二元汽液平衡数据
二元气液相平衡数据的测定
二元气液相平衡数据的测定摘要：气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据，随着化工生产的不断发展，现有气液相平衡数据远不能满足需求，许多物质的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法以循环法应用最为广泛。
本实验采用ellis 平衡釜，釜外具有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象，在少量样品的情况下，能够迅速地测得平衡数据。
关键词：二元气液相平衡，循环法，苯，乙醇abstract: gas liquid equilibrium relationship is distillation, absorption unit operation of basic data, with the continuous development of chemical production, the existing gas liquid equilibrium data far cannot satisfy the demand, many material balance data, it is difficult to directly obtained by theory, must by experimental determination. balance data experimental determination method to cycle method used the most widely. this experiment using ellis balance kettle, still outside with vacuum jacketed insulation, can be observed in the kettle experimental phenomenon, in a small amount of sample cases, can quickly measure balance data.keywords: two sap liquid balance, circulation method, stupid, ethanol中图分类号： n941.8文献标识码：a 文章编号：1前言循环法测定气液相平衡的原理：如图1，图中a为盛有二元溶液的蒸馏器，b为逸出蒸汽经完全冷凝后的收集器。
二元汽液平衡实验数据处理的电子表格
求， 因此 ， 生 在 完 成 实 验 后 仍 然 难 以将 该 实 验 与 学
课本 上 的重要 概 念联 系 起 来 ， 习 效果 受 到 一 定 影 学
响。
１ 程 序 原 理
本 实验 的 基 本 原 理 如 下 ： 改 进 的 Ｒ ｓ 在 ｏｅ釜
里 加热 回流 乙醇 （ ）一环 己烷 （ ） 到 汽液 相 平衡 ， １ ２达
有 以下关 系式 ： ＹＰ＝ Ｐ ； （） １
ｌ ａ ｂ等语 言编 制程 序 对 教 师要 求 较 高 且 软件 价 格 昂 贵 Ｊ同 时如 果 计 算 细 节全 部 隐 藏起 来 ， 生 只 需 ， 学 要 输人 参数 ， 到 计 算 结 果 ， 不 了解 中 间 的 计 算 得 而
过程 ， 并不利 于学生 对公 式 和概念 的理 解 。 Ｅ ｃｌ ｘｅ 电子表 格 由于其 界 面 友 好 和 功 能 强 大 等 优点 ， 已在工 程 计算 领 域 得 到广 泛 应 用 。在 此 ，
随着 电脑 的 日益 发 展 和普 及 ， 用相 应 的计 算 采 软 件 ， 将 学 生 从 繁 重 的计 算 工 作 中解 脱 出来 ， 可 专
注 于课 程要 点 的理 解 。不 过 用 Ｖｓａ Ｂ ｓ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ和 Ｍａ— ｔ
分 别取 出汽相 和液 相样 品 ， 阿 贝折 光 仪 测 定 其 浓 用 度 。该 体 系属 于 部 分 理 想 系 ， 达 到 汽 液 平 衡 时 ， 在
—
ｌ ｕｄ ｅ ｕｌ ｒ ｍ ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｔ ａ ｅｕ ｅ ｄ ｅｗ ｅｈ ｒ ｘ ｅｉ ｅ ｔ ａ ｃ ｅ ｔ ｌ ｏ ｏ．Ｍｅｎ ｉ ｉ ｑ ｉｂ ｕ ｘ ｅ ｍ ｎ．Ｉ ｃ ｎｂ ｓ ｄｔ ｊ ｇ ｈ ｔｅ ｐ ｒ ｎａ ｄ ｔ ｉ ａ ｃｐａ ｅ ｒｎ ｔ ｑ ｉｉ ｉ ｏｕ ｅ ｍ ｌ ａｓ ｂ ａ—
南京工业大学化学工程与工艺专业实验》思考题答案
实验1二元体系汽液平衡数据测定1，实验测量误差及引起误差的原因答：（1）汽液两相平衡时，回流滴下来的流体速率平稳，大约每秒1~2滴，且在一段时间内温度维持不变。
2，影响汽液平衡数据测定的精确度的因素有哪些答:（2）影响准确度的因素有温度和压强，装置气密性，温度计灵敏度，折射仪读数准确性等。
实验3 二氧化碳临界现象观测及PVT关系的测定1，质面比常数K值对实验结果有何影响为什么答:任意温度任意压力下，质面比常数k均不变。
所以不会对实验结果又影响。
2，为什么测量25℃下等温线时，严格讲，出现第1个小液滴时的压力和最后一个小汽泡将消失时的压力应相等答：在出现第一个小液滴和最后一个汽泡消失过程中CO2处于汽液平衡状态。
根据相律得F=C-P+1=1-2+1=0，自由度为0，故过程中压力应为相等。
实验4 气相色谱法测定无限稀释溶液的活度系数1,无限稀释活度系数的定义是什么测定这个参数有什么作用答:定义:P29 公式(4-1),作用:通过测定两个组分的比保留体积和无限稀释下的活度系数,计算其相对挥发度.2,气相色谱基本原理是什么色谱仪有哪几个基本部分组成各起什么作用答:原理：因固定液对于样品中各组分溶解能力的差异而使其分离。
组成及作用：（1）载气系统气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。
整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。
（2）进样系统进样就是把气体或液体样品速而定量地加到色谱柱上端。
（3）分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。
色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。
（4）检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。
（5）信号记录或微机数据处理系统近年来气相色谱仪主要采用色谱数据处理机。
色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。
二元系统汽液平衡数据测定实验讲义
二元系统汽液平衡数据的测定在化学工业中，蒸馏、吸收过程的工艺和设备设计都需要准确的汽液平衡数据，此数据对提供最佳化的操作条件，减少能源消耗和降低成本等，都具有重要的意义。
尽管有许多体系的平衡数据可以从资料中找到，但这往往是在特定温度和压力下的数据。
随着科学的迅速发展，以及新产品，新工艺的开发，许多物系的平衡数据还未经前人测定过，这都需要通过实验测定以满足工程计算的需要。
此外，在溶液理论研究中提出了各种各样描述溶液内部分子间相互作用的模型，准确的平衡数据还是对这些模型的可靠性进行检验的重要依据。
1 实验目的(1)了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元汽液平衡数据的方法；(2)了解缔合系统汽–液平衡数据的关联方法，从实验测得的T–P–X–Y数据计算各组分的活度系数；Array(3)学会二元汽液平衡相图的绘制。
2 实验原理汽液平衡数据实验测定是在一定温度压力下，在已建立汽液相平衡的体系中,分别取出汽相和液相样品,测定其浓度。
本实验采用的是广泛使用的循环法，平衡装置利用改进的Rose 釜。
所测定的体系为乙酸（1）—水（2）,样品分析采用气相色谱分析法。
以循环法测定汽液平衡数据的平衡器类型很多，但基本原理一致，如图2–1所示，当体系达到平衡时，a、b容器中的组成不随时间而变化，这时从a和b两容器中取样分析，可得到一组汽液平衡实验数据。
3 实验装置与试剂实验装置见图3-1，其主体为改进的Rose 平衡釜-一汽液双循环式平衡釜。
改进的Rose 平衡釜汽液分离部分配有热电偶（配数显仪）测量平衡温度，沸腾器的蛇型玻璃管内插有300Ｗ电热丝，加热混合液，其加热量由可调变压器控制。
分析仪器：气相色谱实验试剂: 乙酸（分析纯）, 去离子水图3-1 改进的Rose 釜结构图1-排液口2-沸腾器3-内加热器4-液相取样口5-汽室6-汽液提升管7-汽液分离器8-温度计套管9-汽相冷凝管 10-汽相取样口 11-混合器4 预习与思考(1)为什么即使在常低压下，醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待？(2)本实验中气液两相达到平衡的判据是什么？(3)如何计算醋酸-水二元系的活度系数？5 实验步骤及方法：(1) 加料：从加料口加入配制好的醋酸–水二元溶液，接通平衡釜内冷凝水。
