例6-1苯(A)与甲苯(B)的饱和蒸气压和温度的关系数据如本....docVIP

例6-1苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表1所式。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压P为101.33kPa下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。该溶液可视为理想溶液。 例6-1?? 附表1 温度，℃ 80.1 85 90 95 100 105 110.6 ，kPa 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0 ，kPa 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 101.33 解：（1）利用拉乌尔定律，计算气液平衡数据? 在某一温度下由本题附表1可查得该温度下纯组分苯与甲苯的饱和蒸气压与，由于总压P为定值，即，则用式求液相组成x，再应用式求平衡的气相组成y，即可得到一组标绘平衡温度—组成（t-x-y）图的数据。 以为例，计算过程如下： 和 其它温度的计算结果列于本题附表2中。 例6-1 附表2 t，℃ 80.1 85 90 95 100 105 110.6 x 1.000 0.780 0.581 0.412 0.258 0.130 0 y 1.000 0.900 0.777 0.633 0.456 0.262 0 根据以上数据，即可标绘得到如图所示的t-x-y图。 （2）利用相对挥发度，计算气液平衡数据?? 因苯—甲苯混合液为理想溶液，故其相对挥发度可用下式计算，即： 以95℃为例，则： 其它温度下的α值列于题附表3中。 通常，在利用相对挥发度法求x-y关系时，可取温度范围内的平均相对挥发度，在本题条件下，附表3中两端温度下的α数据应除外（因对应的是纯组分，即为x-y曲线上两端点），因此可取温度为85℃和105℃下的α平均值，即： 将平均相对挥发度代入下式中，即 并按附表2中的各x值，由上式即可算出气相平衡组成y，计算结果也列于附表3中。 比较本题附表2和附表3，可以看出两种方法求得的x-y数据基本一致。对两组分溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较简便。 例6-1? 附表3 t，℃ 80.1????? 85?????? 90?????? 95????? 100????? 105????? 110.6 α 2.54???? 2.51???? 2.46???? 2.41???? 2.37 x 1.000???? 0.780??? 0.581??? 0.412??? 0.258???? 0.130?????? 0 y 1.000???? 0.897??? 0.773??? 0.633??? 0.461???? 0.269?????? 0 例6-2 对某两组分理想溶液进行常压闪蒸，已知为0.5（原料液中易挥发组分的摩尔分率），若要求气化率为60%，试求闪蒸后平衡的气液相组成及温度。 常压下该两组分理想溶液的x-y及te-x关系如本例附图所示。 解：由题意知 所以， 在本例附图（x-y图）中通过点e（0.5，0.5）作斜率为-0.667的直线ef，由该直线与x-y平衡曲线交点f的坐标，即可求得平衡的气液相组成，即： 再由附图中te～x曲线，从可求得平衡温度，即 例6-3 对例6-2中的液体混合物进行简单蒸馏，若气化率仍为60%，试求釜残液组成和馏出液平均组成。已知常压下该混合液的平均相对挥发度为2.16。 解：设原料液量为100kmol，则： 因该混合液平均相对挥发度为，则可用下式求釜残液组成x2，即： 或 试差解得： 馏出液平均组成可由下式求得： 即： 所以 计算结果表明，若气化率相同，简单蒸馏较平衡蒸馏可获得更好的分离效果，即馏出液组成更高。但是平衡蒸馏的优点是连续操作。 例6-4 每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。 解：苯的分子量为78；甲苯的分子量为92。 进料组成： 釜残液组成： 原料液的平均分子量： 原料液流量： 依题意知： 所以： （a） 全塔物料衡算 （b） 或 （c） 联立式a、b、c，解得： 例6-5 分离例6-4中的溶液时，若进料为饱和液体，选用的回流比，试求提馏段操作线方程式，并说明操作线的斜率和截距的数值。 解：由例6-4知： ， 而 因泡点进料，故： 将以上数值代入下式，即可求得提馏段操作线方程式： 或 该操作线的斜率为1.4，在y轴上的截距为-0.0093。由计算结果可看出，本题提馏段操作线的截距值是很小的，而一般情况下也是如此的。 例6-6 用一常压操作的连续精馏塔，分离含苯为0.44（摩尔分率，以下同）的苯—甲苯混合液，要求塔顶产品中含苯不低于0.975，塔底产品中含苯不高于0.0235。操作