y =。 .035x =的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x 图
【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。
(1) 试求温度80℃t =、液相组成.05x =（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为.10133kPa 、液相组成.04x =（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成。 (3) 试求液相组成.06x =、汽相组成.084y =时的平衡温度与总压。组成均为摩尔分数。 用Antoine 方程计算饱和蒸气压(kPa) 甲醇 .lg ..157499
71973623886A p t =-+
丙醇 .lg .137514
674414193
B p t =-+
式中t 为温度，℃。
解 (1) 80℃t =)时，..1811，5093A B p kPa p kPa ==
B
A B
p p x p p -=
-
总压 ()()
....18115093055093116A B B p p p x p kPa =-+=-⨯+= 汽相组成 (181105)
0781116
A p x y p ⨯=
== (2) 已知..10133，04，求、p kPa x x y ==
.10133p kPa =时，甲醇沸点为64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽液相平衡温度必在64.7℃
与97.2℃之间。
假设75℃t = 计算.1511，41A B p kPa p kPa == 液相组成 (1013341)
054804151141B A B
p p x p p --=
==>-- 计算的x 值大于已知的x 值，故所假设的温度t 偏小，重新假设大一点的t 进行计算。将3次假设的t 与计算的x 值列于下表，并在习题6-3附图1上绘成一条曲线，可知.04x =时的平衡温