两组分溶液气液平衡VIP免费

1/9第2节两组分溶液的气液平衡1.掌握的内容：两组分理想溶液的气液相平衡、泡点方程、露点方程、气液相平衡图、挥发度与相对挥发度的定义及应用、气液相平衡方程及应用。2.了解内容：非理想溶液的气液相平衡。3.本节重点：相组成表示方法、泡点方程、露点方程、气液相平衡方程的应用。4.本节难点：气液平衡相图，用相对挥发度判断物系能否用蒸馏方法分离的难易程度。1.2.1相律和相组成气液相平衡关系，是指溶液与其上方的蒸气达到平衡时，系统的总压、温度及各组分在气液两相中组成的关系。一、相律相律表示平衡的物系中，自由度数目F、相数φ和独立组分数c之间的关系，即：F=c-φ+2式中：2表示外界影响平衡状态的两个因素即压强和温度。对两组分平衡物质由相律可知自由度数F=2。对两组分的气液平衡系统，可变化的温度t、压强p、一组分（通常为易挥发组分）在气液相中的组成y和x四个参数中任意规定两个参数后，物系的状态即被唯一的确定。蒸馏可视为恒压下操作，当压强p确定后，平衡物系的F=1，即在t、x或y中选定其中一个参数后，其他参数都是它的函数。所以两组分的气液平衡可用一定压强下t-x（或y）、x-y的函数关系或相图表示。二、相组成的表示法1.摩尔分数：混合物中各组分的摩尔数与混合物总摩尔数的比值。2/9对两组分(A和B)的混合液，则有：nnxAAnnxBB（1-2a）1BAxx（1-2b）式中：nA、nB、n分别表示组分A、组分B和混合物的摩尔数kmol；2.质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量的比值。对两组分（A和B）的混合液，则有：mmaAAmmaBB（1-3a）1BAaa（1-3b）式中：mA、mB、m分别表示组分A、组分B和混合物的质量kg。3.质量分数和摩尔分数的换算关系：（以A组分为例）BBAAAAAMaMaMax（1-4a）BBAAAAAMxMxMxa（1-4b）式中：M为组分的摩尔质量kg/kmol。应指出：气相中组分的摩尔分数以y表示。1.2.2拉乌尔定律实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律。拉乌尔定律：当气液呈平衡时，溶液上方组分的蒸气压与溶液中该组分的摩尔分数成正比。对两组分（A和B）的理想溶液可得出：pA=PAoxA(1—5)3/9pB=PBoxB=PBo(1-xA)(1—5a)式中：p——溶液上方组分的平衡分压，Pax——溶液中组分的摩尔分数po——同温度下纯组分的饱和蒸气压，Pa纯组分的饱和蒸气压是温度的函数，即：PAo=f(t)PBo=φ(t)(1—6)纯组分的饱和蒸气压可直接从理化手册中查得。理想物系气相服从道尔顿分压定律，即总压等于各组分分压之和。对两组分物系：P=pA+pB(1—7)式中：p——气相总压，Pa；根据拉乌尔定律和道尔顿分压定律可得以下两个方程：BABAPPPPx（1—8）式1—8称为泡点方程。该方程表示平衡物系的温度和液相组成的关系。在一定压强下，液体混合物开始沸腾产生第一个气泡的温度，称为泡点温度（简称泡点）BABAAPPPPPpy0(1—9)式1—9称为露点方程。该方程表示平衡物系的温度和气相组成的关系。在一定压强下，混合蒸气冷凝开始出现第一个液滴时的温度，称为露点温度（简称露点）。气液平衡时，露点温度等于泡点温度。在一定的压强下，对两组分理想溶液，只要已知平衡温度和纯组分的饱和蒸气压，根据泡点方程和露点方程，即可求得平衡时的气液相组成。4/9严格说，实际上理想溶液是不存在的。仅有那些由性质极相近、分子结构相似的组分所组成的溶液，如苯—甲苯、甲醇—乙醇、烃类同系物等可视为理想溶液。1.2.3两组分溶液的气液平衡相图用相图表达气液平衡关系清晰直观。常用的相图为恒压下的温度——组成图和气——液相组成图。一、温度——组成(t-x-y)图蒸馏操作通常是在一定外压下进行，在操作过程中，溶液的温度随其组成而变，故恒压下的温度——组成图对蒸馏过程的分析具有实际的意义。在一定的总压下，温度——组成图(t-x-y图)如图1-1所示。图中以温度t为纵坐标，以平衡组成x或y为横坐标。图中有两条曲线：下方曲线为t-x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t-y线，称为饱和蒸气线或露点线。两条曲线将t-x-y图分成三个区域：饱和液体线以下区域为液相区；饱和蒸气线以上区域为过热蒸汽区；两条曲线之间的区域为气、液共存区。两相区内，两相的量可根据杠杆规则确定，即：5/9ECCF气相量液相量二、...