汽液相平衡
6.2_双组分溶液气液相平衡
6.2 双组分溶液的气液相平衡1、掌握的内容——双组分理想物系的汽液平衡,拉乌尔定律、泡点方程、露点方程、汽液相平衡图、挥发度与相对挥发度定义及应用、相平衡方程及应用;2、了解的内容——非理想物系汽液平衡;3、本节难点——t-x-y 图及y-x 图,相对挥发度的特点。
6.2.1 理想溶液的气液相平衡汽液相平衡,是指溶液与其上方蒸汽达到平衡时气液两相间各组分组成的关系。
理想溶液的汽液相平衡服从拉乌尔(Raoult)定律。
因此对含有A 、B 组分的理想溶液可以得出:P A =P A o x A (6-1a)P B =P B o x B = P B o (1-x A ) (6-1b)式中: P A , P B —— 溶液上方A 和B 两组分的平衡分压,Pa ;P A o ,P B o —— 同温度下,纯组分A 和B 的饱和蒸汽压,Pa ;x A ,x B —— 混合液组分A 和B 的摩尔分率。
理想物系气相服从道尔顿分压定律,既总压等于各组分分压之和。
对双组分物系:P=P A +P B (6-2)式中: P —— 气相总压,Pa ;P A 和P B —— A,B 组分在气相的分压,Pa 。
根据拉乌尔定律和道尔顿分压定律,可得泡点方程:o A o BA P P p p x --= (6-4)式(6-4)称为泡点方程,该方程描述平衡物系的温度与液相组成的关系。
可得露点方程式:o Bo A oB o A A p p p p p p y --= 6-5 式(6-5)称为露点方程式,该方程描述平衡物系的温度与气相组成的关系。
在总压一定的条件下,对于理想溶液,只要溶液的饱和温度已知,根据A,B 组分的蒸气压数据,查出饱和蒸汽压P A 0, P B 0, 则可以采用式(6-4)的泡点方程确定液相组成x A ,采用式(6-5)的露点方程确定与液相呈平衡的气相组成y A 。
6.2.2 温度组成图(t-y-x 图)t-x-y 图即温度—组成图。
汽液相平衡的原理
汽液相平衡的原理
汽液相平衡是指在一定温度和压力下,液相和气相之间达到动态平衡的状态。
其原理涉及到气体的分子运动和相变。
1. 液体中分子的蒸发: 在液体中,部分分子具有足够的能量克服表面张力,从液体表面转变为气体状态。
这个过程称为蒸发。
蒸发速率受温度的影响,温度越高,液体中分子的平均动能越大,蒸发速率也越快。
2. 气体中分子的凝聚: 在气体中,分子通过碰撞和相互作用形成气体分子云团。
当这些分子碰撞到固体或液体表面时,会发生凝聚,从气态转变为液态或固态。
这个过程称为凝聚。
3. 动态平衡: 在密闭容器中,当液体蒸发和气体凝聚两个过程达到一定平衡时,就会形成汽液相平衡。
在平衡状态下,液体蒸发的速率等于气体凝聚的速率,此时系统的总压力保持不变。
根据这些原理,可以得出以下结论:
1. 液体温度越高,蒸发速率越快,气体分子云团越多,气体分压增大。
2. 液体中分子的引力大于其动能时,凝聚速率会增大,气体分压减小。
3. 凝聚和蒸发过程达到动态平衡时,系统中液体和气体的分子数相对稳定,总压力不变。
这些原理是基于气体和液体分子之间的力学相互作用和热平衡的原理,可以被应用于许多领域,如化学反应、物理实验和工业生产中。
第二节--双组分溶液的汽液相平衡
第二节双组分溶液的汽液相平衡§6.2.1、理想物系的汽液相平衡平衡蒸馏与简单蒸馏中都存在着汽液两相共存的物系。
在平衡蒸馏中汽液两相充分接触后再进行分离,可以近似认为两相已达到平衡状态。
在简单蒸馏中汽体自沸腾液体中产生,也可近似认为两相处于平衡状态。
所以,蒸馏过程都涉及到两相共存的平衡物系。
一、汽液两相平衡共存的自由度物系中共有四个变量P、T、y、xF = c-p+2 = 2-2+2 = 2所以四个变量中只有两个独立变量。
而蒸馏过程的操作压强是恒定不变的。
P一定,则F=1,即T、x、y中只有一个独立变量了。
若T一定,则x、y随之而定;若x或y 一定,则T(y)或T(x)也随之而定。
图中恒压下双组分平衡物系中必存在着:1)液相(或汽相)组成与温度间的一一对应关系,T-x(y)关系。
2)汽、液相组成之间的一一对应关系,y~x关系。
二、双组分理想物系的Tb~x关系式(泡点——液相组成关系式)理想物系液相为理想溶液I.S.,服从拉乌尔定律;微观Micro:g11=g22=g12,宏观Macro:△H=0;△V=0汽相为理想气体I.G.,服从理想气体定律或道尔顿分压定律。
