化工原理(下)蒸馏章节例题.pdf

第五章 蒸馏 【例5-1】 苯（A）与甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系数据如本题附表1 所示。试利用拉乌尔定律和相对挥发度，分别计算苯—甲苯混合液在总压P为 101.33kPa下的气液平衡数据，并作出温度—组成图。该溶液可视为理想溶液。 例5-1附表1 温度，℃ 80．1 85 90 95 100 105 110．6 P°，kPa 101．33 116．9 135．5 155．7 179．2 204．2 240．0 A P°，kPa 40．0 46．0 54．0 63．3 74．3 86．0 101．33 B 解：（1）利用拉乌尔定律计算气液平衡数据，在某一温度下由本题附表1可   查得该温度下纯组分苯与甲苯的饱和蒸气压p 与p ，由于总压P 为定值，即 A B P=101.33kPa，则应用式5-4 求液相组成x，再应用式5-5a求平衡的气相组成y， 即可得到一组标绘平衡温度—组成（t-x-y）图的数据。 以t=95℃为例，计算过程如下： P p  101.33 63.3 x B   0.412   155.7 63.3 p  p A B  和 y pA x 155.7 0.412 0.633 P 101.33 其它温度下的计算结果列于本题附表2 中。 例5-1附表2 t，℃ 80．1 85 90 95 100 105 110．6 x 1．000 0．780 0．581 0．412 0．258 0．130 0 y 1．000 0．900 0．777 0．633 0．456 0．262 0 根据以上数据，即可标绘得到如图5-1所示的t-x-y图。 （2）利用相对挥发度计算气液平衡数据 因苯—甲苯混合液为理想溶液， 故其相对挥发度可用式5-12计算，即  pA a  pB 以95℃为例，则 155.7 a  2.46 63.3 其它温度下的a值列于本题附表3 中。 通常，在利用相对挥发度法求x-y关系时， 可取温度范围内的平均相对挥发度，在本题条 件下，附表3中两端温度下的a数据应除外（因 对应的是纯组分，即为x-y曲线上两端点）， 因此可取温度为85℃和105℃下的a平均值，即 2.542.37 a   2.46 m 2 将平均相对挥发度代入式5-13中，即 ax 2.46x y  1  1x 11.46x 并按附表2中的各x值，由上式即可算出气相平衡组成y，计算结果也列于附表 3 中。 比较本题附表2 和附表3，可以看出两种方法求得的x-y数据基本一致。对 两组分溶液，利用平均相对挥发度表示气液平衡关系比较简单。 例5-1附表3 t，℃ 80．1 85 90 95 100