化学分离过程课件(Chen Hongfang，刘家奇系列)第二章单阶段平衡过程.ppt

第二章 单级平衡过程;简单精馏塔;内容： ;第二章 单级平衡过程;第一节 相平衡;2.1.1 相平衡条件 一、相平衡条件 相平衡：由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理 平衡而共存状态。 热力学上看—物系的自由焓最小 动力学上看—相间表观传递速率为零 ;相平衡条件：;引入逸度系数 ： ;汽液平衡关系式：;2.液液平衡;二、相平衡常数和分离因子 定义：;三、用 表示平衡关系;2.1.2 相平衡常数的计算;一、状态方程法;推导略;(2-16)推导：;（2—15）、（2—16）适用于气、液、固相，是计算 的普遍化方法。 ;1.用Van der waals方程计算;将（2—15）积分后代入以上结果：;步骤：; ● i=1时求汽相逸度系数；i=2时求液相逸度系数。 汽相：用y求a、b 液相：用x求a、b ●(1)式有三个根;2.用维里方程计算;;● 为简单流体 的对比第二维里系数，计算：; 二元常数 的平均值;由（2—16）：;∴由（2—16）：;用（2—31）解的步骤： 1.用状态方程〈4〉求Vt (两个根返回)、 检验： 〈 4〉式有实根，取大根，否则用（2—30）求取。 2.由（2—31）求;3.采用R—K方程计算;R—K方程：;RK方程的另一种形式：;计算方法： 1.由〈6〉计算ZM 三个根：求气体（ ）取 求液体（ ）取 2.由〈7〉求;作业： P51：3题（只求 ） ;二、活度系数法;1.基准态逸度;（1）可凝性组分基准态 取基准态：;的计算：;;（2）不凝性组分基准态 取基准态：;（3）溶液基准态 取基准态： 溶质：属不凝性组分，定义基准态 溶液：属可凝性组分，定义基准态 ————不对称性标准化方法;2.液相活度系数;;发展阶段： ★20世纪初：问题集中于溶液的非理想性从何而来？ 二种观点：1.Van Laar认为分子的吸引与排斥 2. Dolezalek认为分子间相互作用能，如缔合 争论了五年之久，由于van der Waals力的提出，1占优势、2被埋没，出现了：Van Laar；Margules方程。 ★1964年：化学热力学的发展 由 提出 ，Wohl对历年公式加以总结，并推广到多元。 ★1964年：Wilson提出局部组成新概念，并得到发展。 出现了Wilson方程、NRTL方程、UNQAC方程…。;1.Wohl型经验关系式;2.由局部组成概念建立的半经验方程;NRTL方程： 适用于部分互溶体系，液液平衡体系 。 缺点：引入第三参数 ，其计算由组分化学性质估计（ =0.2～0.4）。 UNIQUAC方程： 复杂 优点：1.仅用二个调整数 ， 后即可用于液液 体系。 2.参数随T变化很小。 3.主要浓度变量为 ，并非 ，因此还可用于 大分子（聚合物）溶液。;三、活度系数法计算汽液平衡常数的简化形式;各种简化形式： 1.汽相是理想气体，液相是理想溶液。 ——完全理想系; 2.汽相是理想气体，液相是非理想溶液。; 3.汽液相均为理想溶液。; 4.汽相为理想溶液,液相为非理想溶液。;例2—1：计算乙烯的相平衡常数 实验值： 已知：T=311K P=344.2kPa Tc=282.4K Pc=5034.6kPa 解：1.按理想气体、理想溶液计算 2.汽液均按理想溶液计算 A.逸度系数法 B.列线图法 ;例2—2：计算混合物相平衡常数（甲醇