化工单元操作 精馏气液相平衡 精馏气液相平衡0.ppt

1. 对温度-组成图的影响 压力提高，混合物的泡点和露点温度升高，引起泡点曲线及露点曲线上移，且两曲线相对靠拢 压力升高，混合物的泡点和露点温度差减小，气液平衡的两相区缩小，即混合物中各组分挥发能力的差异减小 导致蒸馏过程中的传质推动力下降，对蒸馏过程的分离不利 五、总压对气液相平衡的影响 压强提高，相对挥发度变小，蒸馏分离变得困难； 反之，总压降低，物系就容易分离。 2. 对气-液相平衡图的影响 五、总压对气液相平衡的影响 谢 谢! 授课人：张佳佳 蒸馏过程中伴随着液体的气化和气体的冷凝过程，即气、 液两相是共存的；因此气液相平衡是蒸馏过程的热力学基 础，它能判断过程进行的可能性。 什么是理想物系？ 液相—--是理想溶液—---遵循拉乌尔定律 气相—--是理想气体—---遵循理想气体状态方程 精馏气液相平衡 1. 相律：平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数之间的关系当影响物系平衡状态的外界因素只有温度和压强两个因素时： 式中，C ----独立组分数，Ф---- 相数 二元物系的气液相平衡，独立组分数为2（A和B两个组分），相数为2（气、液两相），所以： F=2-2+2=2 一、二元蒸馏中相律的应用 2. 独立变量：二元物系的气液相平衡，涉及的独立变量有温度t、压力p、气液相组成yA、xA（易挥发组分A的摩尔分率） F=2，任意确定其中两个变量，其平衡状态随之确定 3. 相图 ：t一定，F=1，P 与组成（x，y）存在一一对应关系 P一定，F=1，t 与组成（x，y）存在一一对应关系 在蒸馏操作中，通过测量温度来实现对组成的控制。 P-x相图，t-x-y相图 一、二元蒸馏中相律的应用 回顾：吸收过程的气液相平衡关系 1. 亨利定律——在一定温度和平衡状态下，稀溶液上方溶质的平衡分压与其在液相中的摩尔分数成正比： PA* = E x 适用于稀溶液中的挥发性溶质 2. 拉乌尔定律——蒸馏过程的气液相平衡 适用于稀溶液中的溶剂及理想液态混合物中的任一组分 二、拉乌尔定律 3. 理想溶液：两组分（A+B）的性质相近、液相内相同分子间的作用力（A-A、B-B）与不同分子间的作用力（A-B）相近 理想溶液的气液相平衡遵循拉乌尔定律 拉乌尔定律——在一定温度下，气液两相达到平衡时，溶液上 方气相中任意组分所具有的分压值，等于该组分在纯态时、相 同温度下的饱和蒸汽压与该组分在 液相中的摩尔分数之乘积， 二、拉乌尔定律 4. 讨论：拉乌尔定律表示了理想溶液在达到相平衡时气相分压与液相组成之间的关系 （1）t一定，PA0、 PB0一定，气相分压与液相组成成正比； （2）液相组成一定时，气相分压与饱和蒸汽压成正比。 二、拉乌尔定律 与液相成平衡的蒸气总压 P 为A、B的蒸气分压之和： 省略下标，以x表示易挥发组分（A组分）的摩尔分数，得： 1. 压强组成图（p-x 图） 三、双组份理想物系的气液相平衡 t 一定，饱和蒸气压为定值，上式表示一定温度下，总压P与液相组成x之间的一一对应关系，绘图： 1.0 t一定 (PB0) A(PA0) B 0 C x ① x =0, p=pB0；x=1, p=pA0 ∴ pB0 p pA0 ② OA代表 BC代表 三、双组份理想物系的气液相平衡 2. 温度组成图（t－y－x图） 表示总压 P 一定下，温度 t 与组成 x、y 之间的对应关系 当各组分分压之和等于溶液上方的总压时，溶液沸腾，即 该式称为泡点方程，表示平衡物系的温度和液相组成的关系。在一定压强下，液体混合物开始沸腾产生第一个汽泡的温度，称为泡点温度（简称泡点），由此可确定 t－x 图。 ～ f ( t ) 三、双组份理想物系的气液相平衡 当气相为理想气体时： 该式称为露点方程。表示平衡物系的温度与气相组成的关系。在一定的压强下，混合气体冷凝时开始出现第一个液滴时的温度，称为露点温度（简称露点）。由此可确定 t－y 图。 ～ f ( t ) 三、双组份理想物系的气液相平衡 t-x-y 图 两端点：A点：x=1 A组分的沸点 B点：x=0 B组分的沸点 两条线： t-x关系曲线：平衡时液相组成x与泡点温度之间的关系； 泡点线或饱和液体线 t-y关系曲线：平衡时气相组成y与露点温度之间的关系； 露点线或饱和蒸气线 三个区域： 液相区 气相区 两相区 ①识图 三、双组份理想物系的气液相平衡 设有x＝0.4的苯－甲苯混合物，初始状态为过冷液体，处于图中的F点（tF）。现保持总压不变，