[工学]化工分离第二章1.ppt

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[工学]化工分离第二章1

第二章 单级平衡 过程 §2.1 相平衡 例题 2、活度系数法 纯组分i的逸度(fiL) 纯液体组分i的逸度(fiL) 2、液相活度系数 ?i: 各种简化形式: 问题: (2)气相为理想气体,液相为非理想溶液 (3)气相为理想溶液,液相为理想溶液 (4)气相为理想溶液,液相为非理想溶液 气液平衡系统分类及气液平衡常数的计算 状态方程法与活度系数法的比较 计算在0.1013MPa和378.47K下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系,当x=0.3125,x=0.2978,x=0.3897时的的K值。汽相为理想气体,液相为非理想溶液。并与完全理想系的K值比较。 已知三个二元系的Wilson方程参数。 在T=378.47K时液相摩尔体积为: 及 要求大家掌握的内容: (1)相平衡的判据; (2)相平衡的表示方法; (3)相平衡常数的两种计算方法; (4)标准态逸度的选取。 组分i在液相中的活度系数。 纯组分i在温度为T时的饱和蒸汽压。 组分i在温度为T、压力为Pis时的逸度系数。 纯组分i的液态摩尔体积。 组分i在温度为T、压力为P时的气相逸度系数。 3. 活度系数法计算相平衡常数的简化形式 (1)气相为理想气体,液相为理想溶液: 化简得: 1 1 1 1 Ki仅与T和P有关,与溶液组成无关。特点是气相服从道尔顿定律,液相服从拉乌尔定律。 什么样的情况下可将气相看作理想气体,液相看作理想溶液呢? 低压不易液化的气体,压力一般10atm(是否容易液化,如果易液化则有偏差)可视作理想气体; 非常相似的物质(分子大小和形状相近,分子间相互作用力近似相等)组成的溶液接近理想溶液。例如苯、甲苯二元混合物。 化简得: 1 1 1 Ki不仅与T和P有关,还与溶液组成xi有关。 低压下的大部分物系,如醇,醛、酮与水形成的溶液属于这类物系。 汽相为理想溶液 (实际气体的理想混合物), 实际气体的理想混合物: 相同分子间作用力与相异分子间 作用力相同, 气体混和时体积具有加和性。 此混合气体符合路易斯-兰德尔规则 = = = L i i L i L i i L i i f x f f x f ? 1 ? g 化简得: ?iV 1 Ki仅与T和P有关,与溶液组成无关。 化简得: ?iV Ki与T、P和液相组成xi有关,与气相组成无关。 not exist Real gas Ideal solution Ideal gas Real solution Ideal solution Liquid Gas Summary 1.需用其他的方法获得液体的 偏摩尔体积(在计算高压汽 液平衡时需要此数据) 2.对含有超临界组分的系统应 用不够方便,必须引入亨利 定律 3.难以在临界区内应用 1.简单的液体混合物的模型 已能满足要求 2.温度的影响主要表现在fiL 上而不在?i上 3.对许多类型的混合物,包 括聚合物、电解质系统都 能应用 活度 系数法 1.没有一个状态方程能完全适 用于所有的密度范围 2.受混合规则的影响很大 3.对于极性物质、大分子化合 物和电解质系统很难应用 1.不需要基准态 2.只需要P-V-T数据,原则 上不需有相平衡数据 3.可以应用对比状态理论 4.可以用在临界区 状态 方程法 缺点 优点 方法 4、烃类系统相平衡常数的近似估计 P-T-K列线图 烃类系统的汽液两相均较接近于理想溶液, ∴ =f (T, P) P-T-K 列线图是 Deprister 以 BWR 状态方程为基准绘制而成 见图2-1 (a) 、图2-1 (b) 例: 乙烯-乙烷精馏塔,某塔板温度为-16℃,P=21atm, 求该板 Ki 及汽液组成(P-T-K 图) 适用于0.8 – 1MPa(绝压)以下的较低压区域 注意 T、P 对Ki 的影响 由图2-1 (b) =1.18 = 0.78 又 1 1 解: P=21atm=2127.3 KPa 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 与实验值相近 例2—2:计算混合物相平衡常数(甲醇-水) 实验值:K1=1.381 K2=0.428 T=71.29℃ P=0.1013MPa 已知:1.B11、B22、B12、BM (

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