分离过程习题解答i.docVIP

单级平衡过程 计算在0.1013MPa和378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系，当x=0.3125，x=0.2978，x=0.3897时的K值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。已知三个二元系的Wilson方程参数。 ; ; (单位：J/mol) 在T=378.47K时液相摩尔体积为： ； ； 安托尼公式为： 苯：； 甲苯：； 对二甲苯：；() 解：由Wilson参数方程 =1.619 =0.629 同理： ； ； 由Wilson方程： ； ； 根据安托尼方程： ； ； 由式(2-38)计算得： ； ； 如视为完全理想系，根据式(2-36)计算得： ； ；解：在T=378.47K下 苯：； =207.48Kpa 甲苯：； =86.93Kpa 对二甲苯：；=38.23Kpa Wilson方程参数求取 =0.9132 =1.019 =1.2752 故 而完全理想系： 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)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得： ； ； 由式(2-36)得： ； ； ； ； ； 由于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： 可得 重复上述步骤： ； ； ； ； ； 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368K，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的： ； ； 组分i 苯(1) 甲苯(2) 对二甲苯(3) 0.50 0.25 0.25 1.000 5.807 2.353 1.000 2.9035 0.5883 0.2500 3.7418 0.7760 0.1572 0.0668 1.0000 解：(1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃ 苯：； 甲苯：； 对二甲苯：； ； 选苯为参考组分：；解得T2=94.61℃ ； ； =0.6281 =0.2665 故泡点温度为94.61℃，且； ； (2)相对挥发度法 设t=95℃，同上求得=1.569，=0.6358，=0.2702 ，， 故泡点温度为95℃，且； ；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：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，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： 假设P=2.0MPa，因T=25℃，查图求 组分i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) ∑ 0.05 0.10 0.30 0.55 1.00 8.5 1.8 0.57 0.26 0.425 0.18 0.171 0.143 0.919 =0.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8MPa 组分i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) ∑ 0.05 0.10 0.30 0.55 1.00 9.4 1.95 0.62 0.28 0.47 0.195 0.186 0.154 1.005 =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 组分i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) ∑ 0.05 0.10 0.30 0.55 1.00 26.0 5.0 1.6 0.64 0.0019 0.02 0.1875 0.8594 1.0688 =1.0688＞1.00，说明压力偏高，重设P=0.56MPa。 组分i 甲烷(1) 乙烷(2) 丙烷(3) 异丁烷(4) ∑ 0.05 0.10 0.30 0.55 1.00 27.8 5.38 1.6