基于ELECNRTL模型的LiBr—H2O溶液沸点计算

基于ELECNRTL模型的LiBr-H2O溶液沸点计算
杨楠
【期刊名称】《四川化工》
【年(卷),期】2017(20)1
【摘要】基于ASPEN plus软件,采用电解质热力学ELECNRTL模型,计算了溴化锂水溶液在压力为0～100kPa,浓度50％～60％时的沸点,结果与ASHRAE 2009计算数值非常吻合,可供溴化锂机组设计时直接使用.
【总页数】3页(P31-33)
【作者】杨楠
【作者单位】新疆东方希望新能源有限公司,新疆昌吉,831799
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于MATLAB的二组分溶液沸点-组成图的绘制实验的数据处理与图形绘制研究[J], 李旭;魏得良
2.基于热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质系数(Ⅱ)实验与模型计算分析 [J], 彭冬根;曹熔泉;张小松;殷勇高
3.基于MATLAB的溶液结晶模型计算与数据处理 [J], 黄德春;戴琳;史益强;王志祥
4.应用《甘油及其水溶液沸点》的数学模型加密其实验数据的一点注记 [J], 黄道惠[1]
5.基于模型认知的教学实践
——以溶液组成的讨论与计算为例 [J], 严西平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据王红蕊;沙作良;王彦飞【摘要】准确而可靠的基础物性数据对化工工艺的开发和设计是非常重要的.Aspen Plus具有丰富的物性数据和一套比较完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型,可以利用它获取所需的基础物性数据.因此介绍了利用Aspen Plus 软件获取无机盐重要物性数据的方法.无机盐重要物性数据包括热力学性质数据、传递性质数据、相平衡数据等.经软件查询数据与文献数据比较,使用Aspen Plus 获取的基础物性数据准确可靠,可以快速地为无机盐工艺开发与设计提供服务.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)013【总页数】3页(P11-12,24)【关键词】Aspen Plus;基础物性数据;无机盐;工艺开发与设计【作者】王红蕊;沙作良;王彦飞【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457【正文语种】中文【中图分类】O061在化工过程的开发、研究与工程设计工作中，准确而可靠的物性数据是非常重要的。

化工物性数据绝大部分是各种纯物质或混合物的物理和化学性质，主要由以下几部分组成:①基础物性常数，如 pH、沸点、熔点、凝固点、临界性质等;②热力学性质，如pVT性质、比热容、各种焓和熵等;③微观参数，如偶极矩等;④传递性质，如粘度、导热系数、表面张力、扩散系数等;⑤相平衡数据，如汽液平衡、液液平衡、固液平衡等［1］。

