[工学]9章-相律与相图1.ppt

第9章 相律与相图 9.2 单元系相图 9.3 二元系的气-液平衡相图 9.3 二元系的气-液平衡相图 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 1. 理想二元溶液的 p –x 图 p-x-y 图 这是 p-x 图的一种，把液相组成 x 和气相组成 y 画在同一张图上。A和B的气相组成yA和yB的求法如下： p与yB呈非线性关系 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 1. 理想二元溶液的 p –x 图 p-x-y 图 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 1. 理想二元溶液的 p –x 图 如果 ，则 ，即易挥发的组分在气相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。 在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。在液相线之上，体系压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区。 在气相线之下，体系压力低于任一混合物的饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区。 在液相线和气相线之间的梭形区内，是气-液两相平衡。 中南大学 1. 理想二元溶液的 p –x 图 T-p-x图： 把p-x图和T-x图合在一起，就得到T-p-x三维图。 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 2. 实际二元溶液的 p –x 图 由于某一组分本身发生分子缔合或A、B组分混合时有相互作用，使体积改变或相互作用力改变，都会造成某一组分对拉乌尔定律发生偏差，这偏差可正可负，可大可小。 如图，是对拉乌尔定律发生正偏差的情况，虚线为理论值，实线为实验值。真实的蒸气压大于理论计算值。 （1）正（负）偏差都不大 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 2. 实际二元溶液的 p –x 图 （1）正（负）偏差都不大 把对应的气相组成线也画出来，则得到对应的p-x(y)图，这时液相线已不再是直线。 发生负偏差的情况与之类似，只是真实的蒸气压小于理论计算值，液相线也不是直线。 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 2. 实际二元溶液的 p –x 图 （2）正偏差很大在p-x图上有最高点 A B l g xB→ p pA* pB* g+ l M g+ l p – xB 曲线出现极(大)值 点M， M点处 yB = xB， M点之左， yB xB， M点之右， yB xB， 中南大学 9.3.1 蒸气压-组成图 2. 实际二元溶液的 p –x 图 （3）负偏差很大在p-x图上有最低点 A B l g xB→ p pA* pB* g+ l M g+ l p – xB 曲线出现极(小)值 点M， M点处 yB = xB， M点之左， yB xB， M点之右，yB xB， 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 外压为大气压力，当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸点。某组分的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。 T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。T-x图可以从实验数据直接绘制。也可以从已知的p-x图求得。 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 右图为已知的苯与甲苯在4个不同温度时的 p-x 图。在大气压力处作一水平线，与各不同温度时的液相组成线分别交在x1，x2，x3 和 x4各点，代表了组成与沸点之间的关系，即组成为x1的液体在381K时沸腾，余类推。 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 将组成与沸点的关系标在下一张以温度和组成为坐标的图上，就得到了T-x图。 将x1 ，x2，x3和x4的对应温度 连成曲线就得液相组成线。 和 分别为甲苯和苯的沸点。显然 越大， 越低。 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 用 的方法求出对应的气相组成线。 在T-x图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区。 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 对实际二元溶液，在p-x图上有最高点者，在T-x图上就有最低点，这最低点称为最低恒沸点（minimum azeotropic point）。 处在最低恒沸点时的混合物称为最低恒沸混合物（Low-boiling azeotrope）。它是混合物而不是化合物，它的组成在定压下有定值。改变压力，最低恒沸点的温度也改变，它的组成也随之改变。 属于此类的体系如水-乙醇等。在标准压力下，其最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57? 。 中南大学 9.3.2 沸点-组成图 乙醇—水 体系在不同压强下的恒沸点 压强(Pa) 恒沸温度(K) 恒沸组成(w乙%) 9332.6 —— 100 12652.3 306.5 99.5 17291.9