组分体系相图及其应用.ppt

§5-3 二组分体系相图及其应用 描述二组分体系时通常固定一个变量,做成平面相图 一、完全互溶双液系 (3) T-x图——沸点-组成图 同理在p-x图中先测出不同温度下的气相线，用相同的方法可得到T-x图中的气相线，如图中 （4） T-p-x图 （5）杠杆规则 A、物系点和相点 B、杠杆规则 （6）蒸馏（或精馏）原理-完全互溶双液系相图的应用 精馏 精馏塔 * 根据相律 ( T, p , xB ) 对于二组分体系 由于研究的对象最少的相数为1，而自由度最小为0 所以当 最多可有四 相达平衡 T = 常数 P - x 图 (蒸汽压- 组成图) 较常用 P = 常数 T - x 图 (沸点 - 组成图) 常用 xB = 常数 T - p 图 不常用 条件自由度: ( T, p , xB ) 要完全描述二组分体系，就必须用三维坐标 完全互溶的双液体系 二组分体系 双液体系 双固体系 部分互溶的双液体系 完全不互溶的双液体系 完全互溶的双固体系 部分互溶的双固体系 完全不互溶的双固体系 气——液 固——液 P-X图和T-X图 T-X图 完全互溶双液系是指两个纯液体可按任意比例互溶，一般按照“相似相溶”原理，能相互溶的两种物质结构很相似。形成的溶液可能是理想液态混合物也可能是非理想液态混合物。 （一）理想的二组分液态混合物 指两个纯液体可按任意比例互溶，并每个组分全部浓度范围内都服从拉乌尔定律，及为理想的完全互溶双液系，或称为理想的液体混合物，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双液系。 (1) p-x图 设 和 分别为液体A和B在指定温度时的饱和蒸气压，p为体系的总蒸气压 xA A B 等温 P PA=PA*xA PB=PB*xB P=PA+PB 液相区 气相区 f*=2 f*=2 液相线 f*=1 可见，溶液的总蒸气压与气相组成间不是线性关系，但当 （2） p-x-y 图 因为已设A为易挥发组分即 ， 又由于 所以 即：易挥发组分在气相中的成分大于在液相中的成分，可见在一定的总压下，气相线总是在液相线的下面。 xA 等温 A B P xA1 yA1 yA2 液相区g 气相区l 气液两相共存区g+l f*=2 f*=2 液相线 气相线 f*=1 xA2 沸点是指在一定的大气压力下，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾时的温度。某组分的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。如果在一定压力下，以沸点温度为纵坐标，以液相或气相组成为横坐标所作的相图就是T-x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。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。 x2 x3 x4 P 等温 B A xA 381K 373K 365K 357K x1 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A和B的沸点。显然 越大， 越低。 x2 x3 x4 T 等压 B A xA 381K 373K 365K 357K x1 B A xA P 等温 x2 x3 x4 381K 373K 365K 357K x1 将x1 ，x2，x3和x4的对应温度 连成曲线就得液相组成线 。 等压 B A xA T 液相线 气相线 液相区g 气相区l 气液两相共存区g+l f*=2 f*=2 f*=1 物系点：是相图中表示体系总组成的点，如图中K、C、E点，都表示体系由3.5的B和5.5的A组成. K T B A xA 5.5 E x1 X2 C 相点：是相图中表示某个平衡相的组成的代表点，如图中K1、K2都是相点[K1表示液相的组成为X1， K2表示气相的组成为X2]，比如C点表示的体系在两相区，而且气相组成由K1代表，液相组成由K2代表，这两点共同表示该条件下体系的平衡状态。 K1 K2 物系点与相点在单相区可以重合如K、E点，但在梭形区（不包括线上的点）只能是物系点，而不能是相点如C点。 K xA E H F 气相线也叫露点线 液相线也叫泡点线 T B A xA T3 T2 T1 等压 对于物系点为K点的体 系，在等压下进行冷 却，物系点就要沿KE 向下移动，当冷却到 T2时，开始凝结出 如露珠的液体，所以H 点又叫露点，把不同 组成的露点连起来就 是气相组成线，也叫 露点线。同理物系点 在E的体系当加热到 T1时液体开始起泡沸腾，所以F点又叫泡 点，同样把组成不同 泡点连起来就是液相 组成线，也叫泡点线。 在T-x图的两相区，物系点C代表