题目
在100 kPa压力下将组成为0.55(易挥发组分的摩尔分数)的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol,汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为y=0.46x+0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
在100 kPa压力下将组成为0.55(易挥发组分的摩尔分数)的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol,汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为
。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
题目解答
答案
解:(1)平衡蒸馏(闪蒸)
依题给条件 
则 
由平衡方程 
联立两方程,得y = 0.735, x = 0.4045
kmol = 44kmol
(2)简单蒸馏
kmol 
kmol
即 
解得 xW = 0.3785
简单蒸馏收率高(61.46%),釜残液组成低(0.3785)
解析
步骤 1：平衡蒸馏（闪蒸）
- 根据题意，汽化率为0.44，因此原料液中未汽化的部分占56%。平衡蒸馏时，汽液两相达到平衡，根据平衡方程y=0.46x+0.549，可以求出汽相和液相的组成。
- 由平衡方程y=0.46x+0.549，联立汽液平衡方程，求出汽相和液相的组成。
- 计算易挥发组分的回收率，即汽相中易挥发组分的摩尔数与原料液中易挥发组分的摩尔数之比。
步骤 2：简单蒸馏
- 简单蒸馏时，原料液中易挥发组分的摩尔数不变，但汽相和液相的组成会随着蒸馏过程而变化。
- 根据题意，原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44，因此汽相的摩尔数为44 kmol，液相的摩尔数为56 kmol。
- 根据平衡方程y=0.46x+0.549，求出汽相和液相的组成。
- 计算易挥发组分的回收率，即汽相中易挥发组分的摩尔数与原料液中易挥发组分的摩尔数之比。
步骤 3：计算易挥发组分的回收率和残液的组成
- 根据平衡蒸馏和简单蒸馏的计算结果，求出易挥发组分的回收率和残液的组成。
- 根据题意，汽化率为0.44，因此原料液中未汽化的部分占56%。平衡蒸馏时，汽液两相达到平衡，根据平衡方程y=0.46x+0.549，可以求出汽相和液相的组成。
- 由平衡方程y=0.46x+0.549，联立汽液平衡方程，求出汽相和液相的组成。
- 计算易挥发组分的回收率，即汽相中易挥发组分的摩尔数与原料液中易挥发组分的摩尔数之比。
步骤 2：简单蒸馏
- 简单蒸馏时，原料液中易挥发组分的摩尔数不变，但汽相和液相的组成会随着蒸馏过程而变化。
- 根据题意，原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44，因此汽相的摩尔数为44 kmol，液相的摩尔数为56 kmol。
- 根据平衡方程y=0.46x+0.549，求出汽相和液相的组成。
- 计算易挥发组分的回收率，即汽相中易挥发组分的摩尔数与原料液中易挥发组分的摩尔数之比。
步骤 3：计算易挥发组分的回收率和残液的组成
- 根据平衡蒸馏和简单蒸馏的计算结果，求出易挥发组分的回收率和残液的组成。