二元系统气液平衡数据测定
化工专业实验报告实验名称：二元系统气液平衡数据测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工班姓名：学号同组者姓名：指导教师：日期：一、实验目的1、了解和掌握用双循环气液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。
2、了解缔合系统气—液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y 数据计算各组分的活度系数。
3、通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
4、掌握二元系统气液平衡相图的绘制。
二、实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同。
如图1等，即逸度相等，其热力学基本关系为：Vi L i f f ˆˆ=is i i i V i x f py γφ=ˆ(1)常压下，气相可视为理想气体，1ˆ=v i φ；再忽略压力对液体逸度的影响，0i i p f =从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γi s i p ix (2)式中，p ——体系压力（总压）；s i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine 公式计算；x i 、y i ——分别为组分i 在液相和气相中的摩尔分率；γi ——组分i 的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据，则可用si i i i p x py =γ(3)计算出不同组成下的活度系数。
本实验中活度系数和组成关系采用Wilson 方程关联。
Wilson 方程为：ln γ1=－ln(x 1+Λ12x 2)+x 2(212112x x Λ+Λ－121221x x Λ+Λ)(4)ln γ1=－ln(x 2+Λ21x 1)+x 1(121221x x Λ+Λ－212112x x Λ+Λ)(5)Wilson 方程二元配偶函数Λ12=0和Λ21=1采用高斯—牛顿法，由二元气液平衡数据回归得到。
目标函数选为气相组成误差的平方和，即F =2221211((jmj j y y y y ））计实计实-+-∑=(6)三、实验装置与流程示意图1、平衡釜一台（平衡釜的选择原则：易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。
二元系统气液平衡数据测定
序号：40化工原理实验报告实验名称：二元系统气液平衡数据测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工095班姓名：何小龙学号 0940201051 同组者姓名：杨飞黄云张阳指导教师：周国权日期： 2012年3月29日一、实验目的1．了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统汽液平衡数据的方法。
2．了解缔合系统汽液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算个组分的活度系数。
3．通过实验了解平衡釜的构造，掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。
4．掌握二元系统平衡相图的绘制。
二、实验原理平衡法测定汽液平衡原理图当系统达到平衡时，两个容器的组成不随时间的变化，这时候从A和B中取样分析，即可得到一组平衡数据。
达到平衡时，两相除了温度压力相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其基本热力学关系为：f i L=fiVΦi pyi=γifi0xi常温下，气体可视为理想气体，再忽略压力对液体逸度的影响，f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为：pyi =γipi0xip---体系压力（总压）；p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压；x i，y i---分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；γi---组分i的活度系数由实验测得等压下的平衡数据，可用：γi = pyi/p i0x i由此计算不同组成下的活度系数本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联，Wilson方程为lnγ1=-ln(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法，由二元汽液平衡数据回归而得。
目标函数选为气相组成误差的平方和，即：F=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j三、实验装置与试剂1.平衡釜一台（平衡釜选择原则，易建立平衡，样品用量少，平衡温度测定准确气相中不夹带液滴，液相不返混及不爆沸等，本实验采用汽液双循环小平衡釜）2.阿贝折射仪一台3.温度计4.1ml及5ml的注射器若干四、实验步骤及注意事项1.开启阿贝折射仪，分别配置无水甲醇：异丙醇比例为0:1，1:4，2:3，1:1，3:2，1:4，1:0的标准试剂，分别测其折射率，将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。
化学工程与工艺实验预习题答案
化学工程与工艺实验预习题答案实验1二元体系汽液平衡数据测定1,实验测量误差及引起误差的原因？答：（1）汽液两相平衡时，回流滴下来的流体速率平稳，大约每秒1~2滴,且在一段时间内温度维持不变。
2,影响汽液平衡数据测定的精确度的因素有哪些？答：（2）影响准确度的因素有温度和压强，装置气密性，温度计灵敏度，折射仪读数准确性等。
实验3二氧化碳临界现象观测及PVT关系的测定1,质面比常数K值对实验结果有何影响？为什么？答:任意温度任意压力下，质面比常数k均不变。
所以不会对实验结果又影响。
2，为什么测量25C下等温线时，严格讲，出现第1个小液滴时的压力和最后一个小汽泡将消失时的压力应相等？答：在出现第一个小液滴和最后一个汽泡消失过程中C02处于汽液平衡状态。
根据相律得F=C-P+1=1-2+1=0,自由度为0,故过程中压力应为相等。
实验4气相色谱法测定无限稀释溶液的活度系数1,无限稀释活度系数的定义是什么？测定这个参数有什么作用？答:定义:P29公式（4-1）,作用：通过测定两个组分的比保留体积和无限稀释下的活度系数,计算其相对挥发度•2,气相色谱基本原理是什么？色谱仪有哪几个基本部分组成？各起什么作用？答:原理：因固定液对于样品中各组分溶解能力的差异而使其分离。
组成及作用：（1）载气系统气相色谱仪中的气路是一个载气连续运行的密闭管路系统。
整个载气系统要求载气纯净、密闭性好、流速稳定及流速测量准确。
（2）进样系统进样就是把气体或液体样品速而定量地加到色谱柱上端。
（3）分离系统分离系统的核心是色谱柱，它的作用是将多组分样品分离为单个组分。
色谱柱分为填充柱和毛细管柱两类。
（4）检测系统检测器的作用是把被色谱柱分离的样品组分根据其特性和含量转化成电信号，经放大后，由记录仪记录成色谱图。
（5）信号记录或微机数据处理系统近年来气相色谱仪主要采用色谱数据处理机。
色谱数据处理机可打印记录色谱图，并能在同一张记录纸上打印出处理后的结果，如保留时间、被测组分质量分数等。
二元系统汽液平衡数据测定专业实验
思考与讨论
4，如何计算醋酸－水二元系的活度系数？ 参见数据处理部分
5，为什么要对平衡温度进行压力校正？ 答：为了将平衡数据校正到标准大气压下，方便进行比较。
6，本实验装置如何防止汽液平衡釜闪蒸、精馏现象发生？如 何防止暴沸现象发生？
答：本实验装置加蛇管防止闪蒸，加上下保温防止精馏，加 磁力搅拌防止暴沸现象发生。
解一元二次方程可得η10
四、数据处理的思路与技巧
醋酸－水二元系统汽液平衡数据的关联
由平衡时组分逸度相等的原理，可得：
HAc
p1
/
p
0 HAc
0 1
x
HAc
H 2O
p
H 2O
/
p
0 H
x 2 O H 2 O
其中
lg
p
0 HAc
7 .181
1416 .7 t 211
lg
p
0 H
2O
7 .9187
思考与讨论
1，为什么在常低压下，醋酸蒸汽也不能当作理想气体看待？
答：由于醋酸蒸汽在汽相中存在二分子，三分子的缔合体， 因此即使在常低压下也不能当作理想气体。
2，本实验中气液两相达到平衡的判据是什么？
答：本实验中汽液两相达到平衡的判据是平衡温度不随时间 发生变化。
思考与讨论
3，设计用0.1mol/LNaOH标准溶液测定气液两相组成的分析 步骤，并推导平衡组成的计算式。
技巧与难点 加料 从加料口加入配好的醋酸-水二元溶液 醋酸和水的浓度问题? 浓度与平衡温度的关系? 灵敏温度区域? 加料位置? 从汽相冷凝管处加入溶液的优缺点?
技巧与难点 加热
加热前期要做的准备?
