化工热力学第七章相平衡.ppt

第七章

;我们生活在一个混合物的世界里——我们呼吸的空气、吃的食物以及汽车里的汽油都是混合物，我们随处都可发现生活与由不同化学物质组成的材料有关。

我们做的许多事都涉及物质从一种混合物到另一种混合物的转化，

例如：在肺部，空气中的氧气溶入血液中，而二氧化碳则离开血液进入空气；

在咖啡壶里，水溶性的成分从咖啡颗粒中浸出进入水中；

有的人领带被肉汁弄脏，他会用清洁剂溶解并除去油渍。;在这些普通的日常经历以及生理学、家庭生活、工业等方面的许多例子中，都有一种物质从一相到另一相的转化，这是因为当两相相互接触时，它们倾向于交换其中的成分直至各相组成恒定。这时，我们就说这些相处于平衡状态。

两个相的平衡组成通常有很大的不同，正是这种差别使我们可以利用蒸馏、萃取和其它的相接触操作来分离混合物。;研究相平衡的目的、意义;B;分离技术——精馏;各章之间的联系;第七章内容;§7.1相平衡判据与相律;§7.1.2相平衡的判据;2）π个相，N个组分达到多相平衡

（α，β，γ，δ，……π）;§7.1.3相律;§7.2汽液平衡的相图;从立体图上得到平面截面图(保持一个变量为常量);1）一般正偏差：

溶液中各组分的分压均大于Raoult定律的计算值

溶液的蒸汽压介于两纯组分的蒸汽压之间。

如甲醇-水体系、呋喃-四氯化碳体系。;2）一般负偏差

溶液中各组分的分压均小于Raoult定律的计算值

溶液的蒸汽压介于两纯组分的蒸汽压之间。

如氯仿-苯体系、四氯呋喃-四氯化碳体系。

;P-yb;P-yb;§7.3活度系数与组成关系式;1、汽液平衡的两种计算方法

1）状态方程法

2）活度系数法

2.汽液平衡的分类

1）完全理想系：汽相—理想气体，液相—理想液体

2）理想系：汽液相—理想溶液（VL均服从LR）

3）部分理想系：汽—理想气体，液相—非理想溶液

4）非理想系：汽、液相均为非理想溶液;§7.3活度系数与组成关系式;1）状态方程法;状态方程法（逸度系数法）;2）活度系数法;1）状态方程法;2.汽液平衡的分类;2）理想系：汽液相—理想溶液（VL均服从LR）;;非理想溶液;1.正规溶液（RegularSolution）;2.无热溶液（AthermalSolution）;§7.3.2Wohl型方程;2.vanLaar方程：;3.如何得到模型参数A12和A21？;对Margules方程：;共沸点时;例1.乙醇(1)和苯(2)的恒沸混合物(X1=0.488)，在常压下沸点为68.24℃，在此温度下，乙醇和苯的饱和蒸汽压PS1=0.660atm，PS2=0.680atm，计算在此温度下（1）vanLaar方程常数A12，A21（2）X1=0.1时的活度系数γ1，γ2。;Wohl型方程的评价：

a.因无温度项，仅适用于等温汽液平衡数据和沸点区间为10～15℃等压数据。

b.适用于非理想不大的体系，不能算极性以及缔合体系。

c.只能算二元体系。;§7.3.3基于局部组成概念的方程式;局部组成的中心意思是：

当以微观观察时，液体混合物不是均匀的。也就是在混合物中，某一点的组成与另一点的组成未必相同。;对于二元体系，应具有四个局部摩尔分率;2.局部组成方程----Wilson方程(1964);宏观组成与局部组成的关系：;由推导可得：;对于三元体系，需要三个二元的相关参数。

ABC（A-B；A-C；B-C）;由Wilson模型计算甲醇-甲基乙基酮体系

的相平衡数据;3.Wilson方程的特点：;4.NRTL方程（Non-RandomTwoLiquid）（非无序双液）

5.UNIQUAC方程(UniversalQuasiChemical)

P.96.表4-1

特点：

1.NRTL方程、UNIQUAC方程比Wilson方程更新。

2.可以用二元参数直接推算多元VLE，LLE。

德国《DECHEMAVapor-LiquidEquilibriumDataCollection》对各种活度系数模型进行评价

P.97.表4-2;（1）基团贡献法模型原理

基团贡献法是将物质（纯物质或混合物）的物性看成由构成该物质的分子中各个基团对物性贡献的总和。由有限的基团，去推算未知体系的物性。

P.98~99表4-3

（2）UNIFAC模型

UNIFAC(UniversalQuasiChemicalFunctionalGroupActivityCofficient);1.VLE计算精度的意义;如美国一聚乙烯醇工厂能耗大，特别是分离工段的能耗占全厂的65%，应用热力学相平