4.3二组分气-液平衡系统范例.ppt

药学理科基地物化课件 第四章第2-4节 中国药科大学物理化学教研室 第三节　二组分气-液平衡系统 二组分系统的相律 一、理想液态混合物 二、非理想的完全互溶双液系统 非理想的完全互溶双液系统 非理想的完全互溶双液系统 非理想的完全互溶双液系统 非理想的完全互溶双液系统 Example C2H5OH-CH3COOC2H5 的T-x数据如表 三、杠杆规则 四、精馏原理 单击网页左上角“后退”退出本 T A B xA TB* TA* g l xA C E D x1 x2 物系点：系统物质的总组成点（不管相的存在状态） 假设某压力下液态混合物沸腾时气液平衡的物系点为C点，那么有： 杠杆规则 推广到任意相图的两相平衡区（液-气、液-固、固-固平衡），杠杆规则都适用。如横坐标为重量百分数，ng、nl改为wg、wl（摩尔数改为重量）。 一次蒸馏（平衡蒸馏）：溶液在某压力下处于沸腾状态，体系分为液相、气相两部分，两相共存且两相的量与组成皆不变，此时液、气两相的量与组成由杠杆规则来确定。若将气相部分迅速移走冷凝，冷凝物中易挥发组分组成含量提高，沸点降低。 蒸馏装置 蒸馏、分馏与精馏 x１: 原始溶液 y１: 第一滴(Ｔ１)气相组成 y２:Ｔ2时的气相组成 T B A xB T1 g l y1 o x1 T2 y2 x1 x2 蒸馏、分馏与精馏 馏出物组成: 在y１-y２之间 最后液相组成： x2 工业蒸馏装置示意图 蒸馏、分馏与精馏 二组分相律 f=K– ? + 2 = 2– ? + 2 = 4– ? 最多自由度 f = 4–1=3（T、p、x） 最多相数 ? =4 相图 T－p－x 三维相图 通常固定一个变量，平面图 分类 p-x T-x 气（g）–液（l）平衡系统 固（s ）–液（l）平衡系统 固（s ）–气（g）平衡系统 全部浓度范围内均能互溶形成均匀的单一液相,同时在全部浓度范围内符合拉乌尔定律。 完全互溶 部分互溶 完全溶容 双液系统分类 理想液态混合物 非理想双液系统 理想液态混合物 p不变 ? =1 f=2 称为 T-x图 T不变 ? =1 f=2 称为 p-x图 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） p pA* pB* A B xB pA pB p 定温下，气液平衡时气相组成为： 不同温度下的p-x图 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） 二组分理想液态混合物的p-x-y图 p pA* pB* B A xA p-x(液相线) p-y(气相线) 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） p pA* pB* B A xB p-x(液相线) p-y(气相线) xB yB p 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） p1 p2 在对气体的恒温加压过程中,随着压力的增加,气体将逐渐液化 pB* g l l=g p pA* B A xA 1. 理想液态混合物的蒸气压（定T下，p-x图） xB Tb(B) T B A Tb(A) 气相 液相 x2 x1 x3 y1 y2 y3 T-y T-x g?l 2. 理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图） 蒸馏、精馏一般在恒压下进行，利用T-x图可讨论蒸馏问题。当液态混合物蒸气压等于外压时，液态混合物开始沸腾，此时系统的温度即为该组成下液态混合物的沸点。下图为恒定p下，T-x-y图（沸点组成图） Tb(B) T B A Tb(A) 气相 液相 x2 x1 x3 y1 y2 y3 T-y T-x g?l xB 理想液态混合物的T-x图 2. 理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图） 在T-x图上，气相线在液相线之上。混合物的沸点不是单一的温度点,而是沸程. T B A xB TA* TB* 气相 液相 t1 t2 t3 x2 x1 x3 y1 y2 y3 加热器 理想活塞 p? p? 2. 理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图） pB*（T） p B A p? 108?C 100?C 92?C 84?C T B A xB x1 x1 x2 x2 x3 x3 x4 x4 2. 理想液态混合物在定压下的T-x图（沸点组成图） xB p T p A B TB* TA* pB* pA* 气 气 气 液 液 T-p-x图 T-p-x图 A：对拉乌尔定律发生正偏差 pA pA*xA B：对拉乌尔定律亦发生正偏差 pB pB*xA A：对拉乌尔定律发生负偏差 pA pA*xA B：对拉乌尔定律亦发生负偏差 pB pB*xA 正偏差 和负偏差 A B xB p （a） p-x图 A B x