二元氣液相平衡數(shù)據(jù)的測定

1、2-2二元氣液相平衡數(shù)據(jù)的測定（驗證性實驗）氣液相平衡關(guān)系是精餾、吸收等單元操作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著化工生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有氣液平衡數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能滿足需要。許多物質(zhì)的平衡數(shù)據(jù)很難由理論計算直接得到，必須由實驗測定。平衡數(shù)據(jù)實驗測定方法有兩類，即直接法和間接法。直接法中又有靜態(tài)法、流動法和循環(huán)法等。其中循環(huán)法應(yīng)用最為廣泛。若要測定準(zhǔn)確的氣液平衡數(shù)據(jù)，平衡釜是關(guān)鍵?，F(xiàn)已采用的平衡釜形式有多種，且各有特點，應(yīng)根據(jù)待測物系的特征選擇適當(dāng)?shù)母?。用常?guī)的平衡釜測定平衡數(shù)據(jù)，需樣品量多，測定時間長。本實驗用的小型平衡釜主要特點是釜外有真空夾套保溫，可觀察釜內(nèi)的實驗現(xiàn)象，且樣品用量少，達(dá)到平衡速度快，因而實驗時間短

2、。 一實驗?zāi)康?測定正己烷正庚烷二元體系在101.325kPa下的氣液平衡數(shù)據(jù)。2通過實驗了解平衡釜的構(gòu)造，掌握氣液平衡數(shù)據(jù)的測定方法和技能。3應(yīng)用ilson方程關(guān)聯(lián)實驗數(shù)據(jù)。 二實驗原理以循環(huán)法測定氣液平衡數(shù)據(jù)的平衡釜類型雖多，但基本原理相同，如圖所示。當(dāng)體系達(dá)到平衡時，兩個容器的組成不隨時間變化，這時從和兩容器中取樣分析，即可得到一組平衡數(shù)據(jù)。 蒸汽循環(huán)線 液體循環(huán)線圖平衡法測定氣液平衡原理圖當(dāng)達(dá)到平衡時，除兩相的溫度和壓力分別相等外，每一組分化學(xué)位也相等，即逸度相等，其熱力學(xué)基本關(guān)系為： （1）常壓下，氣相可視為理想氣體，；再忽略壓力對流體逸度的影響， 從而得出低壓下氣液平衡關(guān)系式為：

3、pyi=i （2）式中，p體系壓力（總壓）； 純組分i在平衡溫度下的飽和蒸汽壓，可用Antoine公式計算； xi、yi分別為組分i在液相和氣相中的摩爾分率； i組分i的活度系數(shù)由實驗測得等壓下氣液平衡數(shù)據(jù)，則可用 （3）計算出不同組成下的活度系數(shù)。 本實驗中活度系數(shù)和組成關(guān)系采用Wilson方程關(guān)聯(lián)。Wilson方程為： ln1=ln(x1+12x2)+x2( ) （4） ln1=ln(x2+21x1)+x1( ) （5）Wilson方程二元配偶函數(shù)12和21采用高斯牛頓法，由二元氣液平衡數(shù)據(jù)回歸得到。目標(biāo)函數(shù)選為氣相組成誤差的平方和，即= （6） 三實驗裝置和試劑 1平

4、衡釜一臺。平衡釜的選擇原則：易于建立平衡、樣品用量少、平衡溫度測定準(zhǔn)確、氣相中不夾帶液滴、液相輸送不返混及不易爆沸等。本實驗用雙循環(huán)的小型平衡釜，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖雙循環(huán)平衡釜示意圖2氣相色譜儀一臺。350100十分之一的標(biāo)準(zhǔn)溫度計一支。4所用試劑（正庚烷、正己烷）為分析純試劑。 四實驗步驟 1開啟色譜儀。色譜條件：固定相采用80100目HDG203，柱長1m，柱徑2mm，柱溫為110，熱導(dǎo)池檢測器。 2測定物料純度。用在20下折光率或色譜分析檢測。 3測溫套管中倒入甘油，將標(biāo)準(zhǔn)溫度計插入套管中，并在溫度計露出介質(zhì)部分中間固定一支溫度計。 4將100ml針筒與系統(tǒng)相連，抽出或打入一定量氣

5、體，控制系統(tǒng)壓力為101.325kPa。 5在干燥的平衡釜內(nèi)加入一定濃度的正己烷正庚烷溶液約20ml。打開冷卻水，接通電源。開始時緩慢加熱，冷凝回流液控制在每秒滴。穩(wěn)定地回流約20min,以建立平衡狀態(tài)。 6達(dá)到平衡后停止加熱，用微量注射器分別取兩相樣品，用色譜分析測定其組成。 7取樣后用5ml注射器從釜中取出4ml溶液，然后加入同量的一種純物料，重新建立平衡。加入何種物料，視上一次平衡溫度而定，以免各實驗點分布不均。 五實驗數(shù)據(jù)處理將實驗測得的平衡數(shù)據(jù)以表格形式列出；用Wilson方程求得配偶參數(shù)，再求出氣相組成，并與實驗值進(jìn)行比較。有實驗值和計算值作出溫度組成圖（t-x-y圖）。 六思考題1實驗中怎樣判斷氣液兩相已達(dá)到平衡？2影響氣液平衡測定準(zhǔn)確度的因素有那些？3為什么要確定模型參數(shù)，對實際工作有何作用？參考文獻(xiàn)1 J Gmehing.VLE Data Collect