乙醇-水-离子液体伪二元体系常压汽液平衡数据的测定与关联
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｎ ｗ ｄｏ ｓｒ ｃ ： ｅ ｕｂｌ ｃｒ ｌ ｅ ｕｌｉ ｍｅ ｅ ｗａ ｕｓ ｄ ｔ ｉ ｅ ｔｇ ｔ ｔ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏｆ ｅ ｉｃｅ ｂ ｌｏ ｔ ｒ ｓ ｅ ｏ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｈｅ ｎｆｕ ｎｃ
［ Ｈｚ Ｈｚ Ｃ Ｃ ＯＨＭＩ ］［ Ｆ ］ ［ ＯＯＨＭＩ ］［ Ｆ ］ ［ Ｈ ＯＯＣ ＭＩ ］ Ｂ ｏ ｈ Ｍ Ｂ ， ＣＨ Ｃ Ｍ Ｂ ， Ｃ Ｃ Ｈ。 Ｍ Ｆ ］ ｎ ｔ ｅ
ｗｌ ｄ ａ ｔ ｅ ａ ｅ ｔ ｏ ／ ｐ ｉ ｔ ｏ ｈ ｔ ａ ｏ — ｔ ｒ ｓ ｓ ｅ ， ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｏ ａ ｉ ｔ ｅ ａ ｉ ｅ ｏ ｔ ｒ ｗ ｈ ｚ ｏ ｒ ｐ ｃ ｏ ｆ ｔ ｅ ｅ ｈ ｎ ｌｗａ ｅ ｙ ｔ ｍ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｖ ｌ ｔ ｉｙ ｒ ｌ ｔｖ ｆ ｈ ｎ ｌ
乙醇～ 离 子 液 体 伪 二元 体 系 常 压 汽 液 水～ 平 衡数 据 的测定 与关 联
李 肖华 ，工 业 大 学 化 学 工 程 与材 料 学 院 ， 江 杭 州 ３０ ３ ） 浙 浙 １０ ２
摘要 ： 用新 的双 循 环 沸 点 仪 ， １ １ ３ｋ ａ下 测 定 了三种 不 同 的 离子 液 体 ［ Ｈ ｃ ＯＨＭＩ 采 在 ０ 。 Ｐ Ｃ Ｈ， Ｍ￣ ［ ］ Ｃ Ｃ Ｂ ，［ Ｈ２ ＯＯＨＭＩ Ｍ￣Ｂ 和 ［ Ｈ。 Ｏ Ｈ。 Ｍ ］ Ｂ 对 乙醇一 共 沸 体 系汽 液 平 衡 的影 Ｆ ］ Ｃ Ｃ ＯＣ ＭＩ Ｅ Ｆ ］ 水
ＬＩＸｉｏ ｈ ａ ＩＷ ｅ— ｕ ａ — ｕ ，Ｌ ｉｋ ｎ，Ｓ ＯＮＧ — ｏ ｇ，ｊ ｉｎ ｂｎ Ｘｕ ｄ ｎ Ｉ ａ －ｉｇ Ｊ
（ ｏ ｌ ｅｏ ｅ ｃｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｍａ ｅｉｌ，Ｚ ｅ ａ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ Ｃｈ ｍｉａ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｃ ｃ ｎ ｔｒ ｓ ｈ ｊ ｎ ｉｅ ｓ ｙｏ ｃ ｎ ｌ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ ３ ０ ３ Ｃｈ ｎ ） ｎ ｅ ａ ｉ ｔ Ｔ ｇ ｎ ｚ ０ １０ ２ ｉａ
二元系统汽液平衡数据的测定说明书
目录一、实验装置图 (2)二、实验设备的特点 (3)三、实验设备的主要部件及简介 (3)四、主要技术指标 (3)五、操作要点及注意事项 (4)六、实验数据处理 (5)七、数据处理软件安装与使用 (6)一、实验装置图1、实验装置照片2、改进的Ellis 气液两相双循环型蒸馏器1234567891011121314图2 改进的Ellis 气液两相双循环型蒸馏器1– 蒸馏釜；2–加热夹套内插电热丝；3–蛇管；4–液体取样口；5–进料口； 6–测定平衡温度的温度计；7–测定气相温度的温度计；8–蒸气导管；9、10–冷凝器；11–气体冷凝液回路；12–凝液贮器；13–气相凝液取样口；14–放料口二、实验设备的特点设备用作常压下汽–液平衡数据的测定。
一定配比的醋酸与水装入平衡釜中，在磁力搅拌下开启电加热系统，使料液沸腾，汽液相经平衡釜蛇管充分混和后于平衡温度测量口喷出，测得汽液平衡温度，汽相经冷凝器冷凝后存于储存器中，多余冷凝液回至平衡釜中。
物料经此过程循环一定时间后达汽–液平衡。
分析平衡汽、液相组成，可获得有关的热力学参数。
通过实验可使学生了解缔合系统汽–液平衡数据的关联方法，从实验测得的T–P–X–Y数据计算组份的活度系数。
本设备采用磁力搅拌装置，改善了传热过程，从而根本上克服了在汽液平衡数据测定过程中的爆沸现象，可用于不同体系的汽液平衡数据的测定，适用性大，测得的平衡数据正确可靠。
三、实验设备的主要部件简介1、仪表柜（铁制）2、双循环玻璃平衡釜（爱立斯釜）玻璃制，有三组加热，其中1组用于物料的加热，另2组用于气相的保温，均采用可调电加热的形式。
3、电磁搅拌仪：上海司乐仪器厂生产，其与平衡釜接触处有不锈钢皮保护，防止腐蚀，搅拌速度可调。
4、智能仪表：共3个，用于控制加热电压，显示控制电压的比例。
四、主要技术指标双循环玻璃平衡釜加液量：250～300ml；物料加热功率0～150W；上下保温电功率：0～50W；最高使用温度150℃；使用压力：常压。
气液平衡
汽液平衡数据的测定汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。
许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。
有热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。
现在，各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。
所以汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视一、实验目的：通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验，使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能，熟悉有关仪器的使用方法，将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。
从而既加深对理论知识的理解和掌握，又提高了动手的能力。
二、汽液平衡测定和种类：由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。
按压力分，有常减压汽液平衡和高压所液平衡测定。
高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。
常减压汽液平衡测定则相对较易。
按形态分，有静态法和动态法。
静态法技术相对要简单一些，而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。
在动态法里又有单循环法和双循环法。
双循环法就是让汽相和液相都循环，而单循环只让其中一相（一般是汽相）循环。
在一般情况下，常减压汽液平衡都采用双循环，而在高压所液平衡中，只让汽相强制循环。
循环的好处是易于平衡、易于取样分析。
根据对温度及压力的控制情况，有等温法与等压法之分。
一般，静态法采用等温测定，动态法的高压汽液平等多采用等温法。
总之汽液平衡系统特点各异，而测定的方法亦丰富多彩。
本实验采用的是常压下（等压）双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。
三、实验原理：以循环法测定汽液平衡数据的平衡釜有多种形式，但基本原理是一样的。
如图书馆所示，当体系达到平衡时，A 和B 两容器中组成不随时间布景为化，这时从A 和B 两容器中取样分析可以得到一组汽液平衡实验数据。
根据下平衡原理，当所液两相达到相平衡时，汽液两相温度压力相等，同时任一组分在各相中的逸度相等，即：v L i i f f =))这里 v v i i i f y P =Φ)) 0L i i i i f r x f =))对低压汽液平衡，其汽相可以视为理想气体混合物，即1v i Φ=)，忽略压力对液体逸度的影响，即0i i f P =)，从而得出低压下汽液平衡关系式：i i i i Py r x P =式中 P ——体系压力（总压）i P ——纯组分i 在平衡温度下的饱合蒸汽压。
二元汽液平衡数据
一、实验目的1．测定甲醇—乙醇二元体系在常压下的气液平衡数据，绘制相图。
2．通过实验了解平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
3．掌握气相色谱仪的操作。
4．应用Wilson方程关联实验数据。
二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。
化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的设计、改造以与对最佳工艺条件的选择，都需要精确可靠的气液平衡数据。
化工生产过程均涉与相间物质传递，故气液平衡数据的重要性是显而易见的。
随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物系的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
相平衡研究的经典方法是首先测定少量的实验数据，然后选择合适的模型关联，进而计算平衡曲线；这其中，最常用到的是状态方程法和活度系数法。
气液平衡数据实验测定方法有两类，即间接法和直接法。
直接法中有静态法、流动法和循环法等。
其中以循环法应用最为广泛。
若要测得准确的气液平衡数据，平衡釜的选择是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。
平衡釜的选择原则是易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混与不易爆沸等。
