化工原理(管国锋主编第三版)课后习题答案7液体蒸馏

第7章液体蒸馏1）苯酚（C6H5OH）（A）和对甲酚（C6H4（CH3）OH）（B）的饱和蒸汽压数据为：温度t℃苯酚蒸汽压0ApkPa对甲酚蒸汽压0BpkPa温度t℃苯酚蒸汽压0ApkPa对甲酚蒸汽压0BpkPa113.710.07.70117.811.999.06114.610.47.94118.612.439.39115.410.88.2119.412.859.70116.311.198.5120.013.2610.0117.011.588.76试按总压P=75mmHg（绝压）计算该物系的“t—x—y”数据。此物系为理想物系。分率）—，（解：molyxPxpypppPxAAABABA0000t0CpA0kPapB0kPaxAxB113.710.07.701.01.0114.610.47.940.8370.871115.410.88.20.6920.748116.311.198.50.5580.624117.011.588.760.4400.509117.811.999.060.3210.385118.612.439.390.2010.249119.412.859.700.09520.122120.013.2610.00.0000.0002）承第1题，利用各组数据，计算①在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度αi，取各αi的算术平均值α，算出α对αi的最大相对误差。②以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—xi”关系，算出由此法得出各组yi值的最大相对误差。，计算结果如下：）（解：①iABipp00/t0C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0i1.2991.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326%46.1299.1299.1318.1318.1最大误差ni计，结果如下：按）（）318.1112iiixxyt0C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0xi1.00.8370.6920.5580.4400.3210.2010.09520yi1.00.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220最大误差=31060.2385.0385.0384.03）已知乙苯（A）与苯乙烯（B）的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得：式中p0的单位是mmHg，T的单位是K。问：总压为60mmHg（绝压）时，A与B的沸点各为多少℃？在上述总压和65℃时，该物系可视为理想物系。此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率？CKTTLnBtppCKTTLnAtppBBAA00007.6985.34272.63/57.33280193.16608.6195.33495.59/47.32790195.1660)1）（的沸点为，算得的令）（的沸点为算得的，令解：mmHgpLnpKCtmmHgpAA81.6895.5915.338/47.32790195.1615.33865602000）（，）639.060557.081.68557.092.4881.6892.486092.4872.6315.338/57.33280193.1600AABByxmmHgpLnp）（4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算式为式中p0的单位是mmHg，t的单位是℃。试计算总压为850mmHg（绝压）下含苯25%（摩尔百分率）的该物系混合液的泡点。CxmmHgpLgpmmHgpLgpCtABBAA00000015.10425.09.62915119.6298509.6295.21915.104/1345955.615118.22015.104/1211906.615.104所设正确，泡点为）（）（解：设5）试计算总压为760mmHg（绝压）下，含苯0.37、甲苯0.63（摩尔分率）的混合蒸汽的露点。若令该二元物系降温至露点以下3℃，求平衡的汽、液相摩尔之比。CyxmmHgPLgPmmHgPLgPCBABBAA00000025.10237.07601957.07.14361957.03.5957.14363.5957603.5955.21925.102/1345955.67.14368.22025.102/1211906.625.1021即所设正确，露点为）（）（）设露点为解：mmHgPLgPCtmmHgPAA13258.22025.99/1211906.625.99325.1027602000）（）828.037.04826.02768.037.04826.07602768.013252768.07.54313257.5437607.5435.21925.99/1345955.600液相的摩尔数汽相的摩尔数）（AABByxmmHgPLgP6）有一苯（A）、甲苯（B）、空气（C）的混合气体，其中空气占2%，苯与甲苯浓度相等（均指摩尔百分数），气体压强为760mmHg（绝压）。若维持压强不变，令此三元物系降温至95℃，求所得平衡汽相的组成。A、B组分均服从拉乌尔定律。已知95℃时，。试差过程数据示例：重设）经（）经（）经（）经（试差方法：设四个未知量，，，由四个独立方程可解出）（）（）（甲苯）（苯）（）（苯）（空气。