化工原理第五章-精馏-答案
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五蒸馏习题解答
1解:
(1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下:
∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p
以t=90℃为例,x A=(760-208.4)/(1008-208.4)=0.6898
y A=1008×0.6898/760=0.9150
计算结果汇总:
t℃80.0290100110120130131.8
x10.68980.4483 0.2672 0.12870.01950
y10.91500.7875 0.61180.37770.07240
4.612x/(1
10.91120.7894 0.6271 0.4052 0.08400
+3.612x)
(2)用相对挥发度计算x-y值:
y=αx/[1+(α-1)x]
式中α=αM=1/2(α1+α2)
∵α=p A0/p B0
α1=760/144.8=5.249 ;α2=3020/760=3.974
∴αM=1/2(α1+α2)=1/2(5.249+3.974)=4.612
y=4.612x/(1+3.612x)
由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下:
1 题附图
2解:
(1)求泡点:
在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃
lgp A0=6.89740-1206.350/(87+220.237)=2.971
p A0=102.971=935.41[mmHg]
lgp B0=6.95334-1343.943/(87+219.337)=2.566
p B0=102.566=368.13[mmHg]
935.41×0.4+368.13×0.6=595≈600mmHg
∴泡点为87℃,气相平衡组成为
y=p A/p=p A0x A/P=935.41×0.4/600=0.624
(2)求露点:
露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A+x B=1或p A/p A0+p B/p B0=1式中 p A=0.4×760=304[mmHg]; p B=0.6×760=456[mmHg]
求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A0=6.8974-120.635/
(103+220.237)=3.165
∴p A0=1462.2[mmHg]
lgp B0=6.95334-1343.943/(103+219.337)=2.784
∴p B0=608.14[mmHg]
于是 :
304/1462.2+456/608.14=0.96<1
再设露点为102℃,同时求得p A0=1380.4; p B0=588.84
304/1380.4+456/588.84=0.995≈1
故露点为102℃,平衡液相组成为
x A=p A/p A0=304/1380.4=0.22
3解:
(1)x A=(p总-p B0)/(p A0-p B0)
0.4=(p总-40)/(106.7-40)
∴p总=66.7KPa
y A=x A·p A0/p=0.4×106.7/66.7=0.64
(2)α=p A0/p B0=106.7/40=2.67
4解:
(1) y D=?
αD =(y/x)A/(y/x)B
=(y D /0.95)/((1-y D )/0.05)=2
y D =0.974
(2) L/V D =?
∵V=V D +L
(V/V D )=1+(L/V D )
V0.96=V D 0.974+L0.95
(V/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95
(1+L/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95
(L/V D )=1.4
5解:
简单蒸馏计算: lnW 1/W 2=
⎰
-1
2
x x x
y dx
W 2=(1-1/3)W 1=2/3W 1;y=0.46x+0.549,x 1=0.6,代入上式积分解得: 釜液组成:x 2=0.498,
馏出液组成:W D x D =W 1x 1 -W 2x 2
(1/3W 1)x D =W 1×0.6-(2/3W 1)×0.498 ∴x D =0.804 6解:
Fx F =Vy+Lx ∴0.4=0.5y+0.5x --------(1) y =αx/(1+(α-1)x)=3x/(1+2x) --------(2) (1),(2)联立求解,得y=0.528,x=0.272
回收率=(V·y)/(Fx F )=0.5×0.528/0.4=66% 7.解:
F=D+W
Fx F =Dx D +Wx W
已知x F =0.24,x D =0.95,x W =0.03,解得:
D/F=(x F -x W )/(x D -x W )=(0.24-0.03)/(0.95-0.03)=0.228 回收率 Dx D /Fx F =0.228×0.95/0.24=90.4% 残液量求取:
W/D=F/D-1=1/0.228-1=3.38
∴W=3.38D=3.38(V -L)=3.38(850-670)=608.6[kmol/h] 8解:
(1) 求D 及W,全凝量V F=D+W
Fx F =Dx D +Wx W
x F =0.1,x D =0.95,x W =0.01(均为质量分率) F=100[Kg/h],代入上两式解得: D=9.57[Kg/h]; W=90.43[Kg/h] 由恒摩尔流得知:
F(0.1/78+0.9/92)=V(0.95/78+0.05/92)
[注意:如用质量百分数表示组成,平均分子量M m =1/(a A /M A +a B /M B )]
解得 V=87[Kg/h] 由 于塔顶为全凝器,故上升蒸汽量V 即为冷凝量, (2) 求回流比R
V=D+L ∴L=V -D=87-9.57=77.43[Kg/h]
R=L/D=77.43/9.57=8.09(因为L 与D 的组成相同,故8.09亦即为摩尔比) (3) 操作线方程.
因塔只有精馏段,故精馏段操作线方程为