化工原理-14-第九章-蒸馏-习题课VIP免费

第九章蒸馏——习题课乙苯-苯乙烯精馏塔的塔顶压强为6.665kPa，在塔顶第一块板上的液体中装有温度计，已测得液体温度为58.8℃，假设板上的液体与上方气体已达到平衡状态，求气液两相组成及相对挥发度各为多少？若保持操作压强不变，由于空气漏入，气相中空气的分压为0.6665kPa，并假设板上液体组成不变，且已与气相呈平衡状态，问温度计的读数为多少？气相组成和相对挥发度有何变化？此时气相中乙苯与苯乙烯的相对含量有何变化？乙苯（A）-苯乙烯（B）混合液可视为理想溶液。例1惰性气体对相平衡的影响ABAABBAAxpxpxpxpP10000000BABApppPx解：①未漏气则：A、B饱和蒸气压通过安托因公式计算，查表得：ABC乙苯9.39933279.47-59.95苯乙烯9.39913328.57-63.72CTBAp0ln95.598.5815.27347.32793993.9ln0ApkPapA012.7072.638.5815.27357.33283991.9ln0BpkPapB9278.40式中p0单位：bar；T的单位K同理：则：8335.09278.4012.79278.4665.6Ax8769.0665.68335.0012.70PxpyAAA423.18769.018335.018335.08769.0BBAAyxxy则：BBAAairxpxppP00001665.08335.09985.5BApp9985.51665.08335.000BAppf8.581t0665.0f552t03852.0f9.562558.582213ttt01215.0f5.56t②空气漏入令：试差法求解温度：设℃，则：设℃，则：取：℃，则：反复迭代，最后：℃kPapA3267.60kPapB4263.407912.0665.68335.03267.60PxpyAAA1088.0665.66665.07912.01By453.11088.08335.018335.07912.0BBAAyxxy则：，③惰性气体对相平衡没有直接的影响，但在总压不变的条件下，惰性气体的存在使气相中各组分的蒸汽分压降低，其作用相当于提高真空度，导致平衡温度下降。因此真空操作的精馏塔，塔顶漏气越严重，气相中空气分压越高，液体温度越低。在常压下将含苯60%、甲苯40%的混合液进行平衡精馏，汽化率为30%，已知物系的相对挥发度为2.47，试求：①汽、液两相的组成；②若对此混合液进行简单精馏，使残液浓度与平衡精馏相同，所得馏出物中苯的平均浓度为多少？馏出物占原料液的百分率为多少？③若将剩下的残液继续进行简单精馏，使总汽化率与平衡精馏相同，所得馏出物单独收集，此馏出物中苯的平均浓度为多少？两阶段简单精馏所得馏出物的总平均组成如何？例2平衡精馏与简单精馏的比较LxVyFxLVFF3.0FV7.0FL6.07.03.0xyxxy47.1147.25389.0x7426.0y解：①根据物料衡算根据题意：，则：根据相平衡：两方程联立求解：，2121lnlnBBAA2211221111lnlnxWxWxWxWFW14611.04.0ln47.25389.06.0ln22WFWF732.02FW268.0121WWWFWD767.0732.015389.0732.06.01222122212211FWxFWxWFxWFxWxWxWyD②根据：，（注：）则：2121lnlnBBAA3322332211ln47.2lnxWxWxWxW732.02FW732.012WW7.013WW9563.0732.07.023WW3315389.010457.1ln47.25389.00457.1lnxx③根据：则有：因为：，即：而：则：47.233141525.3xx5297.03x7402.09563.015297.09563.05389.01233232323322WWxWWxWWxWxWy764.07.015297.07.06.01133131313311WWxWWxWWxWxWyT化简：试差法求解该方程，得：两阶段总平均组成：结论：在馏出率相等的条件下，简单蒸馏所得到的馏出物的浓度高于平衡蒸馏。这是因为平衡蒸馏所得到的全部馏出物皆与残余浓度（x=0.5389）成平衡，而简单蒸馏所得的大部分馏出物（第一阶段得到的馏出物）是与组成较高的液体成平衡，只有较少部分（第二阶段得到的馏出物）与浓度低于0.5389的液体成平衡的缘故。由此可见，平衡蒸馏虽然实现了过程的连续化，但同时也造成了物料的返混，其分离效果不如间歇操作的简单蒸馏。某苯与甲苯混合物中含苯的摩尔分率为40%，流量为100kmol/h，拟采用精馏操作，在常压下加以分离，要求塔顶产品浓度为0.9，苯的回收率不低于90%，原料预热到泡点加入塔内...