第三章双液系相图课件.ppt

双液系相图 两组分相图 两组分体系的相律可表达为: K=2; ?=2 f=4－? (1) f=0, ?max=4, 最多四相共存. ?＝, fmax=3, 需三维图象才能完整描绘体系状态. 二元体系的相图常常固定某因素不变(如温度或压力),用二维平面相图表示体系状态的变化情况. 二元体系的相图常为: T－x图； p－x图. 第三节 双液系相图liqiud-liqiud phase diagram 精 馏 原 理 精 馏 原 理 精馏塔示意图 有较大正偏差的实际溶液相图 有较大正偏差的实际溶液p-x图 有最低恒沸物的双液系相图 有最高恒沸物生成的双液系相图 有恒沸物双液系的精馏 有最高会溶温度的部分互溶双液系相图 有最低会溶温度的双液系相图 * 物质一般具有气－液－固三种形态，相图中也应该反映物质气相、液相、固相间的关系和相互的变化。 双液系相图描述的是两组分体系气、液相态与浓度、温度和压力之间的关系。 故双液系相图只是两组分相图中的一部分，描述了温度较高区域的相变化。 一. phase diagram of ideal solution: 理想溶液各组分在全部浓度范围内均遵守拉乌尔定律,只要掌握了A,B的饱和蒸汽压数据, 其相图可以计算出来. p－x图： pA= pA*?xA pB= pB*?xB= pB*?(1－xA) p = pA+ pB = pA*?xA + pB*?(1－xA) 体系的总压为： p = pB*+(pA*－pB*)xA (2) A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T 开始出现气相,体系达气液两相平衡. A+B, 溶液, T A+B, 气相, T A+B, 溶液, T A+B, 气相, T A+B, 溶液, T A+B, 气相, T A+B, 气相, T 将组成为xA,xB的A,B理想溶液置于一带活塞的气缸中, 保持恒温,并施加足够大的压力,使体系呈溶液单相状态.如图所示. 逐步降低环境压力,当 压力降到等于此溶液的饱和蒸汽压时,开始出现气相. 当体系压力降到某一定值时,体系主要以气相形式存在,液相几乎消失,但仍然保持两相 平衡. 若进一步降低体系的压力,体系中的液相将完全消失,体系为气态单相. 双液系的p-x相图的绘制 XA 0 p pB* pA* D F C XA D’ F’ C’ XA’ D’’ F’’ C’’ XA’’ C’’’ D’’’ F’’’ XA’’’ C’’’’ D’’’’ F’’’’ XA’’’’ 理想溶液的p-x相图 C点: 组成xA, 单相溶液. D点:开始出现气相, 液相与总组成仍相同. F点:液相量无穷小, 仍维持两相平衡. 重复上述过程,得到一系列相点D’ …和F’ …. 纯A和纯B的相点. 液相线:D,D’,D’’, … 气相线:F,F’,F’’ …, 即为双液系的p-x图 xA 0 p 单相区,气相, f=2 单相区,液相, f=2 理想溶液的p-x图 单相区: f=2(压力和组成); 两相区: f=1(p是浓度的函数.) 体系点: 表示体系总组成及环境条件的点. 如C点:溶液浓度为xA,体系压力为p. l+g,f=1 pA* pB* 气相线 液相线 A B C xA p 相点: 表示某一相状态的点. 二元相图中的体系点和相点可能重合,也可能分离. 重合: C点,体系呈单相液体, 故既是体系点又是相点. 分离: H是体系点,体系分为两相,L点是液相点，和G点是气相点。 x’ x’’ G L H xA 0 p 单相区,液相 单相区,气相 l+g pB* pA* 气相线 液相线 C xA H L G x’ x’’ F I x’’’ x D K 理想溶液的p-x相图 组成为xA的体系点C位于单相区, 为液相溶液. D点：开始出现气相,气相点为K,达两相平衡. H点: 气相组成为x’,液相组成为x’’. F点:体系几乎全以气态存在,残余微少液相.气相组成与体系总组成相同, 液相组成为x’’’. 在两相区, 液相组成沿DI移动;气相组成沿KF移动. 液相线方程: (是一直线) p= pA+ pB= pB*+(pA*－pB*)xA 气相线方程: p= pA+ pB pA/pB=xAg/(1－xAg) =pA*xAl/pB*(1－xAl) xAl =pB*xAg/[xAg(pB*－pA*)+pA*] 代入总压的表达式中: p=pA*pB*/[xAg(pB*－pA*)+pA*] 气相线上的点,