根据拉乌尔定律,液相上方的平衡蒸汽压为,,混合液的沸腾条件是各组分的蒸汽压之和等于外压,即或Tb~x的函数关系已知泡点,可直接计算液相组成;反之,已知组成也可算出泡点,但一般需经试差,这是由于fA (t)和fB(t)通常系非线性函数的缘故。
纯组分的p0与t的关系通常可表示成如下的经验式:安托因方程A,B,C为安托因常数,由手册查得。
三.汽液两相平衡组成间的关系式Κ——相平衡常数,y-x的函数关系,P一定,Κ=f(T)。
四.汽相组成与温度(露点)的定量表达式y-Td函数关系式五.t~x(y)图和y-x图P恒定E、F互成平衡的汽、液相B'——第一个汽泡D'——第一个液滴把p一定,不同温度下互成平衡的汽液两相组成y和x绘制在y-x坐标中,得到的图称为y-x图。
第八章 气体吸收-第二节-汽液相平衡
m——相平衡常数,无因次。
ye = mx ⇒ Pe = Ex Pe = mx P
m与E的关系:
E m= P
m的讨论:1)m大,溶解度小,难溶气体
2) T ↑ ⇒ m ↑
p↓ ⇒ m ↑
西北大学化工原理
【例5-1】某系统温度为10℃,总压101.3kPa, 试求此条件下在与空气充分接触后的水中,每立 方米水溶解了多少克氧气? 查得10℃时,氧气在水中的亨利系数E为 3.31×106kPa。
y1 x1<x1e
y1
西北大学化工原理
3、计算过程的推动力
相接触的气、液两相的溶质摩尔分率分别是y、x, 该处的吸收推动力即是:以气相浓度表示时为
以液相浓度表示时为
y y x A
线
y − ye= y − m x xe − x = y/m − x
Ⅰ
ye x
平衡
Ⅱ
xe
I区—吸收 II区—解吸
图 8-8
西北大学化工原理
二、相平衡与吸收过程的关系
1、判断过程进行的方向,(吸收还是解吸) 1atm,20℃下,稀MH3水的相平衡方程式为 ye = 0.94 x 含氨y=10%和x=0.05的氨水接触
X=0.05 y>ye x<xe
ye = 0.94 × 0.05 = 0.047
y=0.1>ye=0.047
两相接触时部分氨将会从气相转入 液相。实际发生的是吸收过程。
y=0.1
吸收
西北大学化工原理
y 0 .1 xe = = = 0.106 m 0.94
x=0.05<xe=0.106, 两相接触发生的是吸收过程。 若y=0.05,x=0.1气液两相接触 ye = 0.94 × 0.1 = 0.094
9.2双组分溶液的汽液相平衡解析
化学化工学院 迪丽努尔 2019/1/8
四、相对挥发度α —相平衡方程 1、挥发度γ
挥发度γ 平衡蒸汽分压与其液相摩尔分数的比值
pA A xA
pB B xB
返 回
2019/1/8
γ↑组分的挥发性↑
化学化工学院
迪丽努尔
四、相对挥发度α —相平衡方程
2、相对挥发度a 混合液中易挥发组分与难挥发组分挥发度之比
P p p 0 yA P pA p
O A
0 B 0 B
纯组分的饱和蒸汽压p0与温度t的关系如下:
对不同组分A、B、C值不同,并可以从有关手册中查到
化学化工学院 迪丽努尔 2019/1/8
9· 2· 1 理想物系的气液相平衡 三、t-x(y) 图和x-y 图
1、双组分溶液的温度一组成图t-x(y)图
9、蒸馏
9.2双组分溶液的气液相平衡 9· 2· 1 理想物系的气液相平衡
9· 2· 2 非理想物系的气液相平衡
例题
化学化工学院
迪丽努尔
2019/1/8
9.2双组分溶液的气液相平衡
9· 2· 1 理想物系的气液相平衡 一、气液两相平衡共存时的自由度
二 双组分理想物系的液相组成 ——温度(泡点)关系式
pA A xA pB B xB
a =γ A/γ
B
∴ a > 1
yA
pA / xA pB / xB
∵
pA = PyA
Py A / x A yB PyB / xB xA xB
迪丽努尔
y B = 1- y A
xB = 1- x A
相平衡方程
化学化工学院 2019/1/8
2.汽液相平衡
f
V i
Ki = fi0γ i PϕˆiV
8
精馏
汽液平衡
Ki计算的关键在于解决以下各热力学变量的计算
fˆiV = ϕˆiV Pyi
ϕˆ iV
fiV = ϕiV P
ϕiV
fˆi L = ϕˆiL Pxi
ϕˆ iL
fi L = ϕiL P
ϕiL
fˆi L = fi0γ i xi ≈ ϕis pisγ i xi
由于忽略了组成对K的影响,查得的数值仅是Ki的概略值, 其平均误差为8-15%,适用于0.8-1Mpa(绝对压)以下的较 低压区域。
