雙組分溶液氣液平衡

1、第五章 蒸餾 Distillation11. 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； 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。2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。32. 蒸餾物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過程稱為傳質(zhì)（分離）過程。 化學(xué)工業(yè)中常見的傳質(zhì)過程有蒸餾、吸收、萃取和干燥 蒸餾是利用物系中各組分的揮發(fā)度差異來過到分離目的沸點(diǎn)低的組分稱為易揮發(fā)組

2、分，高的為難揮發(fā)組分43. 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54. 蒸餾過程的分類按生產(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65.1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75.1 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

3、學(xué)中，我們學(xué)習(xí)過相律，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。8二、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：9 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： 10 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：11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。12

4、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13 x-y圖 圖5-2 苯甲苯混合液的x-y圖14注意： 上述的平衡曲線是在恒定的壓強(qiáng)（總壓為1atm）下測得的。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。155.1.2 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；液相為非理想溶液