用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，釜内液体和气体分别形成循环系统，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快。
以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。
当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从A和B两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。
图1 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：f i L=f i V (1)φi py i=γi f i0x i (2)常压下，气相可视为理想气体，фi=1；再忽略压力对液体逸度的影响，f i=p i0从而得出低压下气液平衡关系式为：py i=γi p i0x i (3)式中p——体系压力（总压）；p i0——纯组分I在平衡温度下饱和蒸汽压，可用安托尼（Antoine）公式计算；x i、y i——分别为组分I在液相和气相中的摩尔分率；γi——组分i的活度系数。
二元气液平衡数据测定实验报告
二元气液平衡数据测定实验报告实验目的：本实验旨在通过实验测定二元气液平衡数据，并分析其相关性，了解纯组分蒸汽与液相的平衡关系，为进一步研究混合气液平衡提供基础数据。
实验原理：二元气液平衡是指在一定温度下，两种组分的气相和液相之间达到平衡的状态。
根据国际公认的Raoult定律，对于理想混合物，每种组分在混合物中的蒸气压与该纯组分的蒸气压成正比。
即Pi = XiP0i，其中Pi为混合物中第i种组分的蒸气压，Xi为该组分的摩尔分数，P0i为该组分的纯物质蒸气压。
此外，根据Dalton定律，理想气体的总压等于各组分的部分压之和。
通过以上两个定律，可以得到二元气液平衡的相关参考内容。
实验装置：1. 气相分压计：采用测压瓶法，将采样气体与水或密度较小液体共同存在于测空间中，通过测压与摩尔分数可求得蒸汽压。
2. 饱和振荡测量器：通过振荡法测得溶液浓度与气相组成之间的关系。
3. 恒温浴：提供所需的恒定温度环境。
实验步骤：1. 将待测的液体样品加入恒温浴中进行稳定。
2. 将固定体积的气相样品加入气相分压计中，在恒定温度下测得其蒸汽压。
3. 将已测得的蒸汽压与相应的摩尔分数绘制成曲线图。
4. 使用饱和振荡测量器，在不同液相浓度下，测得溶液浓度与气相组成之间的关系。
5. 对数据进行处理，计算出相应的蒸汽压，绘制气液平衡曲线图。
实验结果及讨论：通过实验测得的数据，可以绘制出二元气液平衡曲线图。
从图中可以得到以下参数：1. 平衡液相摩尔分数：液相摩尔分数随气相摩尔分数的增加呈非线性变化，曲线上升趋势逐渐陡峭。
2. 气相浓度：随着液相摩尔分数的增加，气相浓度呈指数增加的趋势，达到一定浓度后趋于饱和。
3. 蒸汽压：蒸汽压与液相摩尔分数呈正相关关系，按照Raoult 定律计算得到的蒸汽压与实测值在误差范围内基本吻合。
根据实验数据，可以进一步分析二元气液平衡的相关性。
实验数据表明，气相组成受液相组成控制，随着液相摩尔分数的增加，气相组成趋向于饱和，即液相浓度越高，气相浓度也越高。
Aspen Plus在《化工热力学》二元体系汽液相平衡数据回归分析中的应用
山 东 化 工 收稿日期：２０２０－０８－０４基金项目：贵州省教育厅教学内容与课程体系改革项目（２０１９１４８；２０１９１５０；ＧＺＳＪＧ１０９７７２０１５１０）；六盘水师范学院教改项目（ＬＰＳＳＹｊｇ２０１９０９；ＬＰＳＳＹｊｇ２０１９１０；ＬＰＳＳＹＪＺ２０１５０５）；卓越工程师培养计划（ＬＰＳＳＹｚｙｊｙｐｙｊｈ２０１７０２）；六盘水师范学院精品课程建设（ＬＰＳＳＹｊｐｋｃ２０１９０７）作者简介：王克良（１９８４—），黑龙江齐齐哈尔人，硕士，副教授，研究方向化工传质与分离。
ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ在《化工热力学》二元体系汽液相平衡数据回归分析中的应用王克良１，李 静１，李 琳１，缪应菊１，叶 昆２（１．六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州六盘水 ５５３００４；２．中国石油工程建设有限公司华北分公司，河北任丘 ０６２５５０）摘要：以ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件回归乙醇－甲乙酮二元体系的汽液相平衡数据为例，比较了ＮＲＴＬ、ＷＩＬＳＯＮ及ＵＮＩＱＵＡＣ三种热力学方程模型的准确性。
相比传统的手动迭代优化计算，可以极大的降低计算量，提高准确度。
学生通过软件回归模型参数，可以帮助学生更加深入地掌握常见的这几种化工热力学方程。
根据回归的准确程度筛选最佳的物性方法，用于后续的流程模拟计算。
将ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件与《化工热力学》课程中＂汽液相平衡数据回归分析＂的核心知识点相结合的实践设计模式，既能让学生理解计算的基本原理，又能快速、准确的处理数据，是新工科中“理工”结合较好的实例。
关键词：ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ；化工热力学；汽液相平衡；热力学方程中图分类号：Ｇ６４２；ＴＱ０１３．１－４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１８－０２００－０３ 《化工热力学》课程是在《物理化学》课程的基础上，进一步介绍热力学原理在过程热力学分析和流体相平衡计算中的应用，是化工专业学生掌握系统工程、化工分离工程的理论基础［１－３］。
二元气液相平衡数据的测定
实验一 二元气液相平衡数据的测定气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。
随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。
平衡数据实验测定方法有两类，即直接法和间接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测定准确的气液平衡数据，平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。
一．实验目的1．测定正己烷－正庚烷二元体系在101.325kPa 下的气液平衡数据。
2．通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
3．应用Ｗilson 方程关联实验数据。
二．实验原理以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图１－１所示。
当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从Ａ和Ｂ两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。
蒸汽循环线Ａ Ｂ液体循环线图１－１平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：V i L i f f ˆˆ= i s i i i V i x f py γφ=ˆ （1）常压下，气相可视为理想气体，1ˆ=v i φ；再忽略压力对流体逸度的影响，isi p f =从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γisi p i x（2）式中，p ——体系压力（总压）；s i p ——纯组分i 在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine 公式计算； x i 、y i ——分别为组分i 在液相和气相中的摩尔分率； γi ——组分i 的活度系数由实验测得等压下气液平衡数据，则可用 s ii i i px py =γ （3）计算出不同组成下的活度系数。
二元汽液平衡数据测定实验的改进
㊀ＩＳＳＮ１６７２－４３０５ＣＮ１２－１３５２／Ｎ实㊀㊀验㊀㊀室㊀㊀科㊀㊀学ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ㊀ＳＣＩＥＮＣＥ第２２卷㊀第１期㊀２０１９年２月Ｖｏｌ ２２㊀Ｎｏ １㊀Ｆｅｂ ２０１９二元汽液平衡数据测定实验的改进赵爱娟，郭红宇（天津大学化工学院，天津㊀３００３５０）摘㊀要：汽液平衡数据是化工分离过程中的重要基础数据，对于化工生产和化工设备的设计极其重要㊂详细介绍了实验中心从二元体系的选择㊁实验装置的结构改进㊁汽液平衡组成分析方法以及实验数据的处理方面对 二元汽液平衡数据测定 实验进行的改进，改进后的实验有利于提高数据测定的准确性，同时提高学生的学习效率和实验教学效果㊂关键词：二元体系；汽液平衡；相图；实验教学中图分类号：Ｇ６４２㊀㊀文献标识码：Ｂ㊀㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－４３０５．２０１９．０１．０１３Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａｆｏｒｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍＺＨＡＯＡｉ－ｊｕａｎ，ＧＵＯＨｏｎｇ－ｙｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａ（Ｖ Ｌ Ｅ．）ａｒｅｔｈｅｂａｓｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｔａｇｅｓｏｆｖａｐｏｒｌｉｑｕｉｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐｏｒ⁃ｔａｎｃｅｔｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＶａｐｏｒ－ＬｉｑｕｉｄＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＤａｔａｆｏｒＢｉｎａｒｙＳｙｓｔｅｍ ｉｎｏｕｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｅｎｔｅｒａｒｅｄｅｔａｉｌｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｎ⁃ｃｌｕｄｅｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｔｈｅｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｑｕｉｌｉｂ⁃ｒｉｕｍｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｍｓｗｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｄａｔａｄｅｔｅｒｍｉｎａ⁃ｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｕｄｅｎｔｓ ｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｔｅａｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍ；ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀通讯作者：郭红宇（１９６４－），男，山东泰安人，硕士，副教授，主要研究方向为实验教学和实验室建设与管理㊂㊀㊀汽液平衡数据是化工生产中液体混合物分离㊁新产品和新工艺研发㊁能耗降低㊁三废处理等过程的重要基础数据之一㊂因为化工生产过程中多涉及相间物质传递，精馏㊁吸收㊁萃取等分离过程设备的设计㊁化工工艺条件的优化㊁汽液相理论的研究等都需要精确可靠的汽液平衡数据［１－２］㊂随着化工生产的不断发展，现有文献中汽液平衡数据已远不能满足需要，许多物系的平衡数据，很难直接通过理论计算获得，需要通过实验测定来满足工程计算的需要㊂同时，在溶液理论研究中提出了各种描述溶液内部分子间互相作用的模型，精确的汽液平衡数据是检验这些模型可靠性的重要依据㊂二元体系汽液平衡研究的经典方法即通过实验测定少量汽液平衡数据，然后在一定理论基础上选择合适的模型进行关联和预测，计算平衡曲线，以解决工业设计㊁科研㊁生产的一些课题，同时促进和发展理论研究工作㊂采用科学可靠的汽液平衡实验装置和实验方法测定物系的汽液平衡数据具有重要意义［３－４］㊂汽液平衡数据包括系统的温度（Ｔ）㊁压力（Ｐ）㊁汽相组成（ｙｉ）及液相组成（ｘｉ）㊂数据的测定实验理论抽象，操作技巧性强，测定时间长，数据量大且处理复杂，在实验教学过程中，学生在短短的４个学时内得到足够㊁准确的数据，从而绘制出精准的汽液平衡相图往往较难㊂多年来，学者们就 二元汽液平衡数据测定 的实验进行了大量的研究和改进工作［５－７］㊂根据化工技术实验中心（以下简称：中心）的实验教学经验，文中介绍并比较了中心近几年在 二元汽液平衡数据的测定 实验中的改进工作，包括二元体系的选择㊁实验装置结构改进㊁平衡组成分析方法和数据处理方法等㊂１㊀二元体系的选择在二元液系汽－液平衡相图实验中，常用的研究体系有环己烷－异丙醇㊁丙酮－氯仿㊁乙醇－苯㊁乙醇－正丙醇㊁乙醇－环己烷㊁乙醇－水㊁乙酸乙酯－乙醇㊁正丙醇－水㊁异丙醇－水和苯－甲苯等㊂由于苯㊁甲苯和氯仿等属于高毒物，相应体系早已被淘汰，目前国内多所高校开设的二元液系汽－液平衡相图实验是环己烷－乙醇（异丙醇）体系［８－１１］㊂本中心早期实验中采用苯－正庚烷体系，除了苯剧毒外，正庚烷易燃，正庚烷蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险㊂随着本中心Ｓ．Ｈ．Ｅ．（安全Ｓａｆｅｔｙ㊁健康Ｈｅａｌｔｈ㊁环保Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）管理体系的建设，为培养化工专业学生Ｓ．Ｈ．Ｅ．理念，教学实验中尽量采用毒性低㊁安全性高㊁污染少的体系㊂因而我们改用乙醇－水㊁甲醇－水㊁甲醇－乙醇三种体系进行汽－液平衡数据测定实验㊂实验过程中，采用依次添加法节约了大量试剂，但由于乙醇－水体系具有最低恒沸点，教学实验有限的学时内，学生不易得到精准的相图；甲醇－水体系中，当水含量较高时平衡釜内产生较多的水蒸汽，不易取样；因此选择低毒的甲醇－乙醇体系㊂２㊀汽液平衡实验装置恒压下完全互溶的二元液系，当汽㊁液两相达到平衡时，二元液系的沸点和溶液的组成有关，即Ｔ是ｘ（ｙ）的函数㊂将二元液态混合物在特制的蒸馏器中蒸馏，当体系温度不再变化，表明汽㊁液两相已达到平衡，记下此时温度，并测定相应的汽㊁液相组成，即得到Ｔ－ｘ－ｙ数据㊂汽液平衡数据的准确性依赖于汽液平衡测量装置的稳定性与可靠性，压力㊁温度和平衡组成数据的测定的准确性是此实验成功的关键，开展汽液平衡装置合理性㊁可靠性的研究具有重要的意义㊂下面从平衡釜的选择㊁压力和温度的测量控制对本中心实验装置进行介绍㊂２．１㊀平衡釜恒压汽液平衡数据应用广泛，测定方法简单，分为间接法和直接法，直接法中有静态法㊁流动法和循环法等［１２］㊂循环法应用最为广泛，即汽液平衡釜中汽㊁液两相进行循环，使汽液两相达到充分的接触［１３］㊂单循环（Ｅｌｌｉｓ）釜较双循环釜结构简单，但数据准确程度及适用范围有限㊂双循环（Ｂｏｕｂｂｌｉｃ）法测定原理如图１所示㊂在沸腾器Ｍ中盛有一定组成的溶液，在恒压下加热，体系达到平衡时，容器内的组成不随时间变化，这时从Ｖ和Ｌ两容器中取样分析，即得一组平衡数据㊂图１㊀循环法测定汽液平衡原理图若要测得准确的汽液平衡数据，平衡釜的选择是关键［１４－１５］㊂较理想的平衡釜应易于建立平衡㊁样品用量少㊁平衡温度测定准确㊁汽相中不夹带液滴㊁液相不返混及不易爆沸，可避免过热现象和分馏效应等引起的误差等㊂本中心采用的小型平衡釜，通过液相内循环㊁汽相外循环分别形成循环系统，其结构如图２所示㊂该釜具有如下特点：外层有全封闭真空恒温夹套，使得平衡釜处于恒温环境中，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，测得平衡时的温度及汽液相组成数据准确㊂图２㊀小型汽液平衡釜示意图除了 二元汽液平衡数据的测定 装置的核心 平衡釜进行正确的选择外，装置的压力和温度测量和控制系统也要可靠，对原实验装置的压力和温度测量和控制系统进行了改进，改进前㊁后的汽液平衡数据测定实验装置分别见图３和图４㊂㊀赵爱娟，等：二元汽液平衡数据测定实验的改进图３㊀改进前的汽液平衡数据测定实验装置图４㊀改进后的汽液平衡数据测定实验装置２．２㊀压力测量和控制系统早期的实验中主要测定常压下的汽液平衡数据㊂因为要求实验过程中整个系统是密闭的，实验前采用１００ｍＬ针筒㊁医用旋转三通阀和Ｕ型压差计检查整个系统的气密性，如图３所示㊂三者也可用于对体系进行加压和抽真空，但由于实验过程中装置的取样口垫片易漏气，导致系统难以保持在除常压外的恒压状态，因而对装置进行了如下改进㊂改进后的实验装置如图４所示，压力测量系统由高精密数字绝对压力计（ＯＭＥＧＡＨＨＰ３６０－Ｂ，精度ʃ０．０１５％ＦＳ，量程０ ２６６．６７ｋＰａ）和差压传感器（奥特仪表制造有限公司，型号ＡＴ３０５１ＤＰ４Ｓ２Ｂ７Ｈ１１ＢＯ３Ｍ３，精度ʃ０．０７５％ＦＳ，量程０ ９ｋＰａ）组成，分别测量实验当天大气压和平衡釜内压力与外界大气压的差值，其测量值直接通过仪表显示屏显示㊂并且装置上外接控压装置（气体发生器和真空泵），对体系压力进行精密㊁动态调节，从而测得不同压力下的汽液平衡数据㊂解决了先前装置由于垫片漏气，而导致的系统压力不稳定㊁数据测量不准确的问题㊂改进后实验装置设计合理，操作简单，提高了实验的准确性，同时学生在实验过程中学习掌握了使用现代化化工测量控制仪器㊂２．３㊀温度测量系统早期的实验中采用传统的精密温度计，测温套管中倒入硅油，将一支温度计（主温度计）插入套管中，并在主温度计露出部分中间固定另一支温度计（辅助温度计），如图３所示㊂因本实验对温度要求较严，需对温度进行校正，平衡温度Ｔ的计算方法如下：Ｔ＝ｔ主＋ｔ修正值＋ｋｎｔ主－ｔ辅()（１）ｔ修正值 温度计的修正值，通过查精确温度计的修正值得到；ｋ 水银在玻璃中的膨胀系数，取０．０００１６；ｎ 露出部分的温度系数取６０；ｔ主 在介质中的温度（主温度计的读数）；ｔ辅 露出水银柱的平均温度（辅助温度计的读数）㊂改进后的实验装置如图４所示，温度的测量系统由铂电阻温度传感器（ＰＴ１００，Ａ级，精度ʃ０．１％ＦＳ，量程－５０ ３００ħ）和智能数字转换仪表组成，分别用于平衡釜内温度的测量和显示㊂为学生提供较为精密的测温手段，操作简便，平衡温度读取快速，灵敏度高，减小了实验误差㊂３㊀平衡组成的分析３．１㊀阿贝折光仪体系达到平衡时，对汽㊁液相组成进行分析㊂折射率是物质的一种特性常数，液态混合物的折射率与组成和温度有关，采用阿贝折射仪测定汽㊁液相的折射率，然后从特定温度下的折射率－组成工作曲线上查得相应的组成［１６］㊂由于样品组成对折光率的影响是极其灵敏的，易挥发组分的轻微蒸发，造成实验结果不准确㊂同时，折射率随温度变化，测定标准工作曲线和未知样品的折射率要求在相同的温度下进行，但又很难控制平衡样品的温度㊂此外，使用阿贝折射仪，需要对光㊁粗调㊁消色散㊁精调㊁读数，在７４工作曲线上查找组成，操作繁琐，人为误差大㊂３．