化工原理概述双组分溶液的气液相平衡.ppt

2020/3/18 （ 2 ）在相同温度下，不同液体的饱和蒸气压不同。 液体的挥发能力越大，其饱和蒸气压就越大 。 【 例如 】 25 ℃时，乙醇（ A ）、水（ B ）的饱和蒸气 压分别为： p A 0 ＝ 7.86kPa p B 0 ＝ 3.17kPa 【 结论 】 饱和蒸气压是表示液体 挥发能力 的属性之 一 。 2020/3/18 （ 3 ）液体 混合物 在一定温度下也具有一定的 蒸气压 ，但其中各组分的蒸气压（ 分压 p A ）与其单独存在 时的 饱和蒸气压 （ p A 0 ）不同。 （ 4 ）对于二组分 混合物 ，由于 B 组分的存在，使 A 组 分在气相中的蒸气分压 比其在纯态时的饱和蒸气压 要小 。 0 A p p ? A B p p p ? ? 2020/3/18 2 、饱和蒸气压的获取 （ 1 ）通过实验测定； （ 2 ）由各种数据手册查找。 苯（ A ）和甲苯（ B ）的饱和蒸汽压表 101.3 86.0 74.3 63.3 54.0 46.0 40.0 p B 0 ， kPa 240.0 204.2 179.2 155.7 135.5 116.9 101.3 p A 0 ， kPa 110.6 105.0 100.0 95.0 90.0 85.0 80.1 温度 ，℃ 【 特点 】饱和蒸气压随 温度升高而增大 。 2020/3/18 （ 3 ）在缺乏数据时，纯组分的饱和蒸气压与温度的 关系可以用 下列经验公式 表示【 安托因（ Antoine ） 方程 】： C t B A p ? ? ? 0 ln 式中 p 0 —— 纯组分液体的饱和蒸气压， kPa ； t —— 温度，℃（ K ）； A 、 B 、 C —— Antoine 常数。可由数据手册查得。 2020/3/18 苯与甲苯、乙苯的安托因常数表 组 分 A B C 苯 6.898 1206.35 220.24 甲苯 6.953 1343.94 219.58 乙苯 6.954 1421.91 212.93 2020/3/18 3 、理想物系 所谓理想物系是指液相和汽相应符合以下条件： （ 1 ） 液相 为理想溶液，遵循 拉乌尔定律 。 （ 2 ） 汽相 为理想气体，遵循 道尔顿分压定律 。 当总压不太高（一般不高于 10 4 kPa ）时汽相可视 为理想气体。 2020/3/18 【 有关说明 】 （ 1 ）理想物系的相平衡是相平衡关系中最简单的模 型，容易获得有关规律； （ 2 ）严格地讲， 理想溶液并不存在 ，故理想物系也 不存在； （ 3 ）对于 化学结构相似、性质极相近 的组分组成的 物系，如苯 — 甲苯、甲醇 — 乙醇、常压及 150 ℃以下 的 各种轻烃 的混合物，可 近似按理想物系处理 。 2020/3/18 【 结论 】在 x （ 液相组成 ）、 y （ 汽相组成 ）、 t （ 温 度 ）、 P （ 压强 ）四个变量中，只有两个是可以独立 变化的。 根据相律，平衡关系的自由度 F 为： 由于： K=2 Φ =2 ，故平衡物系的自由度 F =2 2 ? ? ? ? K F （ 1 ）蒸馏过程中汽液两相平衡时的特点 4 、 汽液平衡的关系 2020/3/18 表示相平衡关系通常可以采用以下 三种方法 ： （ 1 ）使用 气液相平衡数据表 ； （ 2 ）使用各种 相图 ； （ 3 ）使用 平衡关系式 。 （ 2 ）气液相平衡的表示方法 2020/3/18 （ 3 ）气液相平衡数据表 【 特点 】（ 1 ）直观。可直接由数据表读取 气、液相 组成与温度之间 的关系； （ 2 ）信息不齐全，数据不连续。 0 0 0.058 0.128 0.156 0.304 0.256 0.453 0.376 0.596 0.508 0.721 0.659 0.830 0.823 0.923 1.0 1.0 x y 110.6 108.0 104.0 100.0 96.0 92.0 88.0 84.0 80.1 t （℃） 苯－甲苯的气液相平衡数据 （ 101.3kPa ） 2020/3/18 t( ℃ ) 100 96.4 91.2 87.7 81.7 78.0 75.3 x 0 0.02 0.06 0.10 0.20 0.30 0.40 y 0 0.134 0.304 0.418 0.579 0.665 0.729 t( ℃ ) 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 x 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00 y 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.00 甲醇 — 水溶液平衡数据（ 101.3kPa ） 2020/3/18 【 结构 】在一