，液相为，汽液平衡时汽相为解：设原来混合气量为‘AACAACAAACAAAAACxxVyyxVyyxxyyxyxVVyVyLkmolVkmolkmol2143414751760311637602149.0102.01设XA0.380.3780.3770.376算得的X‘A0.3240.3520.3630.373kmolVyyxCAA578.00346.0575.0376.0，，，解得：7）常压下将含苯（A）60%，甲苯（B）40%（均指摩尔百分数）的混合液闪蒸（即平衡蒸馏），得平衡汽、液相，汽相摩尔数占总摩尔数的分率——汽化率（1-q）为0.30。物系相对挥发度α=2.47，试求：闪蒸所得平衡汽、液相的浓度。若改用简单蒸馏，令残液浓度与闪蒸的液相浓度相同，问：馏出物中苯的平均浓度为多少？提示：若原料液、平衡液、汽相中A的摩尔分率分别以xf、x、y表示，则存在如下关系：。767.01365.1/539.060.060.0/365.1/311.0147.2/]}60.01/539.01[47.2539.0/60.0[{1/]}1/1[/{/2742.0539.0147.2147.20.233.230.0/60.030.0/70.011121212121122121）（）（）（）（（平均））（）（）（）（）（）（）（）（）（）简单蒸馏解得）（分率）为平衡汽，液相的摩尔，（）闪蒸解：wwxxwxywwLnLnxxLnxxLnwwLnyxxxyxxyxyqxxqqyf8）某二元物系，原料液浓度xf=0.42，连续精馏分离得塔顶产品浓度xD=0.95。已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=0.92，求塔底产品浓度xw。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。0567.05933.095.04067.042.0//5933.04067.01/1/4067.0/42.0/95.092.0/代入数据：）（）（即物料衡算式：且即）（解：9）某二元混合液含易挥发组分0.35，泡点进料，经连续精馏塔分离，塔顶产品浓度xD=0.96，塔底产品浓度xw=0.025（均为易挥发组分的摩尔分率），设满足恒摩尔流假设。试计算塔顶产品的采出率D/F。若回流比R=3.2，泡点回流，写出精馏段与提馏段操作线方程。3476.0025.096.0/025.035.0//1）（）（）（）（）按杠杆规则解：xxxxFD0112.0447.13476.012.33476.013476.012.313476.02.3/1/1/1//1/11]/[//229.0762.012.3/96.012.3/2.3112xxxFDRFDxFDRqFDRyFFDWFFDRVFqVVFqFDRqFRDqFLLxVWxVLyxxRxxRRyWWD）（）（））（（））（（）（）（））（（）（）（）’（）’’（提馏段操作线方程：）（）（）精馏段操作线方程：’‘10）某二元混合物含易挥发组分0.24，以热状态参数q=0.45的汽、液混合物状态进入连续精馏塔进行分离。进料量为14.5kmol/h，塔顶产品浓度xD=0.95，塔底产品浓度xw=0.03。若回流比R=2.8，泡点回流，提馏段L’/V’为多少？试计算塔顶全凝器的蒸汽冷凝量及蒸馏釜的蒸发量。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。hkmolFqFDRVhkmolDRVFqFDRFqFDRVLFqFDRFqFFDRFqVVFqFDRqFFFDRqFLLxxxzFDWDwf/604.45.14]45.012283.018.2[]1/1[/58.125.142283.018.2143.345.012283.018.245.02283.08.2]1/1[]/[]1/1[1/11]/[·/2283.003.095.0/03.024.0//）（）（）（））（（釜的蒸发量：）（）（全凝器内蒸汽冷凝量：）（）（）（））（（）（）（））（（）（））（（）（）（）（）（）（）（）（解：11）用常压精馏塔连续分离苯和甲苯混合液。进料中苯的摩尔分率为0.30。操作条件下苯的汽化潜热为355kJ/kg。试求以下各种情况下的q值：①进料温度为25℃；②98.6℃的液体进料；③98.6℃的蒸汽进料。苯～甲苯体系在常压下的部分汽液平衡数据如下：温度t，℃110.6102.298.695.2液相组成，x0.0000.2000.3000.397汽相组成，y0.0000.3700.5000.618解：①原料液的汽化潜热rm=0.30380kJ/(1kg/78kg/mol)＋07355192./kJkgkgmol=8892＋22862=31754kJ/mol由附表可知xf=0.30时，液体的泡点为98.6℃，则平均温度tm259862618..℃=334.95K查教材附录得61.8℃下苯和甲苯的比热为1.84kJ/(kgK)，故原料液的比热为：Cp=1.840.378＋1.840.792=161.552kJ/(kmolK)∴qCtrrpmm111615529862531754317541374...②属饱和液体进料q2=1③属饱和蒸汽进料q3=0。12）已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下：精馏线提馏线试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。解：由精馏线得：RR107143.，R=2.500由提馏线得：xRD102714.，xD=0.9499≈0.950提馏线斜率LVLqFRDqF11125.，得F=1.5D提馏线截距WVxW001.，FDRDFxW1001.，得xW=0.04由FxF=DxD＋WxW得：xDxFDxFDFxDFxfDWDW()1DDxDDxDW15115