对于无机电解质来说，pH、泡点、溶解度、密度、粘度、比热容、导热系数、热焓及活度系数等数据是电解质溶液理论的基础也是无机盐工艺开发与设计的重要基础。

获取物性数据最直接的方法是通过实验和查阅文献，此方法较麻烦，耗时且工作量大［2］。

Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用--六水氯化镁生产过程的模拟王红蕊;沙作良;王彦飞【摘要】应用 Aspen Plus 软件，选择 ELECNRTL 物性方法和蒸发器、换热器模块对六水氯化镁生产的连续蒸发和冷却工艺进行了模拟和验证．讨论了蒸发器的气相分率以及冷却结晶的冷却终温对产品产率的影响．在综合考虑副反应、设备材质及公用工程等影响因素的基础上，以单位产品能耗最小为目标进行了优化．确定的合理操作参数为：蒸发器的压力70,kPa、气相分率0.4、换热器的冷却温度38,℃．在此工艺条件下，产品产率为60.17%，单位产品总热负荷为990.75,kJ/kg．通过流程模拟对不同的工艺条件进行分析获得物性数据及工艺参数，可节省设计时间和优化现有生产工艺，降低能耗．%The process of continuous evaporation and cooling of magnesium chloride hexahydrate was simulated by using Aspen Plus software,ELECNRTL property method and the flash and heat exchanger module. The influence of the vapor fractionof the flash and the cooling temperature of cooling crystallization on the product yield was discussed. After consider-ing the side effects,equipment materials and public work,the process was optimized aiming at minimum energy consump-tion per unit of product. The reasonable parameters of the process of magnesium chloride hexahydrate are that the pressure of the flash is 70,kPa,the vapor fraction of the flash is 0.4,and the cooling temperature of the heat exchanger is 38,℃. Under these conditions,the product yield of magnesium chloride hexahydrate is 60.17% and the duty per unit of the product is 990.75,kJ/kg. The process simulation can savedesigning time,optimize existing production processes,reduce energy con-sumption and help analyze different process conditions.【期刊名称】《天津科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P44-48)【关键词】Aspen Plus;六水氯化镁;模拟【作者】王红蕊;沙作良;王彦飞【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学海洋科学与工程学院，天津 300457;天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学海洋科学与工程学院，天津 300457;天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学海洋科学与工程学院，天津 300457【正文语种】中文【中图分类】P746Aspen Plus是化工生产装置设计、稳态/动态模拟和优化的大型通用流程模拟系统．该软件经过30多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，可对化工过程进行模拟、优化、灵敏度分析和经济评价．它具有一套完整的单元操作模块和工业上比较完备的物性系统，可用于各种操作过程的模拟以及从单个操作单元到整个工艺流程的模拟[1]．许多企业已经用Aspen Plus模拟电解质过程，如酸水汽提[2–3]、苛性盐水结晶与蒸发、硝酸生产[4]、湿法冶金[5]、胺净化气体和盐酸回收[6]等．Aspen Plus软件可以研究某些设计问题或操作问题，进行参数灵敏度分析和流程优化．使用流程模拟不仅可以对不同的工艺条件进行分析，获得对实际生产具有指导意义的工艺数据，同时还可以节省时间和操作费用．本文应用Aspen Plus软件，以增加六水氯化镁的产率和降低单位产品能耗为目的，对六水氯化镁生产过程中的最重要的蒸发和冷却结晶工艺进行模拟和优化．1.1 单元操作的确定根据生产六水氯化镁的工艺流程[7–8]，模拟的主要单元操作为蒸发和冷却，所以选用Aspen Plus软件中的基础模型中分离器Flash2模型和换热器Heater模型(或者使用Flash2模块来代替换热器模块)的组合来模拟MgCl2·6H2O的生产过程中的蒸发工艺和冷凝工艺．