双组分理想溶液气液相平衡

双组分理想溶液气液相平衡1拉乌尔定律根据溶液中同分子间的与异分子问的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律(Raoult’sLaw)，即：式中 p——溶液上方组分的平衡分压，Pa；p0——同温度下纯组分的饱和蒸气压，Pa；x——溶液中组分的摩尔分率。(下标A表示易挥发组分，B表示难挥发组分)为简单起见，常略去上式中的下标，习惯上以x表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以（1-x）表示难挥发组分的摩尔分率；以y表示气相中易挥发组分的摩尔分率，(1-y)表示难挥发组分的摩尔分率。2相律相律表示平衡物系中的自由度数、相数及独立组分数间的关系，即：式中 F——自由度数；C——独立组分数；φ——相数。式中的数字2是假定外界只有温度和压强达两个条件可以影响物系的平衡状态。对两组分的气液平衡物系，其中组分数为2，相数为2，而可以变化的参数有四个，即温度t、压强P、一组分在液相和气相中的组成x和y(另一组分的组成不独立)，故：由此可知，两组分气液平衡物系中只有两个自由度，即在t、P、x和y四个变量中，任意确定其中的二个变量，此平衡状态也就确定了。又若固定某个变量(例如外压)，则仅有一个独立变量，而其它变量部是它的函数，因此两组分的气液平衡可以用一定压强下的t—x(或y)或x—y的函数关系或相图来表示。3两组分气－液相平衡图（1）（泡点）关系式液相为理想溶液，服从拉乌尔定律： 气相为理想气体，符合道尔顿分压定律：混合液沸腾的条件是各组分的蒸汽压之和等于外压，即纯组分的蒸汽压与温度的关系式可用安托因方程表示，即故与的关系为非线性关系，已知求用上式很方便，但是已知求泡点要用试差法（迭代法）求。（2）（露点）关系式指定用上述方法求出后用道尔顿分压定律求，即（3）图图SEQ图\*ARABIC6t-x-y图图SEQ图\*ARABIC6t-x-y图此图的的特点如下：两端点A与B.端点A代表纯易挥发A组分（），端点B代表纯难挥发B组分（）。。两线：线为泡点线，泡点与组成有关；线为露点线，露点与组成有关。3区：线以下为过冷液体区；线以上为过热蒸汽区；在与 线之间的区域为气液共存区，在此区域内气液组成与是成平衡关系，气液两相的量符合杠杆定律。只有设法使体系落在汽液共存区这才能实现一定程度的分离。例如将组成为的过冷溶液加热至C点，产生第1滴气泡，故C点所对应的温度称为泡点，气泡组成为，维持加热升温至G点，溶液部分汽化，气相组成为F（点），液相部分分离，与成平衡关系，G点所对应的温度为气液相的平衡温度；反之将组成为的过热混合气体冷却至D点，第1滴冷凝液出现，D点所对应的温度为露点，液滴组成为，继续冷却至G点气相部分冷凝，液相组成为，气相组成为，，，故部分冷凝亦可实现一定程度的分离。由此可见，将液体混合物进行一次部分气化的过程，只能起到部分分离的作用，因此这种方法只适用于要求粗分或初步加工的场合。显然，要使混合物中的组分得到几乎完全的分离，必须进行多次部分气化和部分冷凝的操作过程。（4）图SEQ图\*ARABIC7相平衡曲线在蒸馏计算中广泛应用的是一定总压下的图。因，故在任一下总是，相平衡曲线必位于对角线上方。若平衡曲线离对角线越远，越有利于精馏分离。注意：曲线上各点对应不同的温度。、值越大，泡、露点温度越低。图SEQ图\*ARABIC7相平衡曲线（5）相对挥发度和相平衡方程相对挥发度纯组分的饱和蒸汽压只能反映纯液体挥发性的大小。某组分与其它组分组成溶液后其挥发性将受其它组分的影响。溶液中各个组分的挥发性大小应该怎样表达才符合实际情况呢？对了，要用各组分的平衡蒸汽分压与其液相的摩尔分数的比值，即挥发度表示。挥发度，在蒸馏中表示分离难易程度要用两组分挥发度之比，称为相对挥发度相对挥发度相平衡方程此式表示互成平衡的气液两相组成间的关系，称为相平衡方程。如能得知值，便可算出气液两相平衡时易挥发组分浓度的对应关系。对理想溶液，将拉乌尔定律带入的定义式可得图SEQ图\*ARABIC8相对挥发度为定值的相平衡曲线即理想溶液的值仅依赖于各纯组分的性质。纯组分的饱和蒸汽压、均系温度的函数，且随温度的升高而加大，因此原则上随温度（也即随）而变化。但与温度的关系较或单独与温度的关系小得多，因而可在操作的温度范围内取一平均的相对挥发度并将其视为常数，这样利用相平衡方程就可方便地算出平衡关系。换句话说相平衡方程仅对为常数的理想溶液好用。图SEQ图\*ARABIC8相对挥发度为定值的相平衡曲线那么怎么取的平均值呢？为常数时，溶液的相平衡曲线如REF_Ref