双组分溶液的气液平衡.ppt

第五章 蒸馏 Distillation,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。,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。,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,3.蒸馏分离的特点G=H-TS Wmin=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,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,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。,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：,pA0、pB0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：,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：,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：,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。,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,x-y图,图5-2 苯甲苯混合液的x-y图,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。,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：,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,