13
精馏
计算逸度系数常用的状态方程
汽液平衡
RK方程 SRK方程 PR方程 BWR方程 BWRS方程
(1949) (1972) (1976) (1940)
用于非极性物质其准确性 相当好。
汽相 液相
fˆiV = PyiϕˆiV
fˆi L = PxiϕˆiL
Ki
=
yi xi
= ϕˆiL ϕˆ iV
(2 −10)
适用范围:中压以下,非理想性不强的烃类系统。
4
精馏
汽液平衡
2)以活度系数表示-活度系数法
汽相 液相
fˆiV = PyiϕˆiV
fˆiL = fi0 xiγ i
Ki
=
yi xi
=
TL =TV
yi,T,P
PL = PV
xi
fˆiL = fˆiV (i = 1 c)
2
精馏
2.2.1相平衡关系的表示方法
汽液平衡
1)相平衡常数
Ki = yi / xi = f (T , P, x, y)
分离工程--02 汽液相平衡-1
由逸度定义可以推出气液相平衡的条件是:
TV TL PV PL
fiV fiL, (i 1, 2,...,C)
(2-6)
其中,fi 为组分i在混合物中的逸度。
逸度系数 ; ;
f i
iP
f iV
iV y P
i
f iL
iL x P
i
活度及活度系数
也与温度有关。甚至与拟合导出的算法有关。
但是,范德华仅仅多引入两个参数,就对计算精度 作出了很大改进,这应该说,范德华方程是成功的。
(2) 范德华常数与临界参数的关系
在临界点Tc时有:
p Vm
Tc
0
,
2 p Vm2
Tc
0
将 Tc 温度时的 p - Vm关系以范德华方程表示:
p
RTc Vm b
a Vm2
对其进行一阶、二阶求导,并令其导数为 0,有:
p Vm
Tc
RTc
Vm b2
2a Vm3
0
2 p Vm2
Tc
2RTc
Vm b3
6a Vm4
0
联立求解,可得:
Vm,c 3b ,
Tc
则:
Ki
pi0 p
Pi0:为系统温度下,纯i组分的饱和 蒸汽压。
相平衡常数Ki仅与体系的温度、压力有关,与溶液组
成无关。 饱和蒸汽压:
ln
Pi 0
Ai
Bi Ci T
第四章 汽液相平衡
G为极小的条件是:
r
r
r
dGT, p
i(1)dni(1)
i(1)dni(1) ......
( i
)
dni(
)
0
(4 6)
i 1
i 1
i 1
2、多相系平衡条件
对于没有化学反应,闭口系有下例约束方程:
n(1) 1
n(1) 2
n(2) 1
n(2) 2
式(4-12)的形式也可用于固、汽及固液相变。
纯质气液相变时,是等温等压过程,两相平衡时:
Tds dh
sv sl hv hl hv,l
T
T
则
dp hv,l
dT T (vv vl )
(4 -12a)
三、气-液相平衡蒸气压方程 把实际气体关态方程v = ZRT/p代入式(4-12),并用ps表
由于逸度系数是温度T、压力p 的函数,也是系统成分xi、yi的
函数,因此式(4-16)是关联T、p和xi、yi共 r 个关系式。(r 为
组分数。 上面所列四类问题都是式(4-16)在不同情况已知条件下的
求解,求解实质是类似的。
例:泡点压力与成分的计算: 给定T及x1, x2…… xr-1, 求p及 y1, y2…… yr-1。
n(2) 1
n(2) 2
...... n1() ...... n2()
n1 n2
(4 7)
n(1) r
n(2) r
n(2) r
...... nr()
nr
两组分溶液的气液平衡
p
0 A
vB pB0
二、相对挥发度:两组分挥发度之比
vA pA xA
vB pB xB
10
1.4 相对挥发度
理想气体: PyA xA yAxB 或 yA xA
PyB xB yB xA
yB
xB
理想溶液:
pA0 pB0
双组分物系:yB=1-yA,xB=1-xA,代入并略去下标得:
y x
MB
aA
xAM A xAM A xBM B
d 混合分子量 M F xAM A xBM B
4
1.2 拉乌尔定律(Raoult’s Law)
理想物系: (1)液相是理想溶液,遵循拉乌尔定律; (2)气相是理想气体,遵循道尔顿分压定律。
当理想溶液的气液两相平衡时,溶液上方组分的 分压与溶液中该组分的摩尔分率成正比,即:
再设泡点温度90℃,算得 x≈0.6
所以,泡点温度为90℃。
yA
p
0 A
P
xA
135 .5 0.6 103
0.79
7
