第5节_ 相平衡热力学.ppt

2）平衡系统的相律 真实溶液的5种情况 ＊统一算法 例5.1，一个总组成分别是z1=0.45,z2=0.35, z3=0.20的苯(1)-甲苯(2)-乙苯(3)的混合物，在373.15K和0.09521 MPa下闪蒸，求闪蒸后的汽相分数和汽液相组成。 5.5 状态方程法(EOS) 计算汽液相平衡 基本方程： 图5－8中相互作用参数kij 的求取 例5.3 丙酮(1)-乙腈(2)和硝基甲烷(3)系统可按完全理想系处理，各组分的饱和蒸汽压方程为： 5.8 活度系数模型参数的估算 2) 无限稀释活度系数法 混合物组份在无限稀释条件下，有 5.10.6 固体在超临界流体中的溶解度 在一定的T,ｐ下,固体组分(2)在流体组分(1)中的相平衡方程 有些固体在超临界流体中有相当大的溶解度,正如固体在液体中有一定的溶解度一样,常用于固体产物的提取与提纯。 固体的ｐ2s 一般很小,ｐ2s/ｐ 很小,但当 ｐ 超过组分1的临界压力时, E 快速增大,　此时y2较大. E: 溶解度增强因子, 包含所有非理想因素. 数据稀少，限制了应用 表x、压力对Poynting因子的影响程度 57.0 101.33 1.041 1.0133 1.499 10.133 1.004 0.10133 Poynting因子 Poynting因子 ，T=300K 适宜于作为超临界流体的溶剂有：二氧化碳、乙烯、 一氧化氮、乙烷、丙烷、 、 等 例5.2 某烃类混合物的组成如下表所示，试求压 力为2776kPa时，该混合物的泡点温度及汽相组成。 0.15 0.10 0.20 0.15 0.35 0.05 xi 正- C4H10 异-C4H10 C3H8 C3H6 C2H6 CH4 组分 解：求解泡点温度时，题给的组成即为液相组成， 计算过程如图5-9所示，下表归一化即为所求结果。 归一化 26℃ 24℃ 0.0221 0.0213 0.0904 0.0768 0.482 0.307 xi 0.0220 0.0212 0.090 0.0765 0.480 0.306 xi 0.147 0.212 0.45 0.51 1.37 6.2 Ki 0.147 0.02 0.086 0.0705 0.455 0.30 xi 0.0207 0.20 0.43 0.47 1.3 6.0 Ki 0.15 0.10 0.20 0.15 0.35 0.05 xi 正- C4H10 异-C4H10 C3H8 C3H6 C2H6 CH4 组分 式中蒸汽压单位为kPa,温度单位为℃。 (1)已知 t=70 ℃ y1=0.50 y2=0.30 y3=0.20，求p和xi 。 (2)已知 p=80kPa x1=0.30 x2=0.45 x3=0.25，求T和yi 。 计算至 依题意：由T, Y→p, X，为等温露点的计算，则 解：(1) t=70℃时 (2) 依题意，由p，Y→T，X为等压泡点的计算，则： 令 取k=3 ①取温度初值T(0) ② ③ ④ ⑤ 第二次迭代 t(0)= 69.10 ℃，由Antoine方程求出 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 由Antoine方程求出 5. 7 气液平衡(Gas-Liquid Equilibrium) 应用于煤的气化、天然气与合成气的净化、环境的监测、生化技术过程等，是吸收过程开发和设计的理论基础。 计算模型 I 基础 (对于二元系)： 溶质组分1-Henry定律 溶剂组分2-Lewis-Randall规则 { 计算类型和方法同于节5.5所述的汽液平衡 计算模型II：气液两相均采用同一种状态方程，如立方型方程计算。 对于二元系： 气液平衡关系变为： 若Henry常数较大，满足 极稀条件下的二元系：组分1,2气相均视为ideal gas，则： { 5.7.1 气体溶解度随温度、压力的变化关系 1) 溶解度与压力的关系 积分得： 该式适用于25～75oC下氢、氮等难溶气体在水中的溶解度，但在高压下，需计及活度系数的影响。 若 ，则 ，上式修改为： 该式称为Kritchevsky-Kasarnovsky方程。 2) 溶解度与温度的关系 考虑纯溶质气体与溶液呈平衡： 在等压的条件下： （反映的是纯物质的自由焓关系，与组成无关） 因此： 或 应用：a) 已知溶解熵，计算T对溶解度的影响； b) 已知T对溶解度的影响，可求出溶解熵 在T变化范围不大的情况下： 例5.4 在293.2K和1MPa时，CO2(1)在苯(2)中的溶解度为x1=0.00095,估计：(a)CO2在苯中的Henry常数，(b)293.2K, 0.2 MPa时CO2的溶解度。 解：符合低压和液相溶质组分含量很低的条