气液相平衡方面的基础知识汇总.doc

气 液 相 平 衡 相是指系统的某一部分具有相的物理和化学性质，具有相同的组成，并且与另外的相以一定的边界隔开。出现在世有产品里的大多数的相相是液态烃和气相。水也是普遍存在的另一个液态相。在给定的系统里，当描述变化的变量随着时间和位置的改变而保持恒定时，液态烃、气相和水这些相将会平衡共存。而决定平衡状态的主要变量是系统的温度，压力和组分。 对于设计表面分离装置和改进组分模型，不同相能够共存的条件是非常值得考虑并且具有实践价值的重要问题。这些计算的类型是以平衡常数的原理为基础的。 平衡常数 一给定组分的平衡常数是指组分的气相的摩尔分数yi与液相摩尔分数xi之比。在数学上，它们的关系是 (5----1) 在(100磅/)的压力下，Raoult和Dalton的定律为对于理想溶液方法提供了一个预测平衡常数的简化的方法。Raoult定律是指多组分系统中单一组分所产生的局部压力等于它的液相摩尔分数与该祖父的气相压力的乘积即= (5----2) ------组分i的局部压力，磅/) ------组分i的气相压力，磅/) ------组分i的液相摩尔分数 Dalton定律是指某一组分的局部压力等于它的气相摩尔分数与系统的总压力的乘积，即=P (5----3) P------系统总压力，磅/ 在平衡状态下，根据上面的定律可知，被某一组分气相作用产生的局部压力必须与该液相作用产生的局部压力平衡。因此，将描述两大定律的方程结合得=P ,整理以上关系式并代入平衡常数定义式得 /=/P= (5----4) 这个方程表明对理想溶液，不管烃类混合物的组分如何，平衡常数仅仅有体现系统压力和温度的作用。（第一章表明，组分的气相压力有体现温度的作用。） 现阶段，介绍并给以下的术语下定义是很有必要的。 ------给定的烃类混合物中组分i的摩尔分数， n ------烃类混合物的总摩尔数， ------液相的摩尔总数， ------气相的摩尔总数。 由定义可知， (5----5) 这个方程表明系统总的摩尔数与气相的摩尔数和液相的摩尔数之和是相等的。 已知组分的物质平衡的结果： =+ (5----6) 在这里 ------组分i在系统里的总摩尔数， ------组分i在液相里的总摩尔数， ------组分i在气相里的总摩尔数。 也根据摩尔百分数的定义，我们可以写成 =1 (5----7) =1 (5----8) =1 (5----9) 以烃类混合物的一摩尔为基础进行全部的相平衡计算是方便的，即n=1。该假设简化方程（5----5）和（5----6）为 + =1 (5----10) =+ (5----11) 联合方程（5----4）和（5----11）以便从方程（5----11）中消掉得到 =+ ，解出的值 = /(+) (5----12) 通过联合（5----11）和（5----4）方程消掉也能从（5----11）中求出的值，得到 =/(+) （5----13） 再联合（5----12）和（5----8）及（5----13）和（5----9）方程得 =/(+)=1 (5----14) =/(+)=1 (5----15) 已知 - =0, 即 /(+)-/(+)=0, 那么 /(+)=0, 以(1-)代替得 =