4.在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,-|||-若汽化率为 1/3, 试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为-|||-y=0.46x+0.549

步骤 1：平衡蒸馏
在平衡蒸馏中，汽化率是1/3，这意味着原料液的1/3被汽化，而剩余的2/3保持为液相。根据气液平衡关系 y=0.46x+0.549，我们可以求出馏出液和釜液的组成。
步骤 2：平衡蒸馏的计算
根据物料平衡，原料液的组成等于馏出液和釜液组成的加权平均值。设原料液的组成为x_F，馏出液的组成为y_D，釜液的组成为x_W。则有：
\[ Fx_F = Vy_D + Lx_W \]
其中，F是原料液的总量，V是汽化的量，L是剩余的液相量。根据汽化率1/3，我们有：
\[ V = \frac{1}{3}F \]
\[ L = \frac{2}{3}F \]
代入物料平衡方程，得到：
\[ x_F = \frac{1}{3}y_D + \frac{2}{3}x_W \]
步骤 3：平衡蒸馏的解
将x_F=0.6代入上述方程，得到：
\[ 0.6 = \frac{1}{3}y_D + \frac{2}{3}x_W \]
根据气液平衡关系 y=0.46x+0.549，我们有：
\[ y_D = 0.46x_W + 0.549 \]
将y_D代入物料平衡方程，得到：
\[ 0.6 = \frac{1}{3}(0.46x_W + 0.549) + \frac{2}{3}x_W \]
解得：
\[ x_W = 0.509 \]
\[ y_D = 0.783 \]
步骤 4：简单蒸馏
在简单蒸馏中，原料液的1/3被汽化，而剩余的2/3保持为液相。根据气液平衡关系 y=0.46x+0.549，我们可以求出馏出液和釜液的组成。
步骤 5：简单蒸馏的计算
根据物料平衡，原料液的组成等于馏出液和釜液组成的加权平均值。设原料液的组成为x_F，馏出液的组成为y_D，釜液的组成为x_W。则有：
\[ Fx_F = Vy_D + Lx_W \]
其中，F是原料液的总量，V是汽化的量，L是剩余的液相量。根据汽化率1/3，我们有：
\[ V = \frac{1}{3}F \]
\[ L = \frac{2}{3}F \]
代入物料平衡方程，得到：
\[ x_F = \frac{1}{3}y_D + \frac{2}{3}x_W \]
步骤 6：简单蒸馏的解
将x_F=0.6代入上述方程，得到：
\[ 0.6 = \frac{1}{3}y_D + \frac{2}{3}x_W \]
根据气液平衡关系 y=0.46x+0.549，我们有：
\[ y_D = 0.46x_W + 0.549 \]
将y_D代入物料平衡方程，得到：
\[ 0.6 = \frac{1}{3}(0.46x_W + 0.549) + \frac{2}{3}x_W \]
解得：
\[ x_W = 0.498 \]
\[ y_D = 0.804 \]