1.3 气液平衡相图
一、t-x-y图 1. 两条线,三个区域
BE — t-x关系,泡点线 DF — t-y关系,露点线 液相区 气液共存区 气相区
2. 杠杆规则
8
1.3 气液平衡相图
温度/℃ 80.1 85.0 90.0 95.0 100.0 105.0 110.6
pA0/kPa 101.3 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 240.0
PB0/kPa 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 101.3
解:设平衡时泡点温度为95℃,算得 x=0.43
仲丁醇—水体系的汽液相平衡
仲丁醇—水体系的汽液相平衡仲丁醇(三氟乙醇)—水体系的汽液相平衡是指仲丁醇和水在一定温度下形成混合物,其中包含仲丁醇和水的汽液两相平衡。
该体系具有重要的工程意义,因为它用于分离、蒸馏和精制仲丁醇。
1、仲丁醇的性质仲丁醇也称三氟乙醇,是一种具有较强溶解能力的极性有机物,是一种卤代烃,分子式为C2H5OF3,无色、清澈透明液体,比重1.51,沸点84.7℃,熔点-90.8℃,折射率1.35,极性系数0.47,主要用作溶剂。
2、仲丁醇—水体系的汽液相平衡仲丁醇—水体系的汽液相平衡是一种复杂的物理化学过程。
它是指仲丁醇(气体)和水(液体)在一定温度、压力下,汽液双相混合物的组成和分配比例稳定,不再发生变化。
汽液相平衡的过程可以用下面的方程式表示:M1 V1 = M2 V2其中M1为仲丁醇的质量,V1为仲丁醇的体积,M2为水的质量,V2为水的体积。
汽液相平衡的状态受温度和压力的影响,所以,改变温度和压力可以改变汽液相平衡的状态。
随着温度的升高,仲丁醇在水中的溶解度会降低,使仲丁醇含量减少,水含量增加;随着压力的升高,仲丁醇在水中的溶解度增加,仲丁醇含量增加,水含量减少。
仲丁醇—水体系的汽液相平衡有助于理解仲丁醇在水中的溶解度和构成比例,为仲丁醇蒸馏和精制等工艺提供依据,为化学工程的应用提供便利。
3、实验测定仲丁醇—水体系的汽液相平衡实验测定仲丁醇—水体系的汽液相平衡,常用全恒温式比重计法。
该法是指将一定温度的混合液体(水和仲丁醇混合物)放入比重计中,测得其比重,以此计算出仲丁醇和水的体积比例,进而计算出仲丁醇和水的质量比例。
4、汽液相图汽液相图是一种表示汽液相平衡的图表,可以清楚地表示出温度、压力和混合物的组成比例之间的关系。
在仲丁醇—水体系的汽液相图中,温度越高,水的分配比例就越大;压力越高,仲丁醇的分配比例就越大。
仲丁醇—水体系的汽液相平衡是一个复杂的物理化学过程,其研究对化工工艺有重要的意义,为解决仲丁醇蒸馏、精制等问题提供了理论依据。
4.2.气液相平衡解析
H 的讨论:1.H↑,cA↑,易溶气体 2.P 对 H 影响较小 3.温度对H的影响: T H
H 与E 的关系:
cA c c p x H c H
* A
c H E
c M M — 溶液的平均摩尔质量, kg / kmol 对于稀溶液 c MS M s — 溶剂的摩尔质量, kg / kmol
— 溶液的密度,kg / m3
s — 溶剂的密度,kg / m3 S
H
S
EM S
2)y mx y*——溶质在气相中的平衡摩尔分数;
*
m ——相平衡常数,无因次。
m的讨论:
①在一定的气相平衡摩尔分数下,
m↑,x↓,溶解度↓,难溶气体。
m↓,x↑,溶解度↑,易溶气体。
E ——亨利常数,单位同压强单位。
* A
——溶质在气相中的平衡分压,kPa;
讨论: ① E的影响因素:溶质、溶剂、T 物系一定,T E ② 在一定的气相平衡分压下, E↑,x↓,溶解度↓,难溶气体。 E↓,x↑,溶解度↑,易溶气体。
(2)亨利定律其它表示方式
cA 1) p H
* A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H — 溶解度系数,kmol溶质/(kPa·m3溶液)
E、H及m之间的关系: E mp 式中: m — 汽液相平衡常数; E — 亨利系数,kPa; p — 总压,kPa; H — 溶解度系数, (kmol溶质 / kPa m 3溶液);
s
HM s
s — 溶剂的密度,kg / m 3;
M s — 溶剂的摩尔质量,kg / kmol。
04化工分离工程-气液平衡常数的简化计算
组分溶液
2.汽相是理想气体,液相是非理想溶液。
