《分离过程相平衡》PPT课件.ppt

1、第二章 单级平衡过程,内容：,单级平衡过程,第一节 相平衡 第二节 多组分物系的泡点和露点计算 第三节 闪蒸过程的计算,第一节 相平衡,返回,2.1.1相平衡条件 2.1.2 相平衡常数的计算,返回,2.1.1 相平衡关系 一、相平衡条件 平衡：宏观上，系统性质随时间的变化为零。 相：凡物理状态和化学组成完全均一的部分，在热力学上称为相 相平衡：由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。 热力学上看物系的自由焓最小 动力学上看相间表观传递速率为零,相平衡条件：,引入逸度系数 ：,引入活度系数 ：,1.汽液平衡,汽液平衡关系式：,2.液液平衡,由（2-10）：,基准态相等,二、相平

2、衡常数和分离因子 定义：,精馏、吸收：称汽液相平衡常数 液液萃取：液液相平衡常数（或分配系数）,分离因子物理意义,三、用 表示平衡关系,2.2.2 相平衡常数的计算,一、状态方程法,由（213）：,以p为自变量： 式B,式B推导：,积分后得式B,1.用Van der waals（范德华）方程计算,Van der waals方程：,a、b为Van der waals常数,将式A积分后代入以上结果：,步骤：,i=1,i=1,i=i+1,Yes,No,2.用维里方程计算,维里方程的截断式：,恢复,恢复,二元常数 的平均值,二、活度系数法,由（210）：,恢复,1.基准态逸度,液相活度系数：,讨论：可

3、凝性组分基准态 不凝性组分基准态 溶液基准态,（1）可凝性组分基准态 取基准态：,的计算：,（2）不凝性组分基准态 取基准态：,2.液相活度系数,化工热力学提出：,1摩尔混合物的过剩自由焓,发展阶段： 20世纪初：问题集中于溶液的非理想性从何而来？ 二种观点：1.Van Laar认为分子的吸引与排斥 2. Dolezalek认为分子间相互作用能，如缔合 争论了五年之久，由于van der Waals力的提出，1占优势、2被埋没，出现了：Van Laar；Margules方程。 1964年：化学热力学的发展 由 提出 ，Wohl对历年公式加以总结，并推广到多元。 1964年：Wilson提出局部

4、组成新概念，并得到发展。 出现了Wilson方程、NRTL方程、UNQAC方程。,1.Wohl型经验关系式,Margules方程 Van Laar方程 SH方程 特点：简便，由于缺乏多元数据，因 此不能应用于多元。,2.由局部组成概念建立的半经验方程,Wilson方程： 三个优点：1.推算精度高。 2.对理想系偏离很大的物系也适宜。 3.无须多元实验值。 二个主要缺点； 1.不适用于部分互溶系与液液平衡系。 修正后可用 2. 曲线呈极值点时不适用。,NRTL方程： 适用于部分互溶体系，液液平衡体系 。 缺点：引入第三参数 ，其计算由组分化学性质估计（ =0.20.4）。 UNIQUAC方程：

5、复杂 优点：1.仅用二个调整数 ， 后即可用于液液 体系。 2.参数随T变化很小。 3.主要浓度变量为 ，并非 ，因此还可用于 大分子（聚合物）溶液。,三、活度系数法计算汽液平衡常数的简化形式,计算Ki的普遍化形式（用于严格计算）,各种简化形式： 1.汽相是理想气体，液相是理想溶液。 完全理想系,适用物系：p200kPa，分子结构十分相近的 组分溶液,特点：汽相服从道尔顿定律，液相服从拉乌尔定律，,2.汽相是理想气体，液相是非理想溶液。,适用物系：低压下，分子结构相差不大的组分溶液。 1,为正偏差溶液 1 ,为负偏差溶液,3.汽液相均为理想溶液。特点：汽相中组分i的逸度系数等于纯组分i在相同T、P下的逸度系数。,适用物系: 中压下烃类混合物.,4.汽相为理想溶液,液相为非理想溶液。,三、相平衡常数的估计,烃类系统的列线图法,例21(2-4)：计算乙烯的相平衡常数 实验值： 已知：T=311K p=3444.2kPa Tc=282.4K pc=5034.6kPa 解：1.按理想气体、理想溶液计算 2.汽液均按理想溶液计算 A.逸度系数法 B.列线图法,例22：计算混合物相平衡常数（甲醇-水） 实验值：K1=1.381 K2=0.428 T=71.29 p=0.1013MPa 已知：1.B