分离工程计算题

(1) P18一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 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。

解1：(1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：

kPa P s

24.156

1= ；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。

解2：(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃

苯： 96.11)36.5215.27395/(5.2788

7936.20ln 1=-+-=s

P ； ∴ Pa P s 5

110569.1⨯=

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

1

1=⨯==P P K s

；6358.022==

P

P K s

2702

.033==

P

P K s

∴011.125.06358.025.02702.05.0596.1=⨯+⨯+⨯=∑i i x K

选苯为参考组分：552.1011

.1569

.112==K ；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=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702

∴807.513=α，353.223=α，133=α

∴∑=⨯+⨯+⨯=74.325.0125.0353.25.0807.5i i x α 0.174.325.0174.325.0353.274.35.0807.5=⨯+∑∑

⨯+⨯=∑=i

i i i i x x y αα

故泡点温度为95℃，且776.074

.35

.0807.51=⨯=

y ；

157.074.325.0353.22=⨯=

y ；067

.074.325

.013=⨯=y

(2) P19一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在

25℃时的泡点压力和露点压力。 解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，i K 值只取决于温度和压力。可使用烃类的P-T-K 图。⑴泡点压力的计算：75348 假设P=2.0MPa ，因T=25℃，查图求i K

∑i

i

x

K =0.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8MPa

∑i

i

x

K =1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa 。

⑵露点压力的计算：

假设P=0.6MPa ，因T=25℃,查图求i K

∑i

K y

=1.0688＞1.00，说明压力偏高，重设P=0.56MPa 。

∑i i

K y

=1.006≈1，故露点压力为0.56MPa 。

解2：(1)求泡点压力：

设P 1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T-K 列线图得i K

1K =16.5 2K =3.2

3K =1.0 4K =0.43

所以

168.143.055.00.13.02.31.05.1605.0>=⨯+⨯+⨯+⨯=∑i

y

选异丁烷为参考组分

282.0907.0256.042

43===∑i

y K K ，查得P=1771KPa

在此条件下求得

∑i

y

=1.02≠1，继续调整

279.002.1282.043

44===

∑i

y K K ，查得P=1800KPa