L 0 V ( P P V 0 i i ) ˆ i 1 i 1 i 1 exp[ ] 1 RT i Pi 0 Ki P i Pi 0 yi xi (1 4) P
适用物系:低压下,分子结构相差不大的组分溶液。
B.求 iS (采用维里方程计算)
ˆ 纯组分: ln i
S
2 c y j Bij ln Z i Vi j 1
( 2 31)
RT RT 2 有:Vi ( )Vi S Bii 0 P Pi Bii PV 取:Z i 1 RT Vi 解出:V1 20624cm 3 / mol V2 cm 3 / mol Z 1 0.947 由(2 31)解出: Z1
已知:T=311K P=3442kPa P S 9117.0kPa Tc=282.4K Pc=5034.6kPa
C2
实验值: K C 1.726
2
解:1.按理想气体、理想溶液计算
K
2.汽液均按理想溶液计算 A.逸度系数法 K 1.742
C2
C2
2.647
与实验 值相近
B.列线图法 K
2Байду номын сангаас
y B
j 1 j
c
ij
ln Z M 0
(2 31)
PVt BM 1 RT Vt
RT RT 有:Vt ( )Vt BM P P 解出:Vt 27212cm 3 / mol Z M 0.963
由(2 31)解出: ˆ V 0.961 ˆ V 0.978 1 2
4.NRTL方程参数
化工原理第六章(概述、双组分溶液的气液相平衡)
甲醇—水溶液平衡数据(101.3kPa)
t(℃) 100 96.4 91.2 87.7 81.7 78.0 75.3
x
0 0.02 0.06 0.10 0.20 0.30 0.40
y
0 0.134 0.304 0.418 0.579 0.665 0.729
t(℃) 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5
2020/3/18
(2)在相同温度下,不同液体的饱和蒸气压不同。 液体的挥发能力越大,其饱和蒸气压就越大。 【例如】25 ℃时,乙醇(A)、水(B)的饱和蒸气 压分别为: pA0=7.86kPa pB0=3.17kPa 【结论】饱和蒸气压是表示液体挥发能力的属性之 一。
2020/3/18
(3)液体混合物在一定温度下也具有一定的蒸气压 ,但其中各组分的蒸气压(分压pA)与其单独存在 时的饱和蒸气压(pA0)不同。 (4)对于二组分混合物,由于B组分的存在,使A组 分在气相中的蒸气分压比其在纯态时的饱和蒸气压 要小。
0.2031
0.3801
100
95
90
102℃
85
80
0.0
0.2
0.4 x y0.6
0.8
1.0
常压下苯-甲苯体系的温度组成图(t-x-y)
2020/3/18
汽液共存区 泡点线
泡点 液相区
P=101.3kPa
过热蒸 汽区
露点
露点线
【相关信息】压力(P), 温度(t),组成(x,y)。
【结构特点】两条线;两个点;三个区。
2020/3/18
(4)按操作压力 【常压蒸馏】常压下泡点为室温至150℃左右的液体 混合液,一般采用常压(大约1atm)蒸馏; 【加压蒸馏】常压下为气态(如空气、石油气)或 常压下泡点为室温的混合物,常采用加压(操作压 力高于1atm)蒸馏; 【减压蒸馏】对于常压下泡点较高或热敏性混合物 (高温下易发生分解,聚合等变质现象),宜采用 减压(操作压力低于1atm)蒸馏。
第4章 汽液相平衡
(6)
假设:忽略液体比容,并把气相当作理想气 体,并把 hlv当作常数,在这种条件下得到:
hlv hlv 1 B ln p s C C A RT R T T
(7)
这个方程称为克拉贝龙方程。
中南大学能源科学与工程学院
如果知道物质温度为 T1时的饱和蒸气压 p1s 、蒸 发潜热 hlv ,要计算相应 T2 时的饱和蒸气压 p 2 s ,则 可以用下式近似计算: p2 s hlv 1 1 ln (8) p1s R T2 T1 对于实际气体,在压力比较高时,可采用基于对比 态原理得出的通用蒸气压方程。李 -凯斯勒运用匹察提 出的三参数对比态关系,使蒸气压方程用下列关系表示:
i i i i i
y 若iv 不变化,再判断是否等于 1。若 ,则说 p yi 1 的初值不对,重新调整 明假定的 ,在返回到第 p 二步;若 ,则将结果打印出来。这样求出的 yi 1 p yi 和 即为泡点压力和气相成分。
i
中南大学能源科学与工程学院
开始
