雙組分溶液的氣液平衡.ppt

第五章 蒸餾 Distillation,1. 均相物系的分離 混合物可分為非均相物系和均相物系。,非均相物系的分離前面已經(jīng)講過(guò)； 均相物系的分離條件是必須造成一個(gè)兩相物系，然后依據(jù)物系中不同組分間某種物性的差異，使其中某個(gè)組分或某些組分從一相向另一相轉(zhuǎn)移，以達(dá)到分離的目的。,分離的目的：,濃縮：除去溶劑； 純化：除去雜質(zhì)； 分離：將混合物分成兩種或多種目的產(chǎn)物； 反應(yīng)促進(jìn)：把化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)的產(chǎn)物連續(xù)取出，以提高反應(yīng)速率。,2. 蒸餾 物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過(guò)程稱為傳質(zhì)（分離）過(guò)程。,化學(xué)工業(yè)中常見(jiàn)的傳質(zhì)過(guò)程有蒸餾、吸收、萃取和干燥 蒸餾是利用物系中各組分的揮發(fā)度差異來(lái)過(guò)到分離目的 沸點(diǎn)低的組分稱為易揮發(fā)組分，高的為難揮發(fā)組分,3. 蒸餾分離的特點(diǎn) G=H-TS Wmin=G,蒸餾操作需要消耗大量的能量，流程簡(jiǎn)單 蒸餾操作既可用于氣體混合物的分離，也可用于液體混合物甚至是固體混合物的分離 蒸餾操作有時(shí)需要高壓、高真空、高溫或低溫條件,4. 蒸餾過(guò)程的分類,按生產(chǎn)方式分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾 按蒸餾方式分為簡(jiǎn)單蒸餾、平衡蒸餾、精餾和特殊精餾等 按操作壓強(qiáng)分為常壓、減壓、加壓蒸餾 按待分離混合物中組分?jǐn)?shù)不同分為雙組分和多組分蒸餾,5.1雙組分溶液的氣液相平衡,5.1.1 雙組分理想物系的氣液平衡,5.1.2 雙組分非理想物系的氣液平衡,5.1 雙組分溶液的氣液平衡,5.1.1 雙組分理想物系的氣液平衡 一、相律 在物理化學(xué)中，我們學(xué)習(xí)過(guò)相律，即：,式中F自由度數(shù)； C 獨(dú)立組分?jǐn)?shù)； 相數(shù)。,對(duì)雙組分的氣液相平衡，由相律知其自由度數(shù)為2。,二、雙組分理想物系的氣液平衡函數(shù)關(guān)系 所謂理想物系，即指液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律；氣相為理想氣體。,拉烏爾定律：,pA0、 pB0為溶液溫度下純組分A和B的飽和蒸氣壓 可查有關(guān)手冊(cè)或由下面安托因方程求得：,當(dāng)溶液沸騰時(shí)，溶液上方的總壓等于各組分的蒸氣壓之和：,由式5-2和5-4得：,相平衡常數(shù),當(dāng)總壓不變時(shí)，相平衡常數(shù)K并非常數(shù)，隨溫度變化,揮發(fā)度與相對(duì)揮發(fā)度,揮發(fā)度：,對(duì)雙組分溶液，氣相遵循道爾頓分壓定律，則：,相對(duì)揮發(fā)度：,上式稱為氣液相平衡方程。越大，分離越容易。,三、雙組分理想溶液的氣液平衡相圖,溫度-組成（t-x-y)圖,圖5-1 苯甲苯混合液的t-x-y圖,x-y圖,圖5-2 苯甲苯混合液的x-y圖,注意：,上述的平衡曲線是在恒定的壓強(qiáng)（總壓為1atm） 下測(cè)得的。對(duì)同一物系而言，混合液的平衡溫度愈高 ，各組分間揮發(fā)度差異愈小，即相對(duì)揮發(fā)度愈小， 因此蒸餾壓強(qiáng)愈高，平衡溫度隨之升高，減小，分 離變得愈難，反之亦然。但實(shí)驗(yàn)也表明，在總壓變化 范圍為20-30%下，x-y平衡曲線變動(dòng)不超過(guò)2%，因此在 總壓變化不大時(shí)，外壓對(duì)平衡曲線的影響可以忽略。,5.1.2 雙組分非理想物系的氣液平衡 一、非理想物系 化工生產(chǎn)中遇到的物系大多為非理想物系。,液相為非理想溶液，氣相為理想氣體； 液相為理想溶液，氣相為非理想氣體； 液相為非理想