陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(液体精馏)【圣才出品】

第9章 液体精馏

（一）习题 相平衡

9-1 总压为101.3kPa 下，用苯、甲苯的安托因方程，求：（1）温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；（2）用上述计算的相对挥发度的平均值αm ，计算苯-甲苯的汽液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。

解：已知：

苯（A ）-甲苯（B ）溶液，

，

，

。求：（1）

；（2）

表。

（1）t 1＝108℃时

kPa P P A A 8.222348.28

.2201081211031.6lg ==+-

=︒

︒

，

kPa P P B B 0.94972.15

.2191081345

080.6lg ==+-=︒︒，

370.20

.948.2221===︒︒B A P P α

t 2＝81℃时

018.28.220811211031.6lg =+-

=︒

A P ，kPa P A 33.104=︒

604.15

.219811345

080.6lg =+-=︒B P ，kPa P B 19.40=︒

596.219

.4033.1042===︒︒B A P P α

（2）相对挥发度的平均值为

由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1

所示。

表9-2-1

最大误差为。

9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：

乙苯 t P A +-

=︒

206.213225

.142408240.6lg

苯乙烯 t

P B +-=︒

43.20958.144508232.6lg

式中p °的单位是kPa ，t 的单位为℃。试求：（1）塔顶总压为8kPa 时，组成为0.595（乙苯的摩尔分数）的蒸汽温度；（2）与上述汽相成平衡的液相组成。

解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ）溶液理想物系，P ＝8kPa ，y A ＝0.595，

t P A +-

=︒206.213225.142408240.6lg ，t

P B +-=︒

43.20958.144508232.6lg 。求：（1）t ；（2）x A 。

（1）由题意 ︒

︒︒

︒

--⋅=B A B A A P P P P P P y 设温度为65.33℃，则

故

假设基本正确，t ＝65.33℃。 （2）液相组成为

512.0623

.6314.9623

.68=--=--=︒︒︒B A B A P P P P x

9-3 乙苯、苯乙烯精馏塔中部某一块塔板上总压为13.6kPa ，液体组成为0.144（乙苯的摩尔分数），安托因方程见上题，试求：（1）板上液体的温度；（2）与此液体成平衡的汽相组成。

解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ），P ＝13.6kPa ，x A ＝0.144，求：（1）t ；（2）y A 。 （1）设板上温度为81.36℃，则

故

原假设正确，板上液体的温度为81.36℃。 （2）汽相组成为

187.06

.13144.0673.17=⨯==︒

P x P y A A A

9-4 总压为303.9kPa （绝压）下，含丁烷0.80、戊烷0.20（摩尔分数）的混合蒸汽

冷凝至40℃，所得的液、汽两相成平衡。求液相和汽相数量（摩尔）之比。

已知丁烷（A ）和戊烷（B ）的混合物是理想物系，40℃下纯组分的饱和蒸气压为：

kPa P A 3.373=︒，kPa P B 1.117=︒。

解：已知

：

，

。

冷凝至40℃后，有

729.01

.1173.3731

.1179.303=--=--=︒︒︒B A B A P P P P x

896.0729.09

.3033.373=⨯==︒A A A x P P y

取总物料为1mol 计

得

9-5 某二元混合液l00kmol ，其中含易挥发组分0.40。在总压101.3kPa 下作简单蒸馏。最终所得的液相产物中，易挥发物为0.30（均为摩尔分数）。试求：（1）所得汽相产物的数量和平均组成；（2）如改为平衡蒸馏，所得汽相产物的数量和组成。

已知物系的相对挥发度为α＝3.0。 解

：

已

知

：

P

＝

101.3kPa

下

作

简

单

蒸

馏

，

。求：（1）

；（2）改为平衡蒸

馏。

（1）由题意

（2）改为平衡蒸馏，则

由物料衡算得

物料衡算、热量衡算及操作线方程

9-6 某混合液含易挥发组分0.24，在泡点状态下连续送入精馏塔。塔顶馏出液组成为0.95，釜液组成为0.03（均为易挥发组分的摩尔分数）。试求：（1）塔顶产品的采出率D/F；（2）采用回流比R＝2时，精馏段的液汽比L/V及提馏段的汽液比；（3）采用R＝4时，求L/V及。

设混合物在塔内满足恒摩尔流条件。

（1）物料衡算

解得D/F＝0.228。

（2）精馏段的液汽比为

由于，，故

（3）R=4时

9-7 苯-甲苯混合液中含苯30%（摩尔分数），预热至40℃以l0kmol/h的流量连续加入一精馏塔。塔的操作压强为l01.3kPa。塔顶馏出液中含苯95％，残液含苯3%，回流比R＝3。试求塔釜的蒸发量是多少？

解：已知：苯-甲苯系统，x f＝0.3，t f＝40℃，F＝10kmol/h，P＝101.3kPa，x D＝0.95，x W＝0.03，R＝3。求：。