结束
x i 及各组 输入 T 、 分的物性参数, 给 p 及yi 赋初值
T s v s l h v hl hlv
则得
dp hlv dT T v v v l
(5a)
中南大学能源科学与工程学院
二 气液相变的蒸气压方程
将实际气体状态方程 v ZRT / p代入式(5a),得
dps hlv dT RT 2 v Z Zl ps
d ln p s hlv 或 dT RT 2 Z v Z l
1 2 n p p p 力平衡条件:
汽液相平衡系统的分类
吸收章节
①原理不同 • 吸收是根据各组分溶解度不同进行分离的。 • 精馏利用组分间相对挥发度不同使组分分离。
物质传递的机理包括以下两种: ⑴分子扩散。 ⑵对流传质
与等分子反向扩散速率方程相比,单向扩散时多了一个因子
cM cBm
或
p pBm
,
cM cBm
p 1(
pBm
1)
,我们称之为漂流因子(数),它
目标函数 : yi xi 0
xi
Zi
1 v(ki
1)
1
yi
kiZi 1 v(ki 1)
1
F (v)
( yi
xi )
Zi (ki 1) 1 v(ki 1)
0
F (v) Z i (ki 1) 2
1 v(ki 1)2
F (v) vk1 vk F (v)
名词解释
①关键组分: 在设计或操作控制中,有一定分离要求, 且在塔顶、塔釜都有一定数量的组分称为关 键组分。 轻关键组分,指在塔釜液中该组分的浓度 有严格限制,并在进料液中比该组分轻的组 分及该组分的绝大部分应从塔顶采出 重关键组分, 塔顶 重 塔釜
i
ˆ Vi p
一、泡点计算 1、泡点计算与有关方程
已知 xi , P(T ) 求 yi ,T, 泡点温度,(P,泡点压力)
①相平衡关系: yi ki xi
②浓度总和式: yi ki xi 1
③相平衡常数关联式: ki f (T, P, xi , yi )
2、计算方法 ①平衡常数与组成无关的泡点计算
xa=x0 ya=y1
y1
1 2
x1
y2
x
y3
2
yN-1
N-1
xN-1 yN
硫化氢水溶液的汽液相平衡
硫化氢水溶液的汽液相平衡硫化氢水溶液的汽液相平衡是指液体和气体之间的物质平衡,即在固定的温度和压力下,液体硫化氢水溶液中的汽液也是均衡的,它们之间的平衡也可以提供有关硫化氢水溶液性质的信息。
硫化氢水溶液的汽液相平衡十分重要,因为它可以给我们提供定量的信息。
通常来说,硫化氢水溶液的汽液相平衡会影响到溶液的沸点以及溶液的密度等物理参数。
此外,这种平衡也可以给更有针对性的化学研究带来有用的信息。
在硫化氢水溶液的汽液平衡研究中,一般要通过改变温度或压力,来观察溶液中的物质的数量变化,从而得出汽液平衡常数。
而硫化氢水溶液中汽液平衡常数则可以用来计算溶质的溶解度以及各种物质及其气体的平衡比例等信息。
硫化氢水溶液的汽液相平衡也可以利用不同的仪器进行测定。
比如,用气体滴定仪可以测定硫化氢水溶液中汽液的平衡比例,使用比重计可以测定平衡温度,而用气液分配仪则可以用来测定汽液平衡常数。
由于硫化氢水溶液的汽液相平衡具有重要意义,因此研究这一方面一直受到关注,但是汽液相平衡本身也有一些缺陷.如,在硫化氢水溶液研究中,由于平衡受到其他因素的影响,汽液平衡的计算可能会出现偏差。
另外,由于硫化氢水溶液的性质受温度和压力的影响,一般来说,汽液相平衡实验也需要保持较高的精度。
总之,硫化氢水溶液的汽液相平衡有助于揭示硫化氢水溶液的物理参数以及更加详细的化学状态。
这一过程也提醒人们不要忽视其他参数的影响,及时的改变条件来改变汽液相平衡的偏差,以保证实验的准确性。
该实验的进行是一个复杂的过程,需要良好的技术,同时需要注意实验的准确性,从而得出有效的结果。
本研究可以帮助我们更好地理解硫化氢水溶液的物理性质,并且可以更好地应用这些结果,以改善硫化氢水溶液的利用效率,以及硫化氢水溶液在工业应用中的质量。
因此,硫化氢水溶液的汽液相平衡将继续受到关注,并可能带来科学研究或工业应用上的新进展,以开发更有效和安全的硫化氢水溶液。
汽液相平衡计算中活度系数法简评
汽液相平衡计算中活度系数法简评活度系数法是汽液相平衡计算中一种最常用的简化方法,它根据汽相中每种成分的活度系数,来确定汽相中每种成分的浓度。
它的优点在于可以快速计算出汽液混合物的组成,而且可以较好地反映汽相中每种成分的浓度,但是它的缺点在于它忽略了温度和压力的影响,因此它只能在低温、低压条件下使用。
活度系数法是一种汽液相平衡计算的简单有效方法,它可以用来计算汽液混合物的汽液平衡状态。
