《化工单元操作技术》课件-气液相平衡分析

气液相平衡分析主讲老师：钟彩霞目录Contents01双组分理想溶液的气液相平衡02气液平衡相图Part.1双组分理想溶液的气液相平衡双组分理想溶液的气液相平衡一、理想物系液相：理想溶液—遵循拉乌尔定律气相：理想气体—遵循道尔顿分压定律两组分混合时既无热效应又无体积效应，这种溶液称为理想溶液。理想溶液在达平衡时气相分压与液相组成之间的关系遵循拉乌尔定律。双组分理想溶液的气液相平衡二、拉乌尔定律在一定温度下，气液两相达到平衡时，气相中组分的分压等于该组分在溶液同温度下的饱和蒸汽压与其溶液中的摩尔分数之乘积。由道尔顿分压定律，溶液上方气相总压P为:轻组分A（易挥发）：重组分B（难挥发）：双组分理想溶液的气液相平衡二、拉乌尔定律——泡点方程

——露点方程式中：

——同温度下纯A、B组分的饱和蒸汽压，kPa；

——液相中、气相中A组分的摩尔分数；

——操作压强，kPa。双组分理想溶液的气液相平衡例：已知在不同温度下苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据列于下表中，试利用表中的数据计算当操作压强为101.3Kpa，体系达平衡时各温度下气、液两相中苯的摩尔分数。温度t/K353.2357361365369373377381383.4101.3113.6127.6143.4160.5179.2199.3222.1233.04044.450.757.665.774.583.493.8101.3双组分理想溶液的气液相平衡解：以第二组数据为例（温度357K、苯的饱和蒸汽压113.6kPa、甲苯的饱和蒸气压44.4kPa），计算气液相平衡时苯的摩尔分数。温度t/K353.2357361365369373377381383.410.820.660.510.380.260.160.06010.920.830.720.600.460.300.130同理可求得其他温度下气液两相平衡数据，列于下表。双组分理想溶液的气液相平衡三、相对挥发度挥发度——组分挥发的难易程度，用“

”表示。相对挥发度——混合液中易挥发组分与难挥发组分的挥发度之比，用“

”表示。双组分理想溶液的气液相平衡三、相对挥发度用相对挥发度表示的相平衡方程：结论：当

时，两组分挥发度相等，无法用普通蒸馏法进行分离；当

时，气相浓度大于液相浓度，可以用普通蒸馏法分离，且α越大、越容易分离。Part.2气液平衡相图气液平衡相图1、t-x-y图两条曲线：t-x曲线：液相组成与泡点间的关系，称泡点曲线、饱和液体线；t-y曲线：气相组成与露点间的关系，称露点曲线、饱和蒸气线。气液平衡相图1、t-x-y图三个区域：t-x线下方：液相区（或冷液区）；t-y线上方：气相区（或过热蒸气区）；t-x,t-y线之间：气液两相同时存在，并互成平衡，且都处于饱和状态，称气液共存区（或两相区）。气液平衡相图1、t-x-y图分析：结论：在某一温度下，气相线始终在液相线之上，气液达到平衡时，y＞x；只有在两相区才能对混合液实行有效的分离。K→N：全部汽化（组成不变）N→K：全部冷凝（组成不变）K→G：部分汽化（组成变）N→G：部分冷凝（组成变）双组分理想溶液t-x-y图气液平衡相图2、x-y图01气相组成y＞液相组成x，故平衡曲线在对角线之上。02平衡曲线离对角线越远，表示气液两相浓度差异越大，混合液越容易分离。03互成平衡的气液组成点落在x-y曲线上，因为该曲线是由气液平衡数据绘制出的。04

气液平衡相图压力对气液平衡的影响当总压增加时，t-x-y图中气相线与液相线上移；当总压在难挥发组分临界压强之下、易挥发组分临界压强之上，则气、液两相区变小；若总压在两组分的临界压强之上，则气液两相区消失。气