第四章 相平衡(第三节).ppt

§4.3 二组分气液平衡相图 1.二组分体系相图的特点 2. 完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 2.完全互溶理想溶液的p-x-y相图 3.完全互溶理想溶液的T-x-y相图 3.完全互溶理想溶液的T-x-y相图 总结t-x-y相图的特点，并比较与p-x-y相图的区别： 4. 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 4. 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 4. 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 4. 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 4. 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 5.精馏 5.精馏 5.精馏 6.不互溶的双液系－水蒸气蒸馏 6.不互溶的双液系－水蒸气蒸馏 6. 不互溶的双液系－水蒸气蒸馏 6. 不互溶的双液系－水蒸气蒸馏 6. 不互溶的双液系－水蒸气蒸馏 * * 1 二组分体系相图特点 2 完全互溶理想溶液的压力-组成图 3 完全互溶理想溶液的温度-组成图 4 完全互溶非理想溶液的p-x-y相图和T-x-y相图 5 精馏的原理 对于二组分体系，K=2，f =K-Φ+2=2- Φ +2=4- Φ 。 保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。 （1）保持温度不变，得 p-x 图 较常用 （3）保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 （2）保持压力不变，得 T-x 图 最常用 Φmin=1，则 f max=3。这三个变量通常是T，p 和x。 所以表示二组分体系状态，需用三维相图表示。 讨论： 1.二组分体系相图的特点 f min=0，则 Φ max=4，所以二组分体系最多可以 四相共存。 二组分相图通常会固定一个变量，所以二组分的相 率f*=2- Φ +1=3-Φ。 两相平衡时，Φ=2 ，∴f*=2-1=1，即两相平衡时， 仅有一个量是可变的。 （1）理想溶液的定义 热力学上定义：各组分在全部浓度范围内符合 拉乌尔定律。 pB=pB*xB b. 微观模型上： 大小相似，性质相近 分子间作用力相同，fA-A=fB-B=fA-B 一般由同系物和同分异构体所构成的溶液可 近似视为理想溶液。 （2）气液平衡时气液组成的表示方法 气相组成：yA，yB 液相组成：xA，xB 通常选用易挥发组分B的摩尔分数来表示气液相组成 (3) 气液平衡时p-xB的关系 和 分别为纯A和B在指定温度时的饱和 蒸气压，p为体系的总蒸气压 由拉乌尔定律： 液相线方程 液相线特点：过（0，pA*）和（1，pB*）直线 (4) 气液平衡时p-yB的关系 xA+xB=1 整理得： 气相线方程 气相线特点：过（0，pA*）和（1，pB*）曲线 把液相组成 x 和气相组成 y 画在同一张图上。 (5) p-x-y相图 为什么气相线在液相线的下方？ 思考： 液相线 气相线 (6) 对p-x-y相图的分析 静态分析：分析相图中点、线、面的含义 上方面： f*=2，∴Φ＝1，说明为单相区，l 上方面： f*=2，∴Φ＝1，说明为单相区，g 梭形区： f*=1，∴Φ＝2，说明两相平衡区，l?g 二组分相律：f=K-Φ+2=4- Φ 由于p-x-y相图中T一定，∴f*=3- Φ 面 线 气相线(下)： f*=1，∴Φ＝2，说明两相平衡区，l?g 液相线(上)： f*=1，∴Φ＝2，说明两相平衡区，l?g 点 左端点：单组分，f*=0，f*=2-Φ，∴ Φ＝2，气液平衡 右端点：单组分，f*=0，f*=2-Φ，∴ Φ＝2，气液平衡 (6) 对p-x-y相图的分析 动态分析：外界条件改变时相态的改变 O-M前：液相区，压力不断减小 从O点开始减压 M点：液相中出现第一个气泡 M-N前：气液两相共存 N点：仅剩最后一个液滴 N-F：气相区，压力不断减小 泡点线 露点线 物系点：表示总组成的点 相点：表示某一项组成的点 在单相区，物系点和相点相同； 在气液平衡区，物系点和相点不同。 l g l=g 物系点和相点 (7) 杠杆规则 描述达到气液平衡时，气相 的量与液相的量之间的关系。 设气液平衡时，气相的物质的量 为nl；液相的物质的量为ng， 总量守恒：n= nl+ ng 易挥发