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 $100\, \text{kPa}$ 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 $100\, \text{kmol}$,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。
题目解答
答案
-
平衡蒸馏:
根据物料平衡 $ 55 = 44 y_D + 56 x_W $ 和相平衡 $ y_D = 0.46 x_W + 0.549 $,可得:
$x_W = \frac{30.844}{76.24} \approx 0.405, \quad y_D = 0.46 \times 0.405 + 0.549 \approx 0.735$
回收率:
$\eta = \frac{44 \times 0.735}{55} \approx 58.8\%$ -
简单蒸馏:
由 $ \ln \left( \frac{25}{14} \right) = \frac{1}{0.54} \ln \left( \frac{-0.54x_W + 0.549}{0.252} \right) $,解得:
$x_W = \frac{0.2043}{0.54} \approx 0.378$
$\bar{y}_D = \frac{33.832}{44} \approx 0.769$
回收率:
$\eta = \frac{44 \times 0.769}{55} \approx 61.5\%$
最终结果:
- 平衡蒸馏:$ x_W \approx 0.405 $,$ \eta \approx 58.8\% $。
- 简单蒸馏:$ x_W \approx 0.378 $,$ \eta \approx 61.5\% $。