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