双液系相图.

开始出现气相, 体系达气液两相 平衡.
A+B, 气相, T
A+B, 气 A+B, 气相, T 相, T A+B, 气相, T
A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T A+B, 溶液, T
（三）理想溶液的p-x相图
C点: 组成xB, 单相溶液. D点:开始出现气相, 液 相与总组成仍相同.
0 pB*
L
l+g,
H
G
xBl
xB xBg
xB
杠杆规则 (lever rule):
p
(1)式与(2)式相等: nlxB+ngxB = nlxBl + ngxBg
L H G
pB*
nl( xB－xBl) = ng( xBg－xB) (3)
pA*
l+g,
0
xBl
xB xBg
xB
杠杆规则 (lever rule):
T
TA*
气相, f=2
p
H L
G
nlHL=ngHG
——杠杆规则
l+g, f=1
TB*
液相, f=2
xBl
xB
xBg
xB
理想溶液的T-x相图
T
理想溶液的p-x相图
p
TA*
气相, f=2
单相区,液相
l+g
l+g, f=1
pB*
L
H
G
L
H
G
TB*
液相, f=2
pA*
单相区,气相
xBl
xB
xBg
xB
0
xBl xB xBg
D pA* F
0
XB
XB’
XB’’
XB’’’
XB’’’’ XB
(三)理想溶液的p-x相图
p
组成为xa的体系点a位于 单相区, 为液相溶液. N点：开始出现气相,气 相点为M,达两相平衡. D点: 气相组成为x’,液 相组成为x’’.
a 单相区,液相 f=2 l+g , f=1
D E
pB*
N
C I
M
p C C’ C’’ C’’’ C’’’’ pB*
F点:液相量无穷小, 仍 维持两相平衡.
D’
D’’’
D’’ ’’
F’’’’
D’’
F’’’ F’’ F’
重复上述过程,得到一 系列相点D’ …和F’ …. 纯A和纯B的相点. 液相线:D,D’,D’’, … 气相线:Fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF’,F’’ …, 即为双液系的p-x图
气相
x4 x3 x2
y4 y3 y2 x1
T1
y1
液相
A
x
B
完全互溶双液系的p-x图
虚线:理想溶液 红色: A的蒸汽压曲线; 蓝色: B的蒸汽压曲线; 紫色: 实际溶液的总压 此类非理想溶液相图与 理想溶液的相图有偏差. 但其偏离的程度不至于 使体系的相图发生明显 的变化.
pA* p
(产生正负偏差不大的体系)
xB
精馏塔示意图
原料进口 低沸点产品
高沸点产品
电加热器
精 馏 原 理
B的沸点低,挥发性较强, B在 气相中的浓度较液相高,将组 成为y1的气相收集起来,并将 其冷却至温度T1,其中将有部 分冷凝为液体,液相的组成为 x2, 与之达平衡的气相组成为 y2,由相图可见y2>y1.重复以上 过程，气相中B的浓度愈来愈 高，最后可以获得纯的B。 而由液相可以获得纯的A。
第三节 二组分气液 平衡体系
第三节 二组分气液平衡体系
• 两组分体系的相律可表达为:
• • K=2; =2
f=4－
• f=0, max=4, 最多四相共存.
• ＝1, fmax=3, 需三维图象才能完整描绘体系状态.
• 二元体系的相图常常固定某因素不变 ( 如温度或压 力),用二维平面相图表示体系状态的变化情况. • 二元体系的相图常为: • T－x图； p－x图.
pB
*
p
pB
pA
A
B
完全互溶双液系的p-x图
当实际溶液的行为偏离 理想溶液较大 ( 如正偏 差)时,其p-x图中会出现 总压的极大值,如图中G 点所示. 图中 ,B 的挥发性较大 , 但 G 点的压力比纯 B 的蒸汽 压 更 大 . 这 是 因 为 A,B 均 对拉乌尔定律有较大正 偏差的缘故.
一. 完全互溶理想溶液的p-x图 • （一）液相线的绘制 • p－x图：
•
• • •
pA= pA*xA pB= pB*xB= pB*(1－xA) p = pA+ pB = pA*xA + pB*(1－xA)
• 体系的总压为：
•
p = pB*+(pA*－pB*)xA
（二）气相组成与液相组成的关系 由于A、B二组分蒸汽压不同，故与溶液 平衡的气相组成和液相组成并不相同，有：
F点:体系几乎全以气态 存在,残余微少液相.气 相组成与体系总组成相 同, 液相组成为x’’’.
F
pA* 单相区,气相 f=2 0
x’’’ x’’
在两相区, 液相组成沿NI 移动;气相组成沿MF移动.
xB
x’
x
xB
（四）杠杆规则 (lever rule): p
H:体系点,组成为xB L: 液相点 G: 气相点 B的总量: nB=nxB n=nl+ng nB= nlxB+ngxB (1) pA* 又: nB=nBl +nBg nB=nlxBl+ngxBg (2)
从相图可以求出: ( xB－xBl)=HL ( xBg－xB)=HG 有: nlHL=ngHG
HL和HG分别为体系 点H到液相线和气相 线的距离. 此规则与物 理学中的杠杆定律相 似,故称为杠杆规则.
p pB *
L
H
G
l+g,
p A*
0
xBl
xB xBg
xB
理想溶液的T-x相图
体系点为H点, 落在两相区内, 体系两相共存. L: 液相点, A的浓度为xAl. G: 气相点, A的浓度为xAg.
* yA pA p pA xA * yB pB p pB xB
* * 若 pA 则 yB xB pB 即蒸汽压较大的组分在气相中浓度大于在液 相中的浓度。
（三）双液系的p-x相图的绘制
定温下，将组成为xA,xB的A,B理想 溶液置于一带活塞的气缸中, 施加足 够大的压力,使体系呈溶液单相状态. 逐步降低环境压力,当 压力降到等于 此溶液的饱和蒸汽压时,开始出现气相. 当体系压力降到某一定值时,体系主 要以气相形式存在,液相几乎消失,但 仍然保持两相 平衡. 若进一步降低体系的压力,体系中的 液相将完全消失,体系为气态单相.
T
气相
y1
y2 液相 y3
A
xB
x2
x3
B
精 馏 原 理
T
实际的工业精馏 工段,为连续操 作,各层的操作 温度相对稳定, 溶液的组成也稳 定,在精馏塔的 低温段一般可以 获得纯净的B, 在高温段 , 可获 得 纯 净 的 A .
T7 T6 T5 T5 T4 T3 T2
x8
x7 x6 x5
y8 y7 y6 O y5