石油化学工程基础习题7答案.docVIP

第七章 蒸 馏 7-1 试根据表7-1所列出的苯-甲苯的饱和蒸汽压与温度的数据，作出总压为101.3kPa下苯-甲苯混合溶液的t-x-y相图及x-y相图。设此溶液服从拉乌尔定律。 解：由表7-1可得各温度下苯-甲苯的气液平衡数据： 温度℃ 80.1 85.0 90.0 100.0 105.0 110.0 110.6 液相组成 1.000 0.781 0.587 0.258 0.130 0.0168 0.000 气相组成 1.000 0.901 0.770 0.456 0.262 0.039 0.000 7-2 试根据上题的t-x-y图，对含苯的摩尔分率为0.40的苯-甲苯混合气体，计算：⑴气体开始冷凝的温度及此时冷凝液的组成；⑵若将气相冷凝，冷却至100℃，物系的相态及各相组成；⑶将全部气相刚好冷凝下来的温度及此时液相及气相的瞬间组成。 解：在t-x-y相图中可求解： ⑴开始冷凝温度为103℃，冷凝液组成； ⑵冷却至100℃时，物系为气液混合物，液相组成为，气相组成为； ⑶全部冷凝时温度为96℃，液相组成，气相组成。 7-3 已知某精馏塔塔顶气相的温度为82℃，使用全凝器时，其馏出液的摩尔组成为含苯0.95及甲苯0.05，试求该塔塔顶的操作压力。苯及甲苯的饱和蒸汽压可按下述安托万公式计算，即： 式中 t----系统的温度，℃； po----饱和蒸汽压，mmHg; A、B、C----物系的安托万常数，无因次。苯及甲苯的安托万常数如下表： 组分 A B C 苯 6.89740 1206.350 220.237 甲苯 6.95334 1343.943 219.377 解：苯的饱和蒸汽压： 甲苯的饱和蒸汽压： 蒸汽在塔顶全凝，则冷凝液的组成为塔顶气相组成，即 在82℃时安托万公式计算出苯、甲苯饱和蒸汽压为： 由露点方程： 得 即塔顶的操作压力为746.876mmHg(绝压)。 7-4 在总压为13.33kPa时，乙苯-苯乙烯物系的相平衡数据（摩尔分率）如下表： t℃ 80.72 80.15 79.33 78.64 77.86 76.98 76.19 75.05 74.25 x 0.091 0.141 0.235 0.319 0.412 0.522 0.619 0.764 0.887 y 0.144 0.211 0.324 0.415 0.511 0.611 0.699 0.814 0.914 试计算各温度下的相对挥发度及在题中给定温度范围的平均相对挥发度，并写出以相对挥发度表示的相平衡关系式： 解：由可计算出各温度下的相对挥发度，计算结果见下表： t℃ 80.72 80.15 79.33 78.64 77.86 76.98 76.19 75.05 74.25 x 0.091 0.141 0.235 0.319 0.412 0.522 0.619 0.764 0.887 y 0.144 0.211 0.324 0.415 0.511 0.611 0.699 0.814 0.914 α 1.680 1.629 1.560 1.514 1.491 1.438 1.429 1.352 1.354 则算术平均值 相平衡关系式： 则几何平均值 相平衡关系式： 7-5 甲醇（A）-水（B）的蒸汽压数据及101.3kPa下的气液相平衡数据列表如下，试分析这一混合溶液是否可以看作理想溶液。 t，℃ 64.5 70 75 80 90 100 101.3 123.3 149.6 180.4 252.6 349.8 24 31.2 38.5 47.3 70.1 101.3 x 0 0.02 0.06 0.1 0.2 0.3 0.4 y 0 0.134 0.304 0.418 0.578 0.665 0.729 x 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1 y 0.779 0.825 0.87 0.915 0.958 0.979 1 解：方法一： 假设为理想状态时，求其气液浓度： t，℃ 64.5 70 75 80 90 100 101.3 123.3 149.6 180.4 252.6 349.8 24 31.2 38.5 47.3 70.1 101.3 x 1 0.761 0.565 0.406 0.171 0 y 1 0.926 0.835 0.723 0.426 0 将理想假设的气液浓度与实测气液浓度描绘在同一张坐标图上可以看出两者的差异较大，因此该混合溶液不能被看作理想溶液。 方法二：由可计算出各温度下的相对挥发度，计算结果见下表： x 0