双组分溶液的气液平衡课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,返回,武汉理工大学化工原理电子课件,第五章 蒸馏,Distillation,第五章 蒸馏 Distillation,1,1.,均相物系的分离,混合物可分为非均相物系和均相物系,。,非均相物系的分离前面已经讲过；,均相物系的分离条件是必须造成一个两相物系，然后依据物系中不同组分间某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移，以达到分离的目的。,1.均相物系的分离 非均相物系的分离前面已,2,分离的目的：,浓缩：除去溶剂；,纯化：除去杂质；,分离：将混合物分成两种或多种目的产物；,反应促进：把化学反应或生化反应的产物连续取出，以提高反应速率。,分离的目的：浓缩：除去溶剂；,3,2.,蒸馏,物质在相间的转移过程称为传质（分离）过程,。,化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取和干燥,蒸馏是利用物系中各组分的挥发度差异来过到分离目的,沸点低的组分称为易挥发组分，高的为难挥发组分,2.蒸馏 化学工业中常见的传质过程有蒸馏、,4,3.,蒸馏分离的特点,G=,H-T,S W,min,=,G,蒸馏操作需要消耗大量的能量，流程简单,蒸馏操作既可用于气体混合物的分离，也可用于液体混合物甚至是固体混合物的分离,蒸馏操作有时需要高压、高真空、高温或低温条件,3.蒸馏分离的特点蒸馏操作需要消耗大量的能量,5,4.,蒸馏过程的分类,按生产方式分为间歇蒸馏和连续蒸馏,按蒸馏方式分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等,按操作压强分为常压、减压、加压蒸馏,按待分离混合物中组分数不同分为双组分和多组分蒸馏,4.蒸馏过程的分类按生产方式分为间歇蒸馏和连,6,5,.,1,双组分溶液的气液相平衡,5.,1.1,双组分理想物系的气液平衡,5.,1.2,双组分非理想物系的气液平衡,5.1双组分溶液的气液相平衡 5.1.1 双组分理想物系的,7,5.1,双组分溶液的气液平衡,5.1.1,双组分理想物系的气液平衡,一、相律,在物理化学中，我们学习过相律，即：,式中,F,自由度数；,C,独立组分数；,相数。,对双组分的气液相平衡，由相律知其自由度数为,2,。,5.1 双组分溶液的气液平衡5.1.1 双组分理想物系,8,二、双组分理想物系的气液平衡函数关系,所谓理想物系，即指液相为理想溶液，遵循拉乌尔定律；气相为理想气体。,拉乌尔定律：,p,A,0,、,p,B,0,为溶液温度下纯组分,A,和,B,的饱和蒸气压,可查有关手册或由下面安托因方程求得：,二、双组分理想物系的气液平衡函数关系拉乌尔定律：pA0、p,9,当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和：,由式,5-2,和,5-4,得：,当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气,10,相平衡常数,当总压不变时，相平衡常数,K,并非常数，随温度变化,挥发度与相对挥发度,挥发度：,相平衡常数 当总压不变时，相平衡常数K并非常数，随温度,11,对双组分溶液，气相遵循道尔顿分压定律，则：,相对挥发度：,上式称为气液相平衡方程。,越大，分离越容易。,对双组分溶液，气相遵循道尔顿分压定律，则：相对挥发度：上式,12,三、双组分理想溶液的气液平衡相图,温度,-,组成（,t-x-y),图,图,5-1,苯,甲苯混合液的,t-x-y,图,三、双组分理想溶液的气液平衡相图 温度-组成（t-x,13,x-y,图,图,5-2,苯,甲苯混合液的,x-y,图,x-y图 图5-2 苯甲苯混合液的x-y图,14,注意,：,上述的平衡曲线是在恒定的压强（总压为,1atm,）,下测得的。对同一物系而言，混合液的平衡温度愈高,，各组分间挥发度差异愈小，即相对挥发度,愈小，,因此蒸馏压强愈高，平衡温度随之升高，,减小，分,离变得愈难，反之亦然。但实验也表明，在总压变化,范围为,20-30%,下，,x-y,平衡曲线变动不超过,2%,，因此在,总压变化不大时，外压对平衡曲线的影响可以忽略。,注意：上述的平衡曲线是在恒定的压强（总压,15,5.1.2,双组分非理想物系的气液平衡,一、非理想物系,化工生产中遇到的物系大多为非理想物系。,液相为非理想溶液，气相为理想气体,；,液相为理想溶液，气相为非理想气体；,液相为非理想溶液，气相为非理想气体。,非理想物系可能有以下几种情况：,5.1.2 双组分非理想物系的气液平衡液相为非理想溶液，气,16,乙醇,-,水溶液为典型的非理想溶液：,图,5-3,常压下乙醇,水溶液的,x-y,图,乙醇-水溶液为典型的非理想溶液：图5-3 常压下,17,