化工原理第六章2分解.ppt

* 6.12.1 理想溶液的气液相平衡 6.2.2 t-x-y图和x-y 6.2.3 挥发度与相对挥发度 6.2.4 非理想溶液的气液相平衡 6.2 双组分溶液的气液相平衡 6.2.1 理想溶液的气液相平衡 理想物系 液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律 气相为理想气体，遵循道尔顿分压定律 在一定温度下气液达到平衡时溶液上方某组分的蒸汽分压等于该组分在该温度下的饱和蒸汽压乘以它在溶液中的摩尔分数 * 一、用饱和蒸汽压表示气液平衡关系 对理想溶液，且省略x下脚标A，由拉乌尔定律得 当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和 可由Antoine方程计算或从手册中查 ——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系 泡点方程 露点方程 * 6.2.2 t-x-y图和x-y 1. 温度—组成 图 两条线 三个区 三种点 * 表示混合液的平衡温度和液相组成之间关系，t-x线 。 露点线 表示混合液的平衡温度和气相组成之间的关系，t-y线， 泡点线 两条线 * 过热蒸汽区 两相区 冷液相区 三个区 * ● ● ●沸点（boiling point ） ● ●泡点（bubble point ） x越大，易挥发组分的含量越高，泡点温度越低。 ● ●露点（dew point ） y越大，易挥发组分含量 越高，露点温度越低。 * t 汽液两相处于平衡时，两相温度相同，此时，气相组成大于液相组成； 当气液两相组成相同时，气相露点温度总是高于液相的泡点温度。 * 压强对t-x-y图的影响 p↑沸点t↑，气液平衡整个上移，气液平衡区变窄，分离困难 * E tE xF xE yE t-x-y 图与蒸馏原理 * 2.x-y 图 平衡线位于对角线的上方，平衡线偏离对角线愈远，表示该溶液愈易分离。 * 对角线 y=x 为辅助曲线 x-y曲线上各点具有不同的温度； 平衡线离对角线越远，挥发性差异越大，物系越易分离。 * 压力对x-y图的影响 压力增加，平衡线靠近对角线，分离难度大 但如果总压变化在20%-30%内，x-y平衡线的变动不大于2%，所以总压变化不大时，其影响可忽略。蒸馏过程多采用x-y图 * （补充）p-x图：表示一定温度下蒸气压P与组成X的关系 由 以横坐标为X，纵坐标为P作图 * 5、该图一定是右侧高、左侧低 由图可得： 1、易挥发组分xA↑则p↑；难挥发组分xB↑则p↓。 2、溶液的饱和蒸汽压介于两组分纯物质蒸汽压之间，即 3、如果t↑，则直线上移 4、如果外压P固定，则分压线与外压线的交点即表示在该外压下，溶液沸腾时的组成 * 6.2.3 挥发度和相对挥发度 1. 挥发度 对纯液体，挥发度指该液体在一定温度下的饱和蒸汽压 对混合液，挥发度为组分在蒸气中分压和与之平衡的液相中的摩尔分率之比 * 对于理想溶液： 对于非理想溶液： 2. 相对挥发度 溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比，用α表示。 * 相对挥发度的数值可由实验测得 对理想溶液： 理想溶液中组分的相对挥发度等于同温度下两组分的泡和蒸汽压之比。 当t变化时，两者的变化不大，一般可将α视为常数，计算时可取操作温度范围内的平均值。　　 * 若操作压强不高，气相遵循道尔顿分压定律 ——气液平衡方程 * 由 知， 时， 组分A较B易挥发，可以用蒸馏方法分离 时， 挥发度差异愈大，愈有利于蒸馏操作。 时， 不能用普通蒸馏的方法分离混合液。 α可作为混合液能否用蒸馏方法分离以及分离难易程度的判据。 * 压强对相平衡关系的影响 当P↑则液相分子进入气相需要更大的动力，因此气化变得不易。如要保持相同的挥发性能， P↑则需要t↑；如果温度不变则挥发性能随P↑而下降. P↑ α不变，则需t↑ t不变，则 y↓ 6.2.4 两组分非理想物溶液的气液相平衡 非理想物系的几种情况： 1、液相为非理想溶液，气相为理想气体； 2、液相为理想溶液，气相为非理想气体； 3、液相为非理想溶液，气相为非理想气体。 溶液中各组分的平衡分压与拉乌尔定律发生偏差 非理想溶液 * 非理想溶液 最低恒沸点 如：乙醇－水，正丙醇－水 最高恒沸点 如：硝酸－水，氯仿－酮 正偏差溶液 负偏差溶液 极大正偏差溶液： t-x t-y 正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸点，78.15℃ * 2．负偏差溶液 * t-y t-x 极大负偏差溶液：有最高恒沸物 t-y 负偏差溶液：x=0.383，最高恒沸点，121.9℃ * 非理想物系的相平衡关系方程仍可用式 但?通常不再是一个常数。 * 07/16/96 * ## * * -刘宇- * 07/16/96 * ##