２㊀气相色谱随着化学化工科研领域新方法和新仪器的应用，微量分析已成为常规的实验技术，实验教学中采用传统的测试方法，导致其与科研严重脱节［１７］㊂在实验教学中适当引入现代分析测试手段，提高实验的重现性和精度，让学生更多地接触到现代实验技术和方法，有利于培养学生的创新意识和探究精神，是一种有益的教学改革尝试㊂因此，本中心对原教学内容进行改进，采用气相色谱法对平衡样品的组成进行分析，由色谱峰面积和相对校正因子定量计算平衡时汽㊁液相组成㊂该法分离能力强㊁灵敏度高，所测数据比较稳定，样品用量少（０．２μＬ）㊂提升后的测试手段，大大消除了折射率－组成工作曲线上查找误差和阿贝折射仪机械漂移引起的误差，把学生从繁琐的实验操作中解放出来，还可以接触到现代分析仪器㊂４㊀数据处理方法实验报告处理过程中，要求学生采用适合的活度系数模型方程关联实验数据［１８］㊂汽相组成误差的平方和作为目标函数，即Ｆ＝ðｍｊ＝１ｙ１实－ｙ１计()ｊ２＋ｙ２实－ｙ２计()ｊ２[]采用非线性最小二乘法，由二元汽液平衡实验数据回归求得方程中模型参数，计算活度系数γｉ和汽相组成ｙｉ，然后分别采用实验值和计算值作出二元汽液平衡相图（Ｔ－ｘ－ｙ），并进行比较分析㊂计算机普及的今天，不提倡学生采用坐标纸手工绘制相图和手写实验报告的方法，要求学生采用ＭＡＴＬＡＢ编程或ＡＳＰＥＮ计算平衡态体系数据，利用微软ＥＸ⁃ＣＥＬ㊁ＯＲＩＧＩＮ［１９］㊁ＭＡＴＬＡＢ或ＡＵＴＯＣＡＤ绘制二元汽液平衡相图㊂５㊀结语准确的二元汽液平衡数据的测定依靠科学合理的实验方法和实验装置，文中从二元体系选择㊁汽液平衡实验装置改进㊁平衡样品组成分析和数据处理四个方面，介绍了本中心开设的教学实验 二元汽液平衡实验数据的测定 ㊂通过在一个实验项目的教学中将多方向化工专业的知识融会贯通，增强了学生的安全环保意识，锻炼了学生现代化测定方法和测量仪表的操作能力，实验报告处理中化工类软件的应用提高了数据处理结果准确度和学生的学习效率㊂实验教学紧跟学科的发展步伐，不断提高实验教学效果，达到培养高素质的复合型化工专业人才的教学目标㊂也希望能对兄弟院校的实验工作者在实验教学㊁课程改革及仪器购置等方面起到一定的借鉴作用㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀任素贞，贺民，纪敏，等．深化物理化学实验教学，培养学生科研能力［Ｊ］．化工高等教育，２０１５（４）：６７－６９．［２］㊀雷玲，陆新华．乙醇－环己烷双液系汽液平衡相图测绘方法改进［Ｊ］．化工时刊，２０１６，３０（１）：２２－２５．［３］㊀赵亚萍，沈丽，边绍伟，等． 二元液系平衡相图的绘制 实验的综合改进［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１５，３４（６）：２１３－２１７．［４］㊀向明礼，曾小平，滕奇志，等． 二元液系相图 实验的综合改革研究［Ｊ］．实验科学与技术，２００７，５（６）：９８－１００．［５］㊀童丹丽，唐小祥．双液系的气－液平衡相图实验装置的改进［Ｊ］．科技信息（学术研究），２００６（１１）：８１．［６］㊀常贯儒，陈国平．双液系汽液平衡相图的实验改进与实践研究［Ｊ］．科技视界，２０１２（１６）：３５－３７．［７］㊀仝艳，李晓飞，万焱，等．双液系汽液平衡相图绘制实验的改进效果评价［Ｊ］．广州化工，２０１１，３９（５）：１６９－１７０．［８］㊀李俊新，孙宝，郭子成，等．二元液系气－液平衡相图实验体系的绿色选择［Ｊ］．实验室科学，２０１１，１４（３）：７０－７４．［９］㊀赵泳．二元液系汽液平衡相图实验的改进［Ｊ］．广东化工，２０１３，４０（１２）：２２－２３．［１０］㊀苑娟，万焱，褚意新．二组分气 液平衡相图实验的绿色化研究［Ｊ］．实验技术与管理，２０１３，３０（７）：１５７－１５９．［１１］㊀李晓飞，仝艳，吴志启．二组分体系水－正丙醇的汽液平衡相图绘制［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１２，３１（８）：２０－２２．［１２］㊀徐美倩．汽液相平衡测定技术的研究进展［Ｊ］．化学工业与工程技术，２００７，２８（５）：４０－４３．［１３］㊀徐美倩．汽液双循环相平衡装置的建立与汽液相平衡数据测定［Ｄ］．南京：南京工业大学，２００６．［１４］㊀周爱秋，李英，刘福祥，等．完全互溶双液系平衡相图实验装置的微型化［Ｊ］．实验室研究与探索，２００２，２１（１）：７９－８０．［１５］㊀宋江闯，熊焰．汽液平衡测定实验探讨［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１０，２９（１１）：２２３－２２６．［１６］㊀刘茹，蔡邦宏．拟合曲线对气－液平衡相图绘制实验的影响［Ｊ］．广东化工，２０１５，４２（３）：３２．［１７］㊀许新华，王晓岗，刘梅川．双液系汽液平衡相图实验的新方法研究［Ｊ］．实验室科学，２０１５，１８（３）：２９－３２．［１８］㊀谷永庆，乔梅英．乙酸－乙醇汽液平衡数据的测定与关联［Ｊ］．光谱实验室，２０１２，２９（１）：５２９－５３１．［１９］㊀胡玮，曹红燕．双液系气－液平衡相图的Ｏｒｉｇｉｎ绘制方法［Ｊ］．化工高等教育，２０１４（１）：９６－１００．收稿日期：２０１７－１１－１０修改日期：２０１７－１１－２８作者简介：赵爱娟（１９８７－），女，河北迁安人，硕士，工程师，主要研究方向为实验教学和实验室建设与管理㊂㊀。
二元气液相平衡数据的测定(数据处理)
五、实验数据记录与处理：项目温度(0C)液相x 气相y饱和蒸汽压P s*100000数据1 正己烷74.468.8899 76.127 1.206289 正庚烷31.1101 23.873 0.472527数据2 正己烷76.472.2217 77.8291 1.280930 正庚烷27.7783 22.1709 0.505914数据3 正己烷79.156.6229 66.8828 1.383679 正庚烷43.3771 33.1172 0.553946数据4 正己烷82.550.4742 45.1909 1.530921 正庚烷49.5285854.8091 0.619527饱和蒸汽压的计算（c语言源程序）#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){ int i;double pp[4],pg[4];double p=1.0158e5,t[4]={74.4,76.4,79.1,82.5};double A1=9.2164,B1=2697.55,C1=-48.78;//正己烷安托因方程系数double A2=9.2535,B2=2911.32,C2=-56.51;//正庚烷安托因方程系数for(i=0;i<4;i++){pp[i]=100000*exp(A1-B1/(t[i]+273.15+C1));// 正己烷饱和蒸汽压单位化为帕pg[i]=100000*exp(A2-B2/(t[i]+273.15+C2));//正庚烷饱和蒸汽压printf("pp[%d]=%lf\n",i,pp[i]);printf("pg[%d]=%lf\n",i,pg[i]);}}运行结果：Wilson方程计算（MACLAB源程序）function relixueclose all,clear,clc,t=[74.4,76.4,79.1,82.5]';x1=[0.688899,0.722217,0.566229,0.504742]';y1=[0.76127,0.778291,0.668828,0.451909]';x2=[0.311101,0.277783,0.433771,0.4952858]';y2=[0.23873,0.221709,0.331172,0.548091]';p=1.0258e5;ps1=[1.206289,1.280930,1.383679,1.530921]'*1.e5;ps2=[0.472527,0.505914,0.553946,0.619527]'*1.e5;V1=86/659;V2=100/684;x0=[10 10];x=lsqnonlin(@myfun,x0,[],[],optimset('Display','iter'),t,x1,y1,x2,y2,ps1,ps2,p,V1,V2); g12=x(1)g21=x(2)fprintf('EEA|NS2IEyIa:\n'),fprintf('g12=%f\tg21=%f\n',g12,g21),F=simulator(g12,g21,x1,x2,ps1,ps2,p,V1,V2,t);y1cal=F(:,1)y2cal=F(:,2)plot(x1,t,':>',y1cal,t,':d')legend('x1-t','y1-t')xlabel('x1,y1')ylabel('温度/t')title('正己烷T-x-y图')figureplot(x2,t,':>',y2cal,t,':d')legend('x2-t','y2-t')xlabel('x2,y2')ylabel('温度/t')title('正庚烷T-x-y图')figurex1=[1,0.688899,0.722217,0.566229,0.504742,0]';y1=[1,0.76127,0.778291,0.668828,0.451909,0]';y1cal=[ 1 y1cal' 0];plot(x1,y1,':>',x1,y1cal,':s')xlabel('x1')ylabel('y1')title('正己烷x-y图')legend('测量值','计算值')x2=[0,0.311101,0.277783,0.433771,0.4952858,1]';y2=[0,0.23873,0.221709,0.331172,0.548091,1]';y2cal=[ 0 y2cal' 1];figureplot(x2,y2,':>',x2,y2cal,':s')xlabel('x2')ylabel('y2')title('正庚烷x-y图')legend('测量值','计算值')function F=myfun(x,t,x1,y1,x2,y2,ps1,ps2,p,V1,V2)g12=x(1); g21=x(2);g21=x(2);A12=V2/V1*exp(-g12/8.314./(t+273.5));A21=V1/V2*exp(-g21/8.314./(t+273.15));gangma1=exp(-log(x1+A12.