第8章 流体相平衡.ppt

基团贡献法用得比较普遍的是UNIFAC法。其特点可以归纳如下： （１）理论上是以UNIQUAC方程为基础。 （２）基团参数基本上与温度无关。 （３）此法可用在加压条件下汽液平衡数据的推算，压力应为1MPa以下。 （４）此法不仅能用于汽液平衡数据推算，还能用于液液平衡、气液平衡、无限稀释活度系数，过量焓和固液平衡等数据的推算。 8.6.2 基团贡献法估算相平衡 Thank you 化工热力学 汽液平衡 2 相平衡基础 1 第8章　流体相平衡 液液平衡 4 气液平衡 3 基团贡献法估算相平衡 6 液固平衡和气（汽）固平衡 5 8.1 相平衡基础 1 2 相平衡的判据 Gibbs相律 3 状态方程法处理相平衡 2 活度系数法处理相平衡 3 两类相平衡处理方法的比较 由热力学第二定律知，在定温和定压且只做膨胀功时，封闭系统必然存在着，得 式（8-3）表明，当 大于 时，有物质转移发生，且这是个不可逆过程。当达到相平衡时，在宏观上不再有物质传递，因此 若有π个相，N个组分，则上式可写成通式 由此可得出重要的结论：在相平衡时，除了两（多）相的温度和压力必须相等外，各相中任一组分的化学位也必须相等，这就是相平衡的判据。 8.1.1 相平衡的判据 相律是多组分多相系统所共同遵守的普遍规律，由Gibbs于1875年提出。它揭示出平衡系统的自由度F、组分数C、相数π之间的关系，即自由度F为 式（8-5）即为Gibbs相律。 8.1.2 Gibbs相律 以汽液平衡为例。根据式（8-4）的相平衡判据，有 将组分逸度系数的定义式（7-42）分别用于汽、液两相，则 或 式中，K称为汽液平衡比或分配系数。式（8-7a）或式（8-7b）常用于高压流体流体相平衡的计算，实际上也能用于计算中、低压或常压下的流体流体相平衡。 8.1.3 状态方程法处理相平衡 汽液平衡比可表示为 如何从饱和蒸气的逸度经过压力校正来计算的思路，将其进一步公式化，经过简单的推导，可得 若压力对 的影响不大，则式（8-11）可写成 8.1.4 活度系数法处理相平衡 8.1.4 活度系数法处理相平衡 8.1.5 两类相平衡处理方法的比较 8.2 汽液平衡 1 2 相平衡处理方法的简化 二元汽液平衡相图 3 汽液平衡计算类型 4 活度系数法计算汽液平衡 5 状态方程法计算汽液平衡 6 热力学一致性检验 （1）最简单的方程——Raoult定律 （2）改进的Raoult定律 （3）仅假设饱和蒸气为理想气体时得到的方程 （4）仅忽略Poynting因子时得到的方程 （5）假设液体的摩尔体积不随温度和压力变化时的方程 （6）假设液体的摩尔体积仅随温度变化时的方程 （7）假释汽、液相都是理想溶液时得到的方程 （8）严格的热力学方程 8.2.1 相平衡处理方法的简化 8.2.1 相平衡处理方法的简化 8.2.2 二元汽液平衡相图 （1）一般正偏差系统 （2）一般负偏差系统 （3）最大压力共沸点系统 （4）最低压力共沸点系统 8.2.2 二元汽液平衡相图 按照指定N个独立变量的方案不同，汽液平衡的常见计算类型有５种： 等温泡点 等压泡点 等温露点 等压露点 等温闪蒸 8.2.3 汽液平衡计算类型 8.2.4 活度系数法计算汽液平衡 假定有N个组分的混合物，已知系统的压力p和液相组成 ，需要计算平衡温度T和汽相组成 。 8.2.5 状态方程法计算汽液平衡 8.2.6 热力学一致性检验 8.3 气液平衡 1 2 含超临界组分系统的热力学 用状态方程计算气液平衡 8.3.1 含超临界组分系统的热力学 根据吉布斯杜亥姆方程，可以得到非对称归一化的溶质活度系数表达式 上式称克利巧夫斯基伊琳斯卡娅方程。 8.3.2 用状态方程计算气液平衡 超临界流体萃取是一项已有工业应用的绿色、高效分离技术，其在天然产物中有效成分的提取、热敏性物质的分离及微量杂质的脱除等方面应用广泛。当前，在超临界流体萃取技术的基础上，还发展了诸如超临界流体膨胀、抗溶剂结晶、表面清洗和干燥等多种新兴技术，统称为超临界流体过程技术。此外，随着当前对离子液体（一种室温下为液体的有机熔融盐，几乎没有蒸汽压）研究和开发的深入，将超临界CO2流体和离子液体这两种绿色溶剂结合在一起来处理反应和（或）分离物系的思路业已提出，这既为高压气液平衡研究和应用提供新的切入点，也提出了新的挑战。 8.4 液液平衡 1 2 部分互溶系统的热力学 液液平衡相图 3 4 液液平衡计算 物质的萃取和分配 ——液液平衡的应用 8.4.1 部分互溶系统的热力学 8.4.2 液液平衡相图 在求算定温下二元系统共存的液相组成时，有４个未知数、 、 、 、 等，要列出４个方程才能