二元气液平衡数据测定.doc

化工专业实验报告采用三号黑体字，左对齐。数字和字母用Times New Roman字体。采用三号黑体字，左对齐。下同。实 验名 称： 二元系统气液平衡数据测定 学生名单序号用长号学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工091班 姓 名： 黄康康 学 号： 09402010128 序号： 26 同组者姓名： 董孝石 戴梨勇 孙吉群 指 导教 师： 周国权 日 期： 2012年3月19日 一、实验目的 1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。 2、了解缔合系统气液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。 4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。二、实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从和两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。当达到平衡时，除两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为： （1）常压下，气相可视为理想气体，；再忽略压力对流体逸度的影响， 从而得出低压下气液平衡关系式为：pyi=i （2）式中，p体系压力（总压）；纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算；xi、yi 分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；i组分i的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据，则可用 （3）计算出不同组成下的活度系数。 本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为：ln1=ln(x1+12x2)+x2( ) （4）ln1=ln(x2+21x1)+x1( ) （5）Wilson方程二元配偶函数12和21采用高斯牛顿法，由二元气液平衡数据回归得到。目标函数选为气相组成误差的平方和，即= （6）三、实验装置与流程示意图1平衡釜一台（平衡釜的选择原则：易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相输送不返混及不易爆沸等。本实验用双循环的小型平衡釜，其结构如图2所示）2阿贝折射仪一台3. 超级恒温槽一台450-100十分之一的标准温度计一支、0-50十分之一标准温度计一支5所用试剂（无水甲醇、异丙醇）为分析纯试剂6. 1ml注射器、5ml注射器三支四、实验步骤1、测五组二元系统气液平衡标准数据2、测温套管中倒入甘油，将标准温度计插入套管中，并将其露出部分中间固定一支温度计，对温度进行校正3、查整个系统的气密性，以保证实验装置具有良好的气密性，用与系统相连的100毫升针筒与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，硅油U型管中的两个液注差不变时（说明系统是密闭的），然后再通大气4、平衡釜内加入一定浓度的无水甲醇-异丙醇混合溶液约20-30ml，打开冷却水，安放好加热器，接通电源。开始时缓慢加热，冷凝回流液控制在每秒2 3滴。稳定地回流约15分钟，以建立平衡状态5、达平衡后，需要记录下温度计的读数，并用微量注射器分别取气相样品，测定其折射率，对照标准曲线得出汽相组成6、依次加入同量的一种纯物质5ml，重新建立平衡，实验重复5次7、实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据五、实验注意事项1、在注射纯物质时要缓慢注入以免溅出，不能用水洗涤仪器2、在温度维持恒定时要再加热5分钟保证确实达到平衡六、实验数据1、原始数据 2、数据处理表1：二元系统气液平衡标准数据甲醇摩尔分率异丙醇摩尔分率折光率1.001.33290.90.11.34110.80.21.34180.70.31.34900.60.41.35410.50.51.35870.40.61.36320.30.71.36820.20.81.37160.10.91.375201.01.3807由表一的数据做出如下直线图1 甲醇组成折光率标准图表2：实验测定混合液两相平衡数据及根据上图的数据查得如下表格温度/气相折射率气相甲醇的摩尔分率y1气相异丙醇的摩尔分率y2液相折射率液相甲醇的摩尔分率x1液相异丙醇的摩尔分率x270.801.34980.67380.32621.35840.48930.510771.311.35070.65450.34551.35950.46570.534371.521.35220.62230.37771.36040.44630.553771.891.35250.61590.38411.36250.40130.598772.201.35350.59440.40561.36300.46090.5391查表得表三如下：组分ABC无水甲醇7.20587 1582.271 239.726异丙醇6.86634 1360.183 197.593根据安托尼(Antoine)公式，lg(Ps/Kpa)=A-B/(C + t/)，求得各温度下饱和蒸汽压如下表：表4 各温度下组分的饱和蒸汽压温度/甲醇的饱和蒸汽压PS/Kpa异丙醇的饱和蒸汽PS/Kpa70.80129.253063.094571.31131.871364.323671.52132.949464.924871.89134.849065.983972.20136.440666.87134、计算不同组成下的活度假设两个配偶系数分别为12=1，21=2，由式(4)和(5)求得ln1和ln2，再根据可求得yi。所得数据如下表：表5 各组分气相摩尔分率的计算值 温度12气相甲醇计算值y1气相异丙醇计算值y270.800.83940.79410.51380.247671.310.82300.80850.48910.268971.520.80900.80620.46460.280571.890.77430.84710.40560.323972.200.81960.81140.49880.2831=0.8641七、实验分析与讨论1、结果讨论本次实验从结果来看，甲醇组成折光率的测定结果比较准确，制图的分布点成线性分布。最后甲醇气相组成的计算值和实验值比较存在一定的误差，实验所测数据比计算值大，实验过程