第5章 相平衡-2013.ppt

各章之间的联系 第 五 章 为什么？ 血液中的氧为何总是维持一定量？ 茶叶为何有肥皂味？ 要命的装修！ 为何在高度污染的河流中，鱼肉中多氯联苯（ PCB ）未过量，但鱼肝中PCB却大大超标？ 节能减排为何难？ 化工原理中精馏塔塔板数的确定依据是什么？ 怎样使废掉的老油井起死回生？ 相平衡!!! 我们生活在一个混合物的世界里——我们呼吸的空气、吃的食物以及汽车里的汽油都是混合物，我们随处都可发现生活与由不同化学物质组成的材料有关。 我们做的许多事都涉及物质从一种混合物到另一种混合物的转化， 例如：在肺部，空气中的氧气溶入血液中，而二氧化碳则离开血液进入空气； 在咖啡壶里，水溶性的成分从咖啡颗粒中浸出进入水中； 有的人领带被肉汁弄脏，他会用清洁剂溶解并除去油渍。 在这些普通的日常经历以及生理学、家庭生活、工业等方面的许多例子中，都有一种物质从一相到另一相的转化，这是因为当两相相互接触时，它们倾向于交换其中的成分直至各相组成恒定。这时，我们就说这些相处于平衡状态。 两个相的平衡组成通常有很大的不同，正是这种差别使我们可以利用蒸馏、萃取和其它的相接触操作来分离混合物。 ——J.M.Prausnize《流体相平衡的分子热力学》 第五章 内容 § 5.1 相平衡基础 § 5.2 互溶系统的汽液平衡计算通式 § 5.3汽液平衡 § 5.4 汽液平衡数据的热力学一致性检验 *§5.5 溶液的稳定性与液液平衡 * §5.6 其他类型的相平衡 相平衡的概念 相平衡（ Phase Equilibrium） 两相相互接触时，它们倾向于交换其中的成分直到各相组成恒定。则此时的相即处于平衡状态。 汽液平衡（VLE）——精馏 气液平衡（GLE）——吸收分离 液液平衡（LLE） ——萃取 固液平衡（SLE） ——结晶 相平衡讲的就是物系组成（x，y）与T、p 间的关系。 本章主要内容即为T、p 、xi，yi间的相互推算。 §5.1.3 低压下二元汽液平衡相图 汽液平衡体系的类型——与理想体系的偏差 § 5.2 互溶系统的汽液平衡计算通式 汽液平衡的两种计算方法： 状态方程法（逸度系数法） §5.3 活度系数与组成关系式 §5.3.2 Wohl型方程 3.如何得到模型参数A12和A21？ 习题2.乙醇(1)和苯(2)的恒沸混合物(X1=0.488)，在常压下沸点为68.24 ℃，在此温度下，乙醇和苯的饱和蒸汽压PS1=0.660atm， PS2=0.680atm，计算在此温度下（1） van Laar方程常数A12，A21（2） X1=0.1时的活度系数γ1，γ2。 §5.3.3基于局部组成概念的方程式 1.局部组成的概念 2.局部组成方程 ----Wilson 方程 (1964) Wilson Eq与Wohl型Eq的基础不同 由Wilson模型计算甲醇-甲基乙基酮体系的相平衡数据 §5.3.4 基团贡献模型 （1）基团贡献法模型原理 基团贡献法是将物质（纯物质或混合物）的物性看成由构成该物质的分子中各个基团对物性贡献的总和。由有限的基团，去推算未知体系的物性。 （2）UNIFAC模型 UNIFAC(Universal Quasi Chemical Functional Group Activity Cofficient) 工程上需解决的VLE计算类型 §5.3.2 低压下泡、露点计算 §5.3.2 低压下泡、露点计算 1 泡点压力计算 二元系统泡点压力与汽相组成的计算框图 3 泡点温度计算 例4 丙酮（1），乙腈（2）和硝基甲烷（3）体系 可按完全理想系处理，各组分的饱和蒸汽压方程 式中蒸汽压单位为kPa,温度单位为℃。 (1)已知 t=70 ℃ y1=0.50 y2=0.30 y3=0.20 求P和xi 。 (2)已知 P=80kPa x1=0.30 x2=0.45 x3=0.25 求T和yi 。 计算至 课堂思考题 1)写出用活度系数法表示的部分理想系汽液平衡方程及适用特点。 2)试写出一种二元体系实验测定Van laar 方程活度系数模型参数的方法及步骤。 作业：P154：4-28, 30, 31, 34 泡点T具体计算方法: §5.3.3 中压下泡、露点计算 逸度系数的计算 http://www.cheng.cam.ac.uk/~pjb10/thermo/mixture.html 2.泡点压力计算——已知 T ，xi，求P，yi 方法与前三种差不多。 §5.3.4 烃类系统的K值法和闪蒸计算 烃类系统的K值法 K值法就是用yi=Kixi描述汽液平衡关系的方法。 K