化工原理第六章2

2023/2/56.12.1理想溶液的氣液相平衡6.2.2t-x-y圖和x-y6.2.3揮發(fā)度與相對揮發(fā)度6.2.4非理想溶液的氣液相平衡6.2雙組分溶液的氣液相平衡6.2.1理想溶液的氣液相平衡理想物系液相為理想溶液，遵循拉烏爾定律氣相為理想氣體，遵循道爾頓分壓定律

在一定溫度下氣液達到平衡時溶液上方某組分的蒸汽分壓等于該組分在該溫度下的飽和蒸汽壓乘以它在溶液中的摩爾分數(shù)2023/2/5一、用飽和蒸汽壓表示氣液平衡關(guān)系

對理想溶液，且省略x下腳標A，由拉烏爾定律得當(dāng)溶液沸騰時，溶液上方的總壓等于各組分的蒸氣壓之和

可由Antoine方程計算或從手冊中查

——由拉烏爾定律表示的氣液平衡關(guān)系泡點方程露點方程2023/2/56.2.2t-x-y圖和x-y1.溫度—組成

圖

兩條線三個區(qū)三種點2023/2/5表示混合液的平衡溫度和液相組成之間關(guān)系，t-x線。露點線表示混合液的平衡溫度和氣相組成之間的關(guān)系，t-y線，泡點線兩條線2023/2/5過熱蒸汽區(qū)兩相區(qū)冷液相區(qū)三個區(qū)2023/2/5●●●沸點（boilingpoint）●●泡點（bubblepoint）x越大，易揮發(fā)組分的含量越高，泡點溫度越低。

●●露點（dewpoint）y越大，易揮發(fā)組分含量越高，露點溫度越低。

2023/2/5t汽液兩相處于平衡時，兩相溫度相同，此時，氣相組成大于液相組成；當(dāng)氣液兩相組成相同時，氣相露點溫度總是高于液相的泡點溫度。

2023/2/5壓強對t-x-y圖的影響p↑沸點t↑，氣液平衡整個上移，氣液平衡區(qū)變窄，分離困難2023/2/5EtExFxEyEt-x-y圖與蒸餾原理2023/2/52.x-y

圖平衡線位于對角線的上方，平衡線偏離對角線愈遠，表示該溶液愈易分離。2023/2/5對角線y=x為輔助曲線

x-y曲線上各點具有不同的溫度；平衡線離對角線越遠，揮發(fā)性差異越大，物系越易分離。2023/2/5壓力對x-y圖的影響壓力增加，平衡線靠近對角線，分離難度大但如果總壓變化在20%-30%內(nèi)，x-y平衡線的變動不大于2%，所以總壓變化不大時，其影響可忽略。蒸餾過程多采用x-y圖2023/2/5（補充）p-x圖：表示一定溫度下蒸氣壓P與組成X的關(guān)系由以橫坐標為X，縱坐標為P作圖2023/2/55、該圖一定是右側(cè)高、左側(cè)低由圖可得：1、易揮發(fā)組分xA↑則p↑；難揮發(fā)組分xB↑則p↓。2、溶液的飽和蒸汽壓介于兩組分純物質(zhì)蒸汽壓之間，即3、如果t↑，則直線上移4、如果外壓P固定，則分壓線與外壓線的交點即表示在該外壓下，溶液沸騰時的組成2023/2/56.2.3揮發(fā)度和相對揮發(fā)度1.揮發(fā)度對純液體，揮發(fā)度指該液體在一定溫度下的飽和蒸汽壓對混合液，揮發(fā)度為組分在蒸氣中分壓和與之平衡的液相中的摩爾分率之比2023/2/5對于理想溶液：

對于非理想溶液：

2.相對揮發(fā)度溶液中易揮發(fā)組分的揮發(fā)度與難揮發(fā)組分的揮發(fā)度之比，用α表示。

2023/2/5相對揮發(fā)度的數(shù)值可由實驗測得

對理想溶液：理想溶液中組分的相對揮發(fā)度等于同溫度下兩組分的泡和蒸汽壓之比。當(dāng)t變化時，兩者的變化不大，一般可將α視為常數(shù)，計算時可取操作溫度范圍內(nèi)的平均值。

2023/2/5若操作壓強不高，氣相遵循道爾頓分壓定律

——氣液平衡方程

2023/2/5由

知，時，

組分A較B易揮發(fā)，可以用蒸餾方法分離時，揮發(fā)度差異愈大，愈有利于蒸餾操作。

時，不能用普通蒸餾的方法分離混合液。

α可作為混合液能否用蒸餾方法分離以及分離難易程度的判據(jù)。2023/2/5壓強對相平衡關(guān)系的影響當(dāng)P↑則液相分子進入氣相需要更大的動力，因此氣化變得不易。如要保持相同的揮發(fā)性能，P↑則需要t↑；如果溫度不變則揮發(fā)性能隨P↑而下降.P↑α不變，則需t↑t不變，則y↓6.2.4兩組分非理想物溶液的氣液相平衡非理想物系的幾種情況：1、液相為非理想溶液，氣相為理想氣體；2、液相為理想溶液，氣相為非理想氣體；3、液相為非理想溶液，氣相為非理想氣體。溶液中各組分的平衡分壓與拉烏爾定律發(fā)生偏差非理想溶液2023/2/5非理想溶液最低恒沸點

如：乙醇－水，正丙醇－水最高恒沸點

如：硝酸－水，氯仿－酮正偏差溶液

負偏差溶液

極大正偏差溶液：t-xt-y正偏差溶液：x=0.894，最低恒沸點，78.15℃2023/2/5

2．負