工业上生产六水氯化镁[9–10]的原料一般为制溴后的废液，其组成中杂质很少，可以看作是MgCl2–H2O体系，并且MgCl2质量分数约为30%．图1为生产六水氯化镁的流程模拟图．1.2 组分的定义由于MgCl2·6,H2O与H2O都是以电解质溶液的形式存在，所以使用软件中的Electrolyte Wizard定义各个组分，结果见表1.在定义过程中，氢离子类型一项中默认的是H3O+，但是H+也是存在的，选择H3O+的原因是它能更好地代表几乎所有电解质体系的相平衡和化学平衡；物性方法选择ELECNRTL；模拟方法一项选择真实组分，它不仅表示在溶液化学中用离子或盐来进行计算并且也表示用真实组分来报告结果．这样就定义了各个组分，并且生成了3种反应类型：离子平衡、盐析出、完全溶解，这些反应可在Reactions-Chemistry项中查到．1.3 物性方法的选择和改进物性方法的可靠性是过程模拟的关键，对于MgCl2–H2O体系，比较成熟和可靠的热力学模型为ELECNRTL和PITZER电解质模型[11]．对本体系，两种模型的精度相当，本模拟过程选择ELECNRTL模型．由于氯化镁水溶液体系固液平衡相图比较复杂，在不同条件下，可能存在六水、四水、两水及无水氯化镁固相，并且在高温下还会存在固相的水解反应．根据本文以制备六水氯化镁晶体为目的，在工艺研究范围内，平衡固相只考虑六水氯化镁和四水氯化镁，忽略热解，对该体系的热力学模型进行适当简化．软件ELECNRTL模型中对于MgCl2·6H2O的溶解平衡常数进行了给定，通过相图数据进行回归溶解度参数和软件内嵌的溶解度参数是一致的．但软件中无MgCl2·4H2O的溶解平衡常数，需要对热力学模型进行改进以适应过程模拟的实际情况.在一定温度下，MgCl2·4H2O在水中溶解达到饱和时，达到了溶解平衡，其溶解平衡可以表示为MgCl2·4H2O的溶解平衡常数在一定温度下是一个常数，其形式为lnK＝A＋B/T ＋ClnT＋D．根据溶解度数据[12]，使用Aspen Plus软件中数据回归功能对模型方程中的参数A、B、C、D进行回归，结果为：A＝－3,260.790、B＝116,217.111、C＝537.109、D＝－0.631．将这些参数在Reaction-Chemistry 项中进行定义．两相分离器Flash2用于严格的气液平衡，把进料物流分成两股出口物流．用两相分离器Flash2进行计算时，需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这4个参数中的任意两个．用换热器Heater计算时需要规定冷却温度．所以在模拟六水氯化镁生产过程中需要确定的操作参数为蒸发器的压力(或温度)、气相分率以及换热器的冷却温度，同时也是通过分析这些参数对模型进行优化．计算之前，需要对各个物流和单元操作进行规定．各个物流及单元模块的初始输入值见表2．2.1 氯化镁水溶液沸点的确定MgCl2·6H2O的组成中MgCl2的质量分数为46.84%，该数值为理论上获得最大产量的蒸发终点，若超过此值，冷却后得到的是卤块(MgCl2·6H2O和MgCl2·4H2O的混合物)，因此需要知道不同压力下MgCl2水溶液的沸点．文献中大多给出常压下的氯化镁水溶液的沸点，没有给出各个压力下氯化镁水溶液的沸点．使用Aspen Plus软件的物性分析(Property Analysis)功能，运行类型选择物性分析，利用Prop-Sets定义要分析的物性参数——TBUB．在Analysis项中创建物性分析，分析在不同压力下沸点温度与MgCl2水溶液质量分数的关系，结果见表3．表3数据与文献[13–14]中常压、MgCl2质量分数小于36%的沸点比较，结果非常接近．对质量分数为44.6%的MgCl2水溶液的沸点进行了测定，值为149℃，模拟值与测量值的误差为14%，误差较大，所以所选的物性方法对于计算低质量分数的MgCl2水溶液的沸点是适用的，而对于高质量分数的MgCl2水溶液的沸点可参考文献[15]中数据．溶液沸点升高与溶质组成、性质、压强都有关系．对于一定溶质组成的混合溶液，在同一压强条件下，溶液质量分数越高，溶液沸点也越高，溶液质量分数与沸点升高存在一一对应关系．其关系可通过吉辛科法来估算，估算公式为式中：ΔT表示操作压强下溶液沸点升高值，K；ΔT0表示常压下氯化镁水溶液沸点升高值，K；T表示操作压强下氯化镁水溶液的沸点，K；T′表示常压下氯化镁水溶液的沸点，K；T0表示操作压强下纯水的沸点，K；r表示操作压强下纯水的蒸发潜热，kJ/kg．用表3中数据回归出常压下氯化镁水溶液沸点T与氯化镁的质量分数w的线性方程为由文献[14]中数据回归出纯水蒸发潜热r与温度T0的线性方程：将上述式(1)—式(5)联立，化简得到形如T＝f(T0，w)的函数，结果为因此，只要测出常压下氯化镁水溶液的质量分数和任意压强下纯水的沸点T0，根据式(6)即可计算出氯化镁水溶液在任意压强条件下的沸点值．2.2 蒸发器气相分率对产率的影响使用Aspen Plus软件中灵敏度分析工具进行灵敏度分析．可以通过改变其中一个变量(控制变量)来分析其他变量(采集变量)的变化．在表2中其他输入条件不变，通过改变FLASH模块的气相分率来分析PRODUCT 物流中六水氯化镁的产率与FLASH蒸发器模块中的气相分率的关系，计算结果如图2所示．由图2可以看出：当气相分率小于0.42时，随着气相分率的增大，六水氯化镁的产率增大．