版化工原理第四版习题解第六章蒸馏.doc
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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。
温度苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压温度苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压
/℃
( p o B ) / kPa( p o B ) / kPa /℃
( p B o ) / kPa( p o B ) / kPa
80.1101.33
84113.59
88127.59
92143.72
96160.52
根据上表数据绘制总压为尔定律。
解计算式为
p 0 0
x
p B
, y
p A
x
0 0
p
p A p B
计算结果见下表
温度
(t ) / ℃
80.1
84
88
92
96
100
104
108
110.6
38.8 100 179.19 74.53
44.40 104 199.32 83.33
50.60 108 221.19 93.93
57.60 110.6 234.60 101.33
65.55
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
苯 -甲苯溶液的t x y 计算数据
x
p p B0 p A0
x
p A0 p B0
y
p
1.0 1.0
101 33 44 4
0 823
113 59
0 823 0 923
. . .
113 59 44 4 . 101 33 . .
. . .
101 33 50 6
0 659
127 59
0 659 0 830
. . .
127 59 50 6 . 101 33 . .
. . .
101 33 57 6
0 508
143 72
0 508 0 721
. . .
143 72 57 6 . 101 33 . .
. . .
101 33 65 66
0 376
160 52
0 376 0 596
. . .
160 52 65 66 . 101 33 . .
. . .
101 33 74 53
0 256
179 19
0 256 0 453
. . .
179 19 74 53 . 101 33 . .
. . .
101 33 83 33
0 155
199 32
0 155 0 305
. . .
199 32 83 33 . 101 33 . .
. . .
101 33 93 93
0 058
221 19
0 058 0 127
. . .
221 19 93 93 . 101 33 . .
. . .
0 0
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 101.325kPa 下，正庚烷 -正辛烷的汽液平衡数据如下。
温度 /℃液相中正庚烷的汽相中正庚烷的
温度 /℃
液相中正庚烷的摩汽相中正庚烷的摩摩尔分数 (x) 摩尔分数 ( y) 尔分数 (x) 尔分数 ( y)
98.4 1.0 1.0 115 0.311 0.491
105 0.656 0.81 120 0.157 0.280
110 0.487 0.673 125.6 0 0
试求： (1)在总压 101.325kPa 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 101.325kPa 下，组成 x 0.35 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， x 0.35时的泡点为 113.8℃，平衡汽相的瞬间组成 y 0.53 。
(2) x 0.35 的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成x 0.24 ，汽相组成 y 0.40 。
x 0.35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 t 80℃ 、液相组成 x 0.5 （摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为 101.33kPa 、液相组成 x 0.4 （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 x 0.6 、汽相组成 y 0.84 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)
o
157499
甲醇
lg p A
7 19736
.
238 86
.
t.
o
1375 14
丙醇 lg p
B
6 74414
.
.
t 193
式中 t 为温度，℃。
解 (1)
t 80℃ )时， p A o 181.1kPa ， p B o 50.93kPa
p
p B o
x
p
o
A p o
B
总压
p p A o p B o x p B o 181 .1 50.93 0.5 50.93 116 kPa
汽相组成
y
p o A x
181 .1 0.5
0.781
p
116
(2) 已知 p
101.33 kPa ， x 0.4，求 x 、 y
p 101.33kPa 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 t 75℃ 计算 p A o 151.1kPa ， p B o 41kPa
液相组成
x
p p B o 101.33 41 0.548 0.4
p
o
A
p B
o
151.1
41
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 x 0.4 时的平衡温度