二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)測定

1、，淖3怨省吃化工專業(yè)實驗實驗名稱：二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)測定學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工092班姓名：蘆亞婷學(xué)號006指導(dǎo)教師：王劍鋒日期：2012年5月14日一、實驗?zāi)康? .了解和掌握用雙循環(huán)汽液平衡器測定二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)的方法。2 .了解締合系統(tǒng)汽一液平衡數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方法，從實驗測得的T-p-x-y數(shù)據(jù)計算各組分的活度系數(shù)。3 .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。4 .掌握二元系統(tǒng)氣液平衡相圖的繪制。二、實驗原理以循環(huán)法測定氣液平衡數(shù)據(jù)的平衡雖多，但基本原理相同，如圖1所示。當(dāng)體系達到平衡時，兩個容器的組成不隨時間變化，這時從A和B兩容器中取

2、樣分析，即可得到一組平衡數(shù)據(jù)。蒸氣循環(huán)線蒸氣冷凝器凝液加熱液體液體循環(huán)線喝淤血"喘原理圖每一組分化學(xué)位也相等,當(dāng)達到平衡時，除了兩相的溫度和壓力分別相等外,即逸度相等，其熱力學(xué)基本關(guān)系為：fLfV1ii0ipyiifiXi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，fip0從而得出低壓下氣液平衡關(guān)系式為：0PV=YPiXi式中，p體系壓力（總壓）；Pi0一純組分i在平衡溫度下的飽和蒸汽壓，可用Antoine公式計算;Xi、yi一分別為組分i在液相和氣相中的摩爾分率；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pyii0XiPi計算出不同組成下的活度系數(shù)。本實驗中活

3、度系數(shù)和組成關(guān)系采用Wilson方程關(guān)聯(lián)。Wilson方程為：ln7=ln(xi+Ai2X2)+X2(X112x2又221x121ln聿=一ln(X2+Aixi)+xi(X221X1X1J)12X2Wilson方程二元配偶函數(shù)A2和及1采用非線性最小二乘法,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m2/、2F=(y實y計)j(y2實y2計)jj1由二元氣液平(6)三、主要儀器設(shè)備與實驗裝置流程圖1 .平衡釜一臺2 .阿貝折射儀一臺3 .超級恒溫槽一臺4 .50-100十分之一的標(biāo)準(zhǔn)溫度計一支5 .所用試劑(無水甲醇、異丙醇)為分析純試劑6 .1ML注射器十支、5ML注射器三支。圖2

4、小氣液平衡釜示意圖1磨口；2氣相取樣口；3氣相貯液槽；4連通管；5緩沖球；6回流管；7平衡室；8鐘罩；9溫度計套管；10液相取樣口；11液相貯液槽；12提升管;13沸騰室；14加熱套管；15真空夾套；16加料液面1、測11組二元系統(tǒng)氣液平衡標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。實驗室大氣壓值取。2、平衡釜內(nèi)加入一定濃度的甲醇-異丙醇溶液，并沒過注射器針頭。打開冷卻水，接通電源。開始時加熱電流給到，五分鐘后給到，以平衡釜內(nèi)液體沸騰，冷凝回流液控制在每秒12滴。穩(wěn)定回流約15min,以建立平衡狀態(tài)。3、到平衡后，記錄溫度計的讀數(shù)，用微量注射器分別取兩相樣品，用阿貝折射儀測定其折射率。4、注射器從釜中取出2ml混合溶液，然后加

5、入等量的一種純物質(zhì)，重新加熱建立平衡。加入哪種物料，視上一次平衡組成而定，以免各實驗點分布不均，重復(fù)實驗5次。5、實驗完畢，關(guān)掉電源和水源，處理實驗數(shù)據(jù)。五、實驗數(shù)據(jù)處理(1)數(shù)據(jù)處理甲醇密度=0.792g/ml甲醇摩爾質(zhì)量=32g/mol異丙醇密度尸ml異丙醇摩爾質(zhì)量=60g/mol表1二元系統(tǒng)氣液平衡標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)甲醇的體積分?jǐn)?shù)甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)折射率10010090807060504030201000表2實驗測定混合液兩相平衡數(shù)據(jù)組號平衡溫度折射率甲醇氣相摩爾分?jǐn)?shù)yi甲醇液相摩爾分?jǐn)?shù)xi氣相液相12345查資料得，列表如下:表3組分ABC異丙醇根據(jù)安托尼(Antoine)公式，lg(Ps/kPa尸

6、A-B/(C+t/C),求得異丙醇在各溫度下飽和蒸汽壓。甲醇的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)由已知數(shù)據(jù)用內(nèi)插法求得。列表如下：表4各溫度下組分的飽和蒸汽壓溫度/C甲醇的飽和蒸汽壓PS/kPa異丙醇的飽和蒸汽PS/kPa計算不同組成下的活度：已知兩個配偶系數(shù)分別為A2=0,Ai=1,由式(4)和(5)求得ln和ln0再根據(jù)pyisxiPi可求得yi0所得數(shù)據(jù)如下表:表5各組分氣相摩爾分?jǐn)?shù)的計算值溫度/C1*氣相甲醇計算值yi氣相異丙醇計算值y2mF(yi實yi計)2(y2實力計)2(0.7640.84722(0.2360.42692(0.75260.83512ji22_22(0.24740.45362(0.74

7、540.810§2(0.25460.4846)2(0.62650.83212_222(0.37350.5075)2(0.61510.797)2(0.38490.5765)20.27988(2)氣相組成實驗值與計算值的比較(3)溫度組成圖t-x-y(甲醇)六、實驗結(jié)果與討論1. 影響氣液平衡測定準(zhǔn)確度的因素：答：1)阿貝折射儀的儀器誤差；2)阿貝折射儀的讀數(shù)誤差；3)氣液平衡時間的判定誤差；4)實驗器材的氣密性；5)取樣時存在的誤差等。2. 誤差產(chǎn)生的原因：答：1)儀器本身存在的誤差；2)數(shù)據(jù)處理時有效值的取值存在誤差；3)用針筒取液體時存在主觀誤差；4)實驗所給的溶液的純度存在誤差。七、思考題1、實驗中怎樣判斷氣液兩相已達到平衡答：氣液兩相達平衡時，回流滴下來的液體速率平穩(wěn)，大約在每秒1-2滴，且在一段時間內(nèi)溫度維持不變。2、影響氣液平