分离工程作业答案

二 4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 时的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。 苯：1n =20.7936-2788.51/（T -52.36）； 甲苯：1n

=20.9065-3096.52/（T -53.67）；

对 -二甲苯：1n

=20.989 1-3346.65/（T -57.84）；

解1：(1)平衡常数法。 假设为完全理想系。设t=95℃

苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ；

∴ Pa P s 5110569.1⨯=

甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ；

∴Pa P s 4210358.6⨯=

对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；

∴Pa P s 4310702.2⨯=

569.11010

569.15

5

11=⨯==

P

P K s

；6358.022==

P

P K s

2702

.033==

P

P K s

∴1011.125.06358.025.02702.05.0596.1>=⨯+⨯+⨯=∑i i x K

选苯为参考组分：552.1011.1569.11=='

K ；，

由P P K s

11=Pa P s 5110552.1⨯= 解得t 2=94.61℃

∴05.11ln 2=s P ；

Pa P s 4210281.6⨯=

19.10ln 3=s P ；

Pa P s 43106654.2⨯= ∴2K =0.6281

3K =0.2665 ∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=⨯+⨯+⨯=∑i i x K

故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=⨯=y ；

157

.025.06281.02=⨯=y ；

067.025.02665.03=⨯=y

(2)相对挥发度法

设t=94.61℃，同上求得1K =1.552，2K =0.6281，3K =0.2665

∴824

.52665

.0552.13113===K K α，357.223=α，133=α

∴∑=⨯+⨯+⨯=75.325.0125.0357.25.0824.5i B

i x α 0.175.325

.0175.325.0357.275.35.0824.5=⨯+⨯+⨯==∑∑

∑i

iB i iB i x x y αα

故泡点温度为94.61℃，且776.075

.35

.0824.51=⨯=

y ； 157.075

.325.0357.22=⨯=y ；067.075.325

.013=⨯=y 温度为94.61℃，Pa P s 5110552.1⨯=，

4

1

5111076.7776.0101005.010552.13

⨯=⨯⨯==⨯⨯=Py x P s 满足完全理想系的相平衡条件

解2：(1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：

kPa P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263= 由式(2-36)得：

562.11=K ；633.02=K ；269.03=K

781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。

由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得：

553.11

'1==

∑i

y K K 可得K T 78.367'= 重复上述步骤：

553.1'1=K ；6284.0'2=K ；2667.0'3=K

7765.0'1=y ；1511.0'

2

=y ；066675.0'3=y ；0003.1=∑i y 在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：

苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。

(2)用相对挥发度法： 设温度为367.78K ，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的：

二 11、组成为60%(mol)苯，25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol 液体混合物，

在101.3kPa 和100℃下闪蒸。试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。 解：①在373K 下

苯： ()36.5251.27887936.20ln 1--=T P S kPa P S 315.1791=

77.11=K

甲苯： ()67.5352.30969065.20ln 2--=T P S kPa P S 834.732=

729.02=K

对二甲苯：()84.5765.3346981.20ln 3--=T P S kPa P S 895.313=

315.03=K

②核实闪蒸温度：

假设100℃为进料的泡点温度，则

假设100℃为进料的露点温度，则

说明进料的实际泡点温度和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 ③令Ψ1=0.1

ψψψψψψψ685.01103.0271.01068.077.01462.0)

1315.0(1)

15.0)(1315.0()1729.0(1)25.0)(1729.0()177.1(1)6.0)(177.1()(--+--++=-+-+

-+-+-+-=

f

2485.01

.0685.01103

.01.0271.01068.01.077.01462.0)1.0(=⨯--+⨯--+⨯+=

f

因f(0.1)＞0，应增大Ψ值； 由（2-73）得：

12915.115.0315.025.0729.06.077.14

1>=⨯+⨯+⨯=∑=i i i z K 1158.1315.015

.0729.025.077.16.041>=++=∑=i i

i K z