题目
例 5-2 简单蒸馏与平衡蒸馏的比较-|||-将轻组分摩尔分数为0.38的某二元混合液150kmol进行简单蒸馏或平衡蒸馏。已知-|||-体系的相对挥发度为3.0,试求:(1)如残液中轻组分摩尔分数为0.28,求简单蒸馏所得馏出-|||-液的物质的量和平均组成;(2)若改为平衡蒸馏,液相产品浓度为0.28,求所得气相产品的数-|||-量和组成;(3)如原料中的45%(摩尔分数)被馏出,求简单蒸馏所得馏出液的平均组成;(4)-|||-如汽化率为45%(摩尔分数),求平衡蒸馏所得气相产品的组成。
题目解答
答案
解析
步骤 1：简单蒸馏计算
简单蒸馏的计算公式为：$\ln \dfrac {{W}_{1}}{{W}_{2}}=\dfrac {1}{a-1}\ln \dfrac {{x}_{1}(1-{x}_{2})}{{x}_{2}(1-{x}_{1})}+\ln \dfrac {1-{x}_{2}}{1-{x}_{1}}$，其中${x}_{1}$为原料液中轻组分的摩尔分数，${x}_{2}$为残液中轻组分的摩尔分数，$a$为相对挥发度，${W}_{1}$为原料液的物质的量，${W}_{2}$为残液的物质的量。
步骤 2：平衡蒸馏计算
平衡蒸馏的计算公式为：${x}_{D}={y}_{D}=\dfrac {a{x}_{y}}{1+(a-1){x}_{y}}$，其中${x}_{D}$为气相产品中轻组分的摩尔分数，${y}_{D}$为气相产品中轻组分的摩尔分数，${x}_{y}$为液相产品中轻组分的摩尔分数。
步骤 3：简单蒸馏计算（原料中的45%被馏出）
根据简单蒸馏的计算公式，计算原料中的45%被馏出时，简单蒸馏所得馏出液的平均组成。
步骤 4：平衡蒸馏计算（汽化率为45%）
根据平衡蒸馏的计算公式，计算汽化率为45%时，平衡蒸馏所得气相产品的组成。
简单蒸馏的计算公式为：$\ln \dfrac {{W}_{1}}{{W}_{2}}=\dfrac {1}{a-1}\ln \dfrac {{x}_{1}(1-{x}_{2})}{{x}_{2}(1-{x}_{1})}+\ln \dfrac {1-{x}_{2}}{1-{x}_{1}}$，其中${x}_{1}$为原料液中轻组分的摩尔分数，${x}_{2}$为残液中轻组分的摩尔分数，$a$为相对挥发度，${W}_{1}$为原料液的物质的量，${W}_{2}$为残液的物质的量。
步骤 2：平衡蒸馏计算
平衡蒸馏的计算公式为：${x}_{D}={y}_{D}=\dfrac {a{x}_{y}}{1+(a-1){x}_{y}}$，其中${x}_{D}$为气相产品中轻组分的摩尔分数，${y}_{D}$为气相产品中轻组分的摩尔分数，${x}_{y}$为液相产品中轻组分的摩尔分数。
步骤 3：简单蒸馏计算（原料中的45%被馏出）
根据简单蒸馏的计算公式，计算原料中的45%被馏出时，简单蒸馏所得馏出液的平均组成。
步骤 4：平衡蒸馏计算（汽化率为45%）
根据平衡蒸馏的计算公式，计算汽化率为45%时，平衡蒸馏所得气相产品的组成。