05章-相平衡01解析.ppt

第五章 相平衡 5.1 引言 5.1 引言 5.1 引言 5.2 多相体系平衡的一般条件 5.2 多相体系平衡的一般条件 5.3 相律 5.3 相律 例题 5.4 单组分体系的相图 5.4 单组分体系的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 三相点与冰点的区别 三相点与冰点的区别 三相点与冰点的区别 两相平衡线的斜率 5.5 二组分体系的相图及应用 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 理想的完全互溶双液系 杠杆规则（Lever rule） 杠杆规则（Lever rule） 杠杆规则（Lever rule） 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 蒸馏（或精馏）原理 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 非理想的完全互溶双液系 将x1 ，x2，x3和x4的对应温度 连成曲线就得液相组成线。 将组成与沸点的关系标在下一张以温度和组成为坐标的图上，就得到了T-x图。 和 分别为甲苯和苯的沸点。显然 越大， 越低。 用 的方法求出对应的气相组成线。 在T-x图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区。 三个坐标分别代表p，T,和x； （5） T-p-x图 把p-x图和T-x图合在一起，就得到T-p-x三维图。 在右边的垂直面 ，则压力和温度坐标分别代表纯A组分的饱和蒸气压 和沸点 ； 同理左边垂直面上是 和 。连线 和 分别代表了纯A和纯B的蒸气压随温度的变化曲线。 气-液两相共存的梭形面沿 和 两线移动，在空间画出了一个扁圆柱状的空间区，这是气-液两相共存区。 在共存区的上前方是高温、低压区，所以是气相区；在共存区的后下方，是低温、高压区，是液相区。 立体图中，与最前面的平面平行的所有垂直截面是等压面，可获得T-x图； 与最上面的平面平行的所有水平截面为等温面，得p-x图。 在T-x图的两相区，物系点C代表了体系总的组成和温度。 通过C点作平行于横坐标的等温线，与液相和气相线分别交于D点和E点。DE线称为等温连结线（tie line）。 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。 液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算，即以物系点为支点，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，这就是可用于任意两相平衡区的杠杆规则。即 或 可以用来计算两相的相对量 （总量未知）或绝对量（总量已知）。 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，说明蒸馏时气相中B组分的含量较高，液相中A组分的含量较高。 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。 如有一组成为x1的A，B二组分溶液，加热到T1时开始沸腾，与之平衡的气相组为y1，显然含B量显著增加。 接收 间的馏出物，组成在y1与y2之间，剩余液组成为x2，A含量增加。这样，将A与B粗略分开。 将组成为y1的蒸气冷凝，液相中含B量下降，组成沿OA线上升，沸点也升至T2，这时对应的气相组成为y2。 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。 用A、B二组分T-x图表述精馏过程。 取组成为x的混合物从精馏塔的半高处加入，这时温度为 ，物系点为O，对应的液、气相组成分别为 和 。 组成为 的气相在塔中上升，温度降为 ，有部分组成为 的液体凝聚，气相组成为 ，含B的量增多。 组成为 的气体在塔中继续上升，温度降为 ，如此继续，到塔顶，温度为纯B的沸点，蒸气冷凝物几乎是纯B。