(完整版)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。
尔定律。
解计算式为
0 0
p P B P A
x 0 0, y x
P A P B p
计算结果见下表
苯-甲苯溶液的t x y计算数据
温度(t)/C
x
P P B
y 0
P A ——x
P 0
P A P
J
B
80.1
1.0 1.0
101.33 44.4 113.59
0.823 0.823 0.923
84 113.59 44.4 101.33
101.33 50.6 127.59
O O0.659 0.659 0.830
88127.59 50.6 101.33
101.33 57.6 143.72
92 0.508 —0.508 0.721
143.72 57.6 101.33
101.33 65.66 160.52
96 0.376 0.376 0.596
160.52 65.66 101.33
100
101.33 74.53 0.256 179.19 0.256 0.453
179.19 74.53 101.33
101.33 83.33 199.32
104 0.155 0.155 0.305
199.32 83.33 101.33
101.33 93.93 221.19
108 0.058 0.058 0.127
221.19 93.93 101.33
110.6 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。
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；⑵在总压101.325kPa 下，组成x 0.35的溶液，加热到117C ，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1138C ，平衡汽相的瞬间组成
y 0.53。
⑵ x 0.35的溶液，加热到117C 时为气液混合物，液相组成
x 0.24，汽相组成y 0.40 o
x 0.35的溶液加热到118C 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 80C 、液相组成x 0.5 (摩尔分数)时的汽相平衡组成与总压。
⑵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。 ⑶ 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) 式中t 为温度，C 。
o P P
B x
o o P
A
P
B
总压 p
o P
A
o P B
x
o P
B
181.1 50.93 0.5 50.93 116kPa
汽相组成
y
o P A
X 181 .1 0.5
0.781
p
116
⑵已知 p
101
.33kPa , x 0.4,求 x 、y
p 101.33kPa 时，甲醇沸点为 64.7 C,丙醇沸点为 97.2C ，所求汽液相平衡温度必在 64.7C
与97.2C 之间。
假设t 75C 计算P A
151.1kPa , p B 41kPa 液相组成
x
o P P
B 101 33 41 0 548 0 4
o
o P
A
P
B
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
甲醇 lg p A 7.19736 1574.99 t 238.86 丙醇
lg p B
6.74414
1375.14 t 193
解(1) t 80C )时,
p A 181.1kPa , p B 50.93kPa
130
.V JT
WHO
9S4C
t 80 85 80
0.056 0.116
82.4
C
t 795C 。
计算次数 第一次 第二次 第三次 假设t / C
75 80 85 x
0.548
0.387
0.252
t 79.5C 时，p A 177.9kPa 汽相组成
v P A X_177.9 0.4
0 702
P 101.33
(3)已知x
0.6, V 0.84，求 t ，p
O 计算里
V (1
x) 0.84(1
0.6) 35
P B x(1 V)
0.6(1 0.84)
待求的温度 t ，就是 p A / p ；
3.5时的温度，用试差法计算
假设 t 80C, p A 181.1kPa , p B 50.93kPa
P A
181 1
亠十小L
丛 -3 556，大于3.5 p B 50.93
温度t 越小，则P O / p ；就越大，故所假设的t 偏小。 假设 t 85C ，p A 215.9kPa ，p ； 62.75kPa
用比例内插法求 p A / p ；=3.5时的温度t t 80 3.5 3.556 0.056 85 80 = 3.44 3.556
0.116
o
P A o P
B 215.9 62.75
3.44