*x2)-x2.*(A12./(x1+A12.*x2)-A21./(x2+A21.*x1))); gangma2=exp(-log(x2+A21.*x1)-x1.*(A21./(x2+A21.*x1)-A12./(x1+A12.*x2))); y1cal=gangma1.*x1.*ps1/p;y2cal=gangma2.*x2.*ps2/p;F=[y1-y1cal;y2-y2cal];function F=simulator(g12,g21,x1,x2,ps1,ps2,p,V1,V2,t)A12=V2/V1*exp(-g12/8.314./(t+273.5))A21=V1/V2*exp(-g21/8.314./(t+273.15))gangma1=exp(-log(x1+A12.*x2)-x2.*(A12./(x1+A12.*x2)-A21./(x2+A21.*x1))) gangma2=exp(-log(x2+A21.*x1)-x1.*(A21./(x2+A21.*x1)-A12./(x1+A12.*x2))) y1cal=gangma1.*x1.*ps1/p;y2cal=gangma2.*x2.*ps2/p;F=[y1cal,y2cal]运行结果：Norm of First-orderIteration Func-count f(x) step optimality CG-iterations0 3 0.1122 6.37e-0051 6 0.110667 10 6.26e-005 12 9 0.107667 20 6.05e-005 13 12 0.101932 40 5.62e-005 14 15 0.0914919 80 4.79e-005 15 18 0.0745998 160 3.19e-005 16 21 0.055209 320 1.98e-005 17 24 0.0383033 640 7.13e-006 18 27 0.0351408 453.591 5.51e-007 1 Optimization terminated: first-order optimality less than OPTIONS.TolFun,and no negative/zero curvature detected in trust region model.g12 = -137.5221 g21 = 1.4686e+003EEA|NS2IEyIa:g12=-137.522127 g21=1468.583178A12 =1.17481.17451.17411.1736A21 =0.53700.53850.54060.5432gangma1 =0.85700.87450.79500.7649gangma2 =1.83781.87961.65811.5702F =0.6943 0.26340.7886 0.25750.6072 0.38840.5762 0.4697 y1cal =0.69430.78860.60720.5762y2cal =0.26340.25750.38840.4697。
化工专业实验讲义
化学工程与工艺专业实验讲义化学工程与工艺专业教研室实验一二元汽—液平衡数据的测定 (1)实验二二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定 (5)实验三三元液—液平衡数据的测定 (12)实验四乙苯脱氢制苯乙烯 (18)实验五煤油裂解制烯烃 (23)实验六填料塔液相轴向混合特性的测定 (26)实验七沸石催化剂的制备 (34)实验八反应精馏法制乙酸乙酯 (39)实验九恒沸精馏 (43)实验十填料塔分离效率的测定 (50)实验十一液膜分离法脱除废水中的污染物 (52)实验十二碳酸二甲酯生产工艺过程开发 (56)实验一二元汽—液平衡数据的测定汽液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。
随着化工生产的不断发展，现有汽液平衡数据不能满足需要。
许多物系的平衡数据很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡实验数据测定方法有两类，即直接法和间接法。
直接法中又有静态法、流动法和循环法等。
其中循环法应用最为广泛。
若要测得准确的汽液平衡数据，平衡釜是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定实验数据，需样品量多且测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。
一、实验目的1.测定常压下乙醇（1）－水（2）二元汽液平衡数据2.通过实验了解汽液平衡釜的构造，掌握二元汽液平衡数据的测定方法和技能。
3.应用计算机将lewis和colburn二人对乙醇（1）——水（2）在常压下测定的数据用Wilson方程回归得的能量参数，对于自己所得的数据的准确性进行校验。
二、实验原理和计算关联公式以水循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型有多种多样，但基本原理都一样，如图1-1所示，当体系达到平衡时，A容器的温度不变，此时A和B中的组成不随时间变化，此时从A和B容器中取样分析，可以得到汽液平衡数据。
根据汽液平衡原理，当汽液两相达到平衡时，除了两相的温度，压力相等之外，任一组在两相中的逸度必须相等。
二组分完全互溶系统的气—液平衡相图
课程名称：______大学化学实验(P)__________ 指导老师：____曹发和_____成绩：__________________ 实验名称：二组分完全互溶系统的气液平衡相图实验类型：_____________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．学习测定气—液平衡数据及绘制二元系统相图的方法，加深理解相律和相图等概念。
2．掌握正确测量纯液体和液体混合物沸点的方法。
3．熟悉阿贝折光仪的原理及操作，熟练掌握超级恒温槽的使用和液体折射率的测量。
4．了解运用物理化学性质确定混合物组成的方法。
二、实验内容和原理两种液态物质若能以任意比例混合，则称为二组分完全互溶液态混合物系统。
当纯液体或液态混合物的蒸气压与外压相等时就会沸腾，此时的温度就是沸点。
在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值，通常说的液体沸点是指101.325Kpa下的沸点。
对于完全互溶的混合物系统，沸点不仅与外界压力有关，还与系统的组成有关。
在一定压力下，二组分完全互溶液态混合物系统的沸点与组成关系可分为三类：（1）液态混合物的沸点介于两纯组分沸点之间（2）液态混合物有沸点极大值（3）液态混合物有沸点极小值。
对于（1）类，在系统处于沸点时，气、液两相的组成不相同，可以通过精馏使系统的两个组分完全分离。
（2）、（3）类是由于实际系统与Raoult定律产生严重偏差导致。
相图中出现极值的那一点，称为恒沸点。
具有恒沸点组成的二组分混合物，在蒸馏时的气相组成和液相组成完全一样，整个蒸馏过程中沸点恒定不变，因此称为恒沸混合物。
对有恒沸点的混合物进行简单蒸馏，只能获得某一纯组分和恒沸混合物。
液态混合物组成的分析是相平衡实验的关键。
本实验采用折射率法。
采用制作工作曲线的内插法得到未知液态混合物的组成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、实验目的1．测定甲醇—乙醇二元体系在常压下的气液平衡数据，绘制相图。
2．通过实验了解平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。
3．掌握气相色谱仪的操作。
4．应用Wilson方程关联实验数据。
二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。
化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的设计、改造以及对最佳工艺条件的选择，都需要精确可靠的气液平衡数据。
化工生产过程均涉及相间物质传递，故气液平衡数据的重要性是显而易见的。
随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。
许多物系的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
相平衡研究的经典方法是首先测定少量的实验数据，然后选择合适的模型关联，进而计算平衡曲线；这其中，最常用到的是状态方程法和活度系数法。
气液平衡数据实验测定方法有两类，即间接法和直接法。
直接法中有静态法、流动法和循环法等。
其中以循环法应用最为广泛。
若要测得准确的气液平衡数据，平衡釜的选择是关键。
现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。
平衡釜的选择原则是易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。
用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。