通过计算每种物质的活度系数,可以确定汽液混合物的组成及各组分的摩尔分数,并可以计算出混合物的物理性质,如温度、压力、比焓等。
活度系数法的优点在于它的计算简单,可以快速有效地计算出汽液混合物的物理性质,而且可以应用于多种混合物,适用于多种温度和压力条件下的汽液相平衡计算。
但是,活度系数法也有一定的局限性,它不能准确计算汽液混合物的活度,也不能准确反映混合物的稳定性。
活度系数法是汽液相平衡计算的一种常用方法。
该方法的基本思想是,将液相和气相的物质的活度系数作为计算汽液相平衡的指标,以确定汽液平衡状态。
活度系数法的优点在于,它可以准确地计算出汽液相平衡的状态,并且计算结果比较精确。
此外,活度系数法还能够有效地分析液相和气相的物质的活度,从而更好地了解汽液相平衡的状态。
活度系数法是一种常用的汽液相平衡计算方法,它利用活度系数来表征液体和气体的比例变化,从而计算出系统的汽液平衡状态。
它的优点是简单易懂、计算结果准确,并且不需要其他的任何参数,可以节省计算时间。
但是,它也有一些缺点,如活度系数的计算需要一定的温度和压力,而且活度系数不能很好地反映液体和气体之间的相互作用,可能会导致计算结果的偏差。
活度系数法是汽液相平衡计算中常用的一种方法,它采用活度系数来描述液体和气体的交换,是一种非常简单有效的方法。
它不仅可以计算出液体和气体的平衡状态,还可以计算出液体和气体的比例。
它的优点是计算结果准确,计算速度快,且不需要较多的参数,可以满足计算需求。
汽液相平衡条件
汽液相平衡条件
1、液相中各组分的蒸汽压必须等于气相中同组分的分压,否则,各组分在单位时间内气化的分子数和冷凝的分子数就相等;
2、液相的温度必须等于气相的温度,否则,两相间会发生热交换,当任一相的温度升高或降低时,势必引起各组分量的变化。
这就说明在一定温度下,气液两相平衡状态时,气液两相中的同一组分的摩尔分数比恒定
气液两相平衡时,两相温度相等,此温度对气相来说,代表露点温度;对液相来说,代表泡点温度。
气液平衡是两相传质的极限状态。
气液两相不平衡到平衡的原理,是汽化和冷凝,吸收和解吸过程的基础。
例如,蒸馏的最基本过程,就是气液两相充分接触,通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热,使系统趋近于动平衡。
这样,经过塔板多几接触,就能达到混合物组分的最大限度分离。
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Wilson方程、NRTL方程、Uniquic方程等。
2. 2.11 沃尔型方程
GE
RT qi xi
i
Zi Z j aij
j
i
Zi Z j Z k aijk
jk
i
jk
Z i Z j Z k Z l aijkl
H E H M H id
S
E t
St
S
id t
St
R
ni ln xi
i
正规溶液
SE=0,GE=HE,HE≠0
无热溶液
HE=0,GE=-TSE,SE≠0
正规溶液 SE=0,GE=HE,HE≠0 此类模型得到的活度系数方程式有Wohl型 方程。
包括:VanLaar方程,Margules方程。
2.2.6 P-T-K列线图
气液两相均为理想溶液时:
Ki
yi xi
fi0
f
V i
f (T.P)
2.2.7 维里方程计算逸度
Z PV 1 BP 代入公式
RT
RT
混合物:
ln
ˆ
V i
ln fˆiV yi P
P RT
[2
c j 1
Bi,
j
Bm ]
(2-38)
纯组分:
ln Vi
ln
f
V i
fˆiV
f
V i
yi
fˆiV ˆ Vi pyi
fˆi L fi0 xi Pis xi
fˆi L i f i0 xi
表2-1 汽液相平衡系统分类
液相 汽相
理想气体
理想溶液 际实气体
理想溶液
Ki
Pi s P
Ki
fi0 fv
i
实际不存在
实际溶液
Ki
i Pis
P
Ki
i
f0 ii
fiv
KiBiblioteka i fi02.2汽液相平衡
相平衡计算的三类问题:
➢ 1 泡点计算
已知: P Xi T Xi
➢ 2 露点计算
Tb Yi Pb Yi
已知: P Yi T Yi
➢ 3 闪蒸计算
Td Xi Pd Xi
已知: F Zi P T
V L Yi Xi
2.2.1相平衡表达式
相平衡常数
相对挥发度
Ki
yi xi
ij
Ki Kj
yi yj
v i
