§理想的二组分液态混合物分析.ppt

§5.6 理想的二组分液态混合物 理想的二组分液态混合物—— 完全互溶的双液系 理想的完全互溶双液系 杠杆规则（Lever rule） 蒸馏（或精馏）的基本原理 蒸馏（或精馏）原理 * 理想的二组分液态混合物 杠杆规则 蒸馏（或精馏）的基本原理 对于二组分系统，C=2, f =4 -?, ? 至少为1，则 f 最多为3。 保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。 （1） 保持温度不变，得 p-x 图 较常用 （3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 （2） 保持压力不变，得 T-x 图 常用 这三个变量通常是T，p 和组成 x。所以要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图表示。 两个纯液体可按任意比例互溶，每个组分都服从Raoult定律，这样的系统称为理想的液体混合物 1。 p-x 图 如苯和甲苯，正己烷与正庚烷等结构相似的化合物可形成这种系统。 A B 已知 ， ， 或 ，就可把各液相组成对应的气相组成求出，画在 p-x 图上就得 p-x-y 图。 即易挥发的组分在气相中的含量大于液相中的含量，反之亦然。 若 则 A B 液相线 气相线 A B 液相线 气相线 在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。在液相线之上，系统压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区。 在气相线之下，系统压力低于任一混合物的饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区。 在液相线和气相线之间的梭形区内，是气-液两相平衡。 2。 T-x 图 亦称为沸点-组成图 T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。 外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。 某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。 T-x图可以从实验数据直接绘制。也可以从已知的p-x图求得。 381K 373K 365K 357K 从 p-x 图绘制 从 实验绘制 T-x 图 A B 定压 混合物起始组成为x1 加热到温度为T1液体开始沸腾 对应气相组成为x2 组成为F的气体冷到E 有组成为x1的液体出现 E点称为露点 将泡点都连起来，就是液相组成线 D点称为泡点 A B 定压 将露点都连起来，就是气相组成线 例7例8 在T-x图上，由nA和nB混合成的物系的组成为xA 落在DE线上所有物系点的对应的液相和气相组成，都由D点和E点的组成表示。 A B 定压 加热到T1温度，物系点C 落在两相区 DE线称为等温连结线 A B 定压 液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算 以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力矩，计算液相和气相的物质的量或质量 这就是杠杆规则，可用于任意两相平衡区 或 若已知 可计算气、液相的量 A B 定压 杠杆规则计算公式的推导 若已知的是质量分数 简单蒸馏 简单蒸馏只能把双液系中的A和B粗略分开。 在A和B的T-x图上，纯A的沸点高于纯B的沸点， 一次简单蒸馏，馏出物中B含量会显著增加，剩余液体中A组分会增多。 则蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。 简单蒸馏 简单蒸馏的T-x-y图 混合物起始组成为x1 加热到温度为T1 对应气相组成为y1 沸点升高到T2 对应馏出物组成为y2 一次简单蒸馏 接收在T1到T2间的馏出物 馏出物组成从y1 到y2 剩余物组成为x2 精馏 精馏是多次简单蒸馏的组合。 精馏塔有多种类型，如图所示是早期用的泡罩式塔板状精馏塔的示意图。 精馏塔底部是加热区，温度最高； 塔顶温度最低。 精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底 *