32-二组分系统气液平衡相图课件.ppt

1、1将吉布斯相律应用于将吉布斯相律应用于二组分系统二组分系统(C=2)f=2 24 1，f3 最多最多3个独立变量个独立变量(T,p,该相组成该相组成)2，f2 3，f1 4，f0 最多最多4个相平衡共存个相平衡共存(无变量无变量)指定温度指定温度,则有则有压力压力-组成图组成图;指定压力指定压力,则有则有温度温度-组成图组成图.f=3 -2 二组分系统气二组分系统气-液平衡相图液平衡相图 f =3-2二组分系统二组分系统按液态互溶情况按液态互溶情况分类：分类：（a）完全互溶 l(A+B)g(A+B)（b）部分互溶 l(A+B)g(A+B)l(A+B)（c）完全不互溶 lB g(A+B)lA3气

2、气-液平衡时蒸气液平衡时蒸气总压总压p与与液相组成液相组成xB的关系的关系:又又故得故得xA1xB以以p对对xB作图作图,可得一直线可得一直线,即压力即压力-组成图上的组成图上的液相线液相线.仅对理想液态混合物仅对理想液态混合物,液相线为液相线为直线直线.B*BA*ABAxpxpppp A*AAxpp B*BB,xpp 1.理想液态混合物系统理想液态混合物系统压力压力-组成图组成图 g pyA yBpA pBxA xB l T一定一定理想液态混合物的理想液态混合物的气气-液平衡液平衡A和和B均满足均满足 pB=p*B xB 在温度在温度T下两相平衡时下两相平衡时,由拉乌尔定律由拉乌尔定律设组分

3、设组分A和和B形成理想液态混合物形成理想液态混合物(见图见图).4气气-液平衡时液平衡时气相组成气相组成 yB 与与 液相组成液相组成 xB的关系的关系:由分压定律有由分压定律有 yB=pB/p=pB*xB/p yA=pA/p=pA*(1-xB)/p (yB+yA=1)若若pB*p pA*,则则 yB xB,yA xB yB xB易挥发易挥发可用精馏的方法分离可用精馏的方法分离25精馏分离原理精馏分离原理0.00.20.40.60.81.0*Bt*Atl(A+B)g(A+B)C6H5CH3(A)C6H6(B)xByBt/140120801000.00.20.40.60.81.0t3t2t1t4

4、t5 图图 3-13 精馏分离原理精馏分离原理塔顶温度比塔底低，塔顶温度比塔底低，塔顶得到易挥发组分，塔顶得到易挥发组分，塔底得到难挥发组分塔底得到难挥发组分26 wB=0.95xB=0.897图图 3-10 H2O(A)-C2H5OH(B)系统的系统的 沸点沸点-组成图组成图0.00.20.40.60.81.0*Atg(A+B)H2O(A)C2H5OH(B)xByBt/12010060800.00.20.40.60.81.0p=101325Pa78.15l(A+B)*BtxB=0.897yB=0.89727杠杆规则杠杆规则*Atl(A+B)g(A+B)t/*Btg(A+B)l(A+B)xBp

5、一定一定ABgklgBylBxxB 图图 3-12 杠杆规则杠杆规则BgBlBBlgxxyxnnkglknnlg28若已知系统的物质的总量若已知系统的物质的总量 n（总总），），则可则可列如下联立方程，解得列如下联立方程，解得 n（l），），n（g）：n（l）+n（g）=n（总总）(1)BgBlBB)l()g(xxxxnn(2)杠杆规则适用于任何两相平衡系统杠杆规则适用于任何两相平衡系统应用杠杆规则，可求出两平衡相的物质的量的比（或应用杠杆规则，可求出两平衡相的物质的量的比（或质量比）质量比）29 例例1.A，B二组分在液态完全互溶，已知液体二组分在液态完全互溶，已知液体B在在80 C下蒸气压

6、力为下蒸气压力为101.325 kPa，气化焓为，气化焓为30.76 kJmolmol-1-1。组分。组分A的正常沸点比组分的正常沸点比组分B的正常沸点高的正常沸点高10 C。在。在101.325kPa下将下将8 mol A和和2 mol B混合加热到混合加热到60 C产生第一个气泡，其组成为产生第一个气泡，其组成为yB B=0.4=0.4，继续在，继续在101.325 kPa下恒压封闭加热到下恒压封闭加热到70 C，剩下最后一滴，剩下最后一滴液其组成为液其组成为xB B=0.1=0.1。将。将7 mol B和和3 mol A气体混合，气体混合，在在101.325 kPa下冷却到下冷却到65

7、C产生第一滴液体，其组产生第一滴液体，其组成为成为xB B=0.9=0.9，继续定压封闭冷却到，继续定压封闭冷却到55 C时剩下最后一时剩下最后一个气泡，其组成为个气泡，其组成为yB B=0.6=0.6。（1）画出此二组分系统在）画出此二组分系统在101.325kPa下的沸点下的沸点一组成图，并标出各相区；一组成图，并标出各相区；30解：（1）见右图：t/p=101.325kPa10040ABxB010.40.8608031 （2）8 mol B 和 2 mol A 的混合物在 101.325 kPa，65 时，求平衡气相的物质的量；求平衡液相中组分 B 的活度和活度因子(系数)；此混合物能否

8、用简单精馏的方法分离为纯 A 组分与纯 B 组分？为什么？（2）系统点组成为8.0288XB217.09.08.09.0)()g(总nnmol52mol282)()(）（总ngn气相为 5mol；t/p=101.325kPa10040ABxB010.40.8608032 xB=0.9，yB=0.7 组分组分B在在65 C 时的蒸汽压为：时的蒸汽压为：BBBB*xppyf K3381K3531C80C65mVapBBRHpp46510K353K338molKJ3148K353K338molkJ1076301113则 p*B(65C)=63.6kPa解：BB*BB*BBxfpapp33 aB=f B xB B=1.239=1.239 0.9=1.1 239.1kPa6.639.0kPa325.1017.0Bf 因图中有恒沸点，单纯用精溜方法只能得到纯B及恒沸混合物而不能得到纯A。