p
讨论:
ˆ
V i
f
V i
Vi p
i
Pi s
ˆ
L i
fi0
fiL
L i
p
2.2.4逸度的基本公式(以P,T为变量)
混合物:
RT
ln ˆ i
RT
ln
fˆi yi p
p
[Vi
0
RT p
]dp
纯组分:
RT ln i
RT ln
fi p
p
[Vi
0
RT p
]dp
偏摩尔体积:
Vi
( Vt ni
)T , p,n j
(2-46)
bi 0.08664RTci / Pci
(2-47)
用于混合物时,则saov 原先的混合规则
c
a (
zi
a 0.5 i
)
2
(2-48a)
i 1
c
b zibi i 1
(2-48b)
将SRK方程代入计算逸度的基本公式(2-20),得:
ln
fi zi P
ln ˆi
bi b
(Z
1) ln( Z
l
i
二元系V方程:
aP A
R2T 2
bP B
R 2T
则(2-39)变为
Z 3 Z 2 Z(A B B2 ) AB 0
对纯i组分
aci
0.42748R
T2 2 ci
/ Pci
i (T ) 1 mi 1 (T Tci )0.5 2
(2-44) (2-45)
mi 0.48508 1.55171i 0.15613i2
VmV
,
Z
V(或
m
VmL
,
Z
L m
)
4)将
VmV
,
Z
V m
代入(2-49)计算 ˆiV (i 1, , c)
5)用 xi 代替 yi ,按步骤2-4求出 ˆiL (i 1, ,c)
6)计算
Ki
ˆ
L i
ˆ
V i
2.2.9纯液体逸度计算
fˆiL i xi fi0
fi0 fiL
fiL
Pi sis
P
Bi P RT
Zi
1
计算:
Tc,i , Pc,i ,i Bi, Bi, j , Bm ˆ Vi (Vi )
2.2.8 SRK方程计算逸度、逸度系数和焓
状态方程计算
Ki
ˆ
L i
ˆ
V i
1.方法
方法与步骤:
SRK方程
P RT a(T ) V b V (V b)
(2-39)
令
a(T ) ac(T )
j ri
2
0.5 j
Aij Ai Aj (1 kij )
2.步骤
1)已知 P,T , xi , yi (i 1, , c) 及 Tci , Pci ,i (i 1, , c) 2)用公式(2-44~48)计算
aci ,i (T ), mi ,bi , ai (T ) 及 a, b
3)用公式(2-41~43)计算
(2-16) (2-18)
例:理想气体 PV=nRT
V nRT
p
Vi 混合物:
(
Vt ni
)T
,
p,n
j
RT P
n ( ni )T , p,n j
RT P
ˆ Vi 1
纯组分:
Vi 1
fˆiV yi P Pi
fiV P
2.2.5理想溶液的逸度
气相: 液相:
fˆiV yi fiV
fˆi L xi fi L xi fi0
逸度和逸度系数的计算式
ln fˆi bi (Z 1) ln(Z B) A (bi zi
zi P b
Bb a
c j 1
zi aij
) ln(1
B) Z
混合物摩尔焓的计算式
H
H
0 V
RT Z
1
1 ln Z B
B Z
i
j
zi z j Aij
1
miTr0i .5
2
0.5 i
m
T 0.5
exp
p pis
ViL dp RT
pisis
expVi
L
(
p RT
pis
)
2.2.10 活度系数与过剩自由焓的关系
GtE niRT ln i
(
GtE ni
)T
,P,n
j
RT ln i
GE / RT f (x1, x2, , )
过剩自由焓的定义:
G E H E TS E
(2-57) (2-58)
xi xj
2.2.2相平衡常数求取途径
相平衡时: fˆiV fˆiL (i=1,2……c)
fˆiV
ˆ
V i
yi P
fˆi L
ˆ
L i
xi P
i
xi
fi0
Ki
yi xi
Ki
ˆ
L i
ˆ
V i
Ki
i fi0
ˆ
V i
P
2.2.3分类
汽相 液相
理想气体 理想溶液 实际气体 理想溶液
实际溶液
fˆiV pyi pi
B)
A B
(2
ai0.5 a 0.5
bi ) ln(1 b
B) Z
Saov改进的混合规则:
cc
a
zi z j aij
i1 j 1
H2混合物 aij (ai a j )0.5 (1 kij )
(2-50) (2-51)
H2 (T ) 1.202 exp[ 0.30228(T / TCH2 )]