第六章 蒸 馏
相平衡
【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。 温度 /℃ 苯饱和蒸气压(pB)/kPa 甲苯饱和蒸气压(pB)/kPa 温度 /℃ 苯饱和蒸甲苯饱和蒸气压(pB)/kPa 气压(pB)/kPa 80.1 84 88 92 96 101.33 113.59 127.59 143.72 160.52 38.8 44.40 50.60 57.60 65.55 100 104 108 110.6 179.19 199.32 221.19 234.60 74.53 83.33 93.93 101.33 根据上表数据绘制总压为101.33kPa时苯一甲苯溶液的t-y?x图及y?x图。此溶液服从拉乌尔定律。
解 计算式为
00p?pBpAx?0,y?x 0ppA?pB计算结果见下表
苯-甲苯溶液的t?x?y计算数据
温度(t)/℃ 80.1 84 88 92 0p?pBx?00pA?pB p0y?Ax p1.0 101.33?44.4?0.823 113.59?44.4101.33?50.6?0.659 127.59?50.6101.33?57.6?0.508 143.72?57.61.0 113.59?0.823?0.923 101.33127.59?0.659?0.830 101.33143.72?0.508?0.721 101.3396 100 104 108 110.6 101.33?65.66?0.376 160.52?65.66101.33?74.53?0.256 179.19?74.53101.33?83.33?0.155 199.32?83.33101.33?93.93?0.058 221.19?93.93160.52?0.376?0.596 101.33179.19?0.256?0.453 101.33199.32?0.155?0.305 101.33221.19?0.058?0.127 101.330 0 苯-甲苯溶液的t?y?x图及y?x图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x图
习题6-1附图2 苯-甲苯y-x图
【6-2】在总压101.325kPa下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。 温度/℃ 液相中正庚汽相中正庚温度液相中正庚汽相中正庚烷的摩尔分烷的摩尔分数(x) 98.4 105 110 1.0 0.656 0.487 数(y) 1.0 0.81 0.673 /℃ 烷的摩尔分数(x) 烷的摩尔分数(y) 0.491 0.280 0 115 120 125.6 0.311 0.157 0 试求：(1)在总压101.325kPa下，溶液中正庚烷为0.35（摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬间组成；(2)在总压101.325kPa下，组成x?0.35的溶液，加热到117℃，处于什么状态？溶液加热到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？
解 用汽液相平衡数据绘制t?y?x图。
(1) 从t?y?x图上可知，x?0.35时的泡点为113.8℃，平衡汽相的瞬间组成y?0.53。
(2) x?0.35的溶液，加热到117℃时为气液混合物，液相组成
x?0.24，汽相组成y?0.40。
x?0.35的溶液加热到118℃时，全部汽化为饱和蒸气。
习题6-2附图 正庚烷-正辛烷t-y-x图
【6-3】 甲醇(A)-丙醇(B)物系的汽液平衡服从拉乌尔定律。 (1) 试求温度t?80℃、液相组成x?0.5（摩尔分数）时的汽相平衡组成与总压。
(2) 试求总压为101.33kPa、液相组成x?0.4（摩尔分数）时的汽液相平衡温度与汽相组成。
(3) 试求液相组成x?0.6、汽相组成y?0.84时的平衡温度与总压。组成均为摩尔分数。
用Antoine方程计算饱和蒸气压(kPa) 甲醇 lgpA?7.19736?1574.99
t?238.86t?193丙醇 lgpB?6.74414?1375.14 式中t为温度，℃。
解 (1) t?80℃)时，pA?181.1kPa，pB?50.93kPa
x?p?pBpA?pB
p??pA?pB?x?pB??181.1?50.93??0.5?50.93?116kPa 总压 汽相组成 y?pAx181.1?0.5??0.781 p116(2) 已知p?101.33kPa，x?0.4，求x、y
p?101.33kPa时，甲醇沸点为
64.7℃，丙醇沸点为97.2℃，所求汽
液相平衡温度必在64.7℃与97.2℃之间。
假设t?75℃ 计算pA?151.1kPa，pB?41kPa 液相组成 x?p?pB101.33?41??0.548?0.4 151.1?41pA?pB计算的x值大于已知的x值，故所假设的温度t偏小，重新假设大一点的t进行计算。将3次假设的t与计算的x值列于下表，并在习题