本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，釜液体和气体分别形成循环系统，可观察釜的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快。
以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。
当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从A和B两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。
图1 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其热力学基本关系为：f i L =f i V ................................................(1) φi py i =γi f i 0x i (2)常压下，气相可视为理想气体，фi =1；再忽略压力对液体逸度的影响，f i =p i 0从而得出低压下气液平衡关系式为：py i =γi p i 0x i (3)式中p ——体系压力（总压）；p i 0——纯组分I 在平衡温度下饱和蒸汽压，可用安托尼（Antoine ）公式计算； x i 、y i ——分别为组分I 在液相和气相中的摩尔分率； γi ——组分i 的活度系数。
由实验测得等压下气液平衡数据，则可用ii i i p x py =γ (4)计算出不同组成下的活度系数。
三、实验试剂和仪器1．无水甲醇（分析纯）、无水乙醇（分析纯）。
2．平衡釜一台。
3．10mL 注射器三支、1.0mL 注射器十支、10μL 微量进样器两支。
4．气相色谱仪一台。
5．计算机数据采集和处理系统一台。
图2 小气液平衡釜示意图1—磨口； 2—气相取样口； 3—气相贮液槽；4—连通管；5—缓冲球；6—回流管；7—平衡室；8—钟罩；9—温度计套管；10—液相取样口；11—液相贮液槽；12—提升管；13—沸腾室；14—加热套管；15—真空夹套；16—加料液面四、实验步骤1．实验测定常压下的甲醇—乙醇气液平衡数据，需读取实验时的大气压值，室温。
2．在平衡釜加入一定浓度的甲醇—乙醇混合液约40mL，使液体处在图2中加料液面处。
3．打开冷却水。
4．安放好加热棒，测温用铂电阻。
打开仪表电源开关，调节平衡釜电流缓慢加热混合液。
首先设置加热电流为0.10A，约5min后混合液中有气泡冒出，再调至0.20A。
加热电流以平衡釜液体沸腾为准，冷凝回流液控制在2~3滴/秒。
5．稳定地回流15min左右，以建立平衡状态，每隔2min记录加热控制仪表温度示数。
达到平衡后，该读数即为平衡温度。
6．采用1.0mL小注射器分别取平衡气、液两相样品0.2mL，置于离心管中待分析。
然后采用10μL微量进样器取样0.2μL，通过气相色谱仪测平衡的气、液相组成。
7．关闭加热电流，待混合液停止沸腾。
8．采用10mL大注射器从平衡釜中取出~8mL的混合液，然后加入等量的乙醇。
9．重复4~8操作步骤，重新建立平衡，完成5组平衡数据点。
10．实验完毕，关闭水源、电源。
回收废旧试剂，实验物品放回原位。
实验数据交由指导教师签字。
五、实验数据记录和处理实验数据记录：1．记录条件，包括室温，大气压值，设备号，组号，试剂物化性质等。
表1 实验条件记录入纯组分种类。
表3 甲醇-乙醇汽液平衡实验过程记录表表4 气相色谱分析条件表5 甲醇-乙醇汽液平衡平衡色谱分析数据记录表实验数据处理：（至少以一组数据为例写出详尽计算过程）1．气相色谱仪分析结果两相样品成分分析采用GC9800型气相色谱仪分析。
热导检测器配以色谱数据处理机计算峰面积，采用修正面积归一化定量，定量校正因子在实验取样操作条件下测定。
气、液相样品组成以甲醇的摩尔分数计。
(1) 求平衡温度时，液相样中的甲醇的质量分数及摩尔分数由表2-1 样品气相色谱数据记录表，我们分别可知序号2（平衡温度为69.8℃）的两次液相取样的甲醇-乙醇混合物中的甲醇和乙醇的峰面积百分比：第一组：A甲醇=56.09 A乙醇=42.44第二组：A甲醇=55.75 A乙醇=42.56已知甲醇对乙醇的相对校正因子为f*甲醇 =2.1191，为方便计算，设f*乙醇 = 1。
由归一化法可得达到平衡时，甲醇在液相中的质量分数：X t甲醇= A甲醇× f*甲醇/( A甲醇× f*甲醇 + A乙醇× f*乙醇)将上面数据带入上式可得X t甲醇1 = 56.09 ×2.1191/(56.09 ×2.1191 + 42.44× 1) = 0.7369X t甲醇2 = 55.75 × 2.1191/(55.75 ×2.1191 + 42.56 × 1) = 0.7352两次测量结果取平均值可得：X t甲醇平均 = （X t甲醇1 + X t甲醇2）/2 = (0.7369 +0.7352)/2 = 0.7360(2) 求平衡温度时，气相样中的甲醇的质量分数及摩尔分数由样品气相色谱数据记录表，我们分别可知序号2（平衡温度为69.8℃）的气相取样的甲醇-乙醇混合物中的甲醇和乙醇的峰面积百分比：第一组：A甲醇=67.24 A乙醇=28.69第二组：A甲醇=69.34 A乙醇=29.43计算过程与（1）的计算过程相同，最终求得y t甲醇1 = 0.8324 ;y t甲醇2 = 0.8331 ;y t甲醇平均 = 0. 8328其他序号里的达到平衡温度时，液相、气相中的甲醇的质量分数及摩尔分数计算方式相同。
所有数据的计算结果汇总如下表：表6 气液平衡时甲醇的质量分数和摩尔分数结果表表7 气液平衡时气相中甲醇、乙醇的平均摩尔分数表表8 气液平衡时液相中甲醇、乙醇的平均摩尔分数表将上表中气液平衡时液相中甲醇、乙醇的平均摩尔分数连接成线，可以得到甲醇-乙醇二元气液平衡相图，如下图所示：图3 甲醇-乙醇二元气液平衡相图2．纯组分饱和蒸汽压pp 0采用Antoine 公式算出平衡温度下两纯组分的pp 0，Antoine 公式为：lgP i 0=A i – B i /(C i +t )∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（5）表6 纯物料安托尼常数表7 甲醇及乙醇在各平衡温度下的纯组分饱和蒸气压 3．气液平衡数据的关联根据公式(4)可以计算出不同组成的活度系数。
以序号2样品数据为例：甲醇活度系数py p x γ==甲醇甲醇甲醇甲醇100.45*0.8775/（122.2208*0.8004）=0.9010乙醇活度系数py p x γ==乙醇乙醇乙醇乙醇100.45*0.1225/（71.6083*0.1996）=0.8609同理可以得到其他平衡温度时甲醇和乙醇的活度系数，见表8。
表8 不同平衡温度下各组分活度系数采用Wilson 方程关联本实验活度系数和组成的关系。
二元体系的Wilson 方程为：lnγ1=-ln 22121)(x x x +Λ+)(121221212112x x x x Λ+Λ-Λ+Λ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（6）lnγ2=-ln )()(21211212122111212x x x x x x x Λ+Λ-Λ+Λ+Λ+∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（7）Wilson 方程二元配偶参数Λ12和Λ21采用非线性最小二乘法，由二元气液平衡数据回归而得。
目标函数选为气相组成误差的平方和，即F=∑=mj 1[(y 1实-y 1计) j 2+(y 2实-y 2计) j 2]∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙（8）根据实验值求得Wilson 方程中模型参数，计算气相组成p p 计 。
分别采用实验值和计算值作出二元气液平衡相图（T —x —y ），并进行比较分析。
用非线性最小二乘法拟合： matlab 拟合程序见下：bb0=[1,1];[bb,resnorm,residual]=lsqnonlin(Funlv,bb0)function F=Funlv(bb)x1=[0.8615 0.7360 0.6173 0.4997 0.4001];x2=1-x1;y1=[0.9208 0.8328 0.7384 0.6360 0.5330];y2=1-y1;p10=[845.96 916.66 977.41 1033.74 1096.75];p20=[491.52 537.06 576.48 613.25 654.62];for i=1:5F(i)=y1(i)-p10(i)*x1(i)/753.437*exp(-log(x1(i)+bb(1)*x2(i))+x2(i)*(bb(1)/(x1(i)+bb(1)*x2(i))-bb(2)/(x2(i)+bb(2)*x1(i))));endfor i=6:10j=i-5;F(i)=y2(j)-p20(j)*x2(j)/753.437*exp(-log(x2(j)+bb(2)*x1(j))+x1(j)*(bb(2)/(x2(j)+bb(2)*x1(j))-bb(1)/(x1(j)+bb(1)*x2(j))));Endbb =2.1661 0.4616resnorm =0.0038residual =Columns 1 through 7-0.0280 -0.0261 -0.0090 0.0155 0.0202 0.0088 0.0069 Columns 8 through 10-0.0027 -0.0182 -0.0335F=∑=mj1(y1实-y1计)2j+(y2实-y2计)2j=(-0.0280)2+(-0.0261)2+…+（0.0182）2+(-0.0335)2=0.0038此F值与程序拟和的resnome结果参数一致，说明拟合的效果比较好。