在气相分率为0.42时，六水氯化镁的产率最大，与通过物料衡算得到的结果一致，此时产品全部为六水氯化镁．当气相分率大于0.42时，蒸发后水量已不足以完全形成六水氯化镁，并且由软件模拟结果可知在蒸发过程中液相中已经有MgCl2·4,H2O析出，产品流中已不只是六水氯化镁，从而出现图2中的结果．模拟结果表明：若以六水氯化镁为产品，则最大气相分率为0.42．超过该值，则产品不是纯六水氯化镁．2.3 冷却终温对产率的影响在表2中其他输入条件不变的情况下，通过改变COOLER模块的冷却温度来分析PRODUCT物流中六水氯化镁的产率与冷却温度的关系，计算结果如图3所示．由图3可以看出：六水氯化镁的产率是随着冷却终温的降低而增大的．但是，冷却终温越低，冷却水的用量越大，这样就增大了投资费用，所以需要选择合适的冷却温度．冷却终温过高就会使产率降低，冷却终温过低就会有十二水氯化镁析出．由于工业上常见的循环冷却水水温平均为30℃，所以冷却终温选在38℃为宜，在不同季节可根据冷却水温进行适当调整．在保证产率的条件下，以降低单位产品能耗为目的进行优化．规定冷却温度为38℃不变，分析不同压力下，单位产品热负荷随气相分率的变化，结果如图4所示．规定蒸发器压力为70,kPa，分析不同冷却温度下，单位产品热负荷随气相分率的变化，结果如图5所示．由图4可知：随着压力的增大，单位产品热负荷是逐渐增大的；压力为70,kPa时单位产品热负荷最小．由图5可知：随着冷却终温的升高，单位产品热负荷是逐渐减小的；冷却温度为38℃时热负荷最小．两图中，单位产品热负荷都随着气相分率的增大而减小，所以蒸发过程中应尽可能多的蒸走多余的水分．综上所述，在保证产率的条件下，为使单位产品能耗最小所确定的工艺条件为：蒸发器的压力70,kPa、气相分率0.4、换热器的冷却温度38℃．在确定的合理的工艺条件下得到的模拟结果见表4．(1)用Aspen Plus软件建立了六水氯化镁生产过程的流程．选用Aspen Plus软件中的基础模型的分离器Flash2模型和换热器Heater模型，采用了ELECNRTL物性方法并进行了改进．改进后的模型可以用来模拟该工艺过程．(2)使用Aspen Plus的物性分析功能得到了不同压力下沸点与MgCl2质量分数的关系．使用灵敏度分析功能，讨论了影响产品产率的因素．在保证产率的条件下以降低能耗为目标进行了优化．确定了合理的工艺参数：蒸发过程的操作压力70,kPa、气相分率0.4、冷却结晶的操作温度38℃．在此工艺条件下，MgCl2·6,H2O产率为60.17%，单位产品总的热负荷为990.75,kJ/kg，这些数据为六水氯化镁生产过程的模拟计算和现有工艺改进提供了理论依据和参考数据．【相关文献】［1］孙兰义. 化工流程模拟实训：Aspen Plus教程[M]. 北京：化学工业出版社，2012：1–16. ［2］王正，汪建华. 青岛炼化酸性水汽提装置流程模拟与优化[J]. 中外能源，2011，16(增刊1)：74–77.［3］徐义明，王佳兵. Aspen Plus软件模拟及优化酸性水汽提塔[J]. 广东化工，2012，39(1)：125–126.［4］王洪江. Aspen Plus软件在浓硝酸制备工艺上的应用[J]. 石化技术，2005，12(1)：31–33. ［5］蓝德均. 化工流程模拟软件Aspen Plus在湿法冶金学教学中的应用[J]. 广东化工，2011，38(10)：185–186.［6］马海龙，贾小平，项曙光. 用Aspen Plus软件模拟计算HCl回收[J]. 化学工业与工程技术，2008，29(5)：16–19.［7］薛自义. 制盐工业手册[M]. 北京：中国轻工业出版社，1994：1663–1668.［8］王德智. 晶体氯化镁制备的工艺研究[D]. 天津：天津科技大学，2003.［9］王世忠. 白色氯化镁生产工艺的探讨[J]. 海湖盐与化工，1997，26(1)：11–14.［10］刘立平. 制取高纯晶体氯化镁的研究[J]. 盐业与化工，2007，36(1)：18–20.［11］李以圭，陆九芳. 电解质溶液理论[M]. 北京：清华大学出版社，2005：100–105. ［12］牛自得，程芳琴. 水盐体系相图及应用[M]. 天津：天津大学出版社，2001：53–56. ［13］刘光启，马连湘，刘杰. 化学化工物性数据手册：无机卷[M]. 北京：化学工业出版社，2002：474.［14］夏青，陈常贵. 化工原理上册[M]. 天津：天津大学出版社，2005：333–355.［15］张罡，何斌鸿，沈晃宏. 氯化镁溶液质量分数与其沸点及二次蒸汽温度的关系[J]. 无机盐工业，2006，38 (6)：57–59.。

实验六完全互溶双液体系沸点〜组成图的绘制一、实验目的1. 了解溶液的沸点与气液二相组成的关系：2. 绘制环己烷一异丙醇溶液的沸点〜组成图；3. 进一步理解分懈原理；4. 掌握阿贝折光仪的正确使用方法。

二、基本原理液体的沸点是液体的饱和蒸气压与外压相等时的温度。

在一立的外压下，单一组分的液体有确左的沸点值，对于一个完全互溶的双液体系，沸点不仅与外压有关，还和液体的组成有关。

在常温下，具有挥发性的A和B两种液体以任意比例相互溶解所组成的物系，在恒宦压力下表示该溶液沸点与组成关系的相图称之为沸点〜组成图，即T〜x图。

完全互溶双液体系在恒压下的沸点〜组成图大致可分为以下三类。

图6—1简单互溶双液体系的ix图图6-2具有長高恒沸点的〜x图图6-3貝有長低恒浇点的的ix图第I类：溶液沸点介于两纯组分沸点之间，如苯与甲苯的混合体系，苴沸点〜组成图如图6— 1所示。

此类溶液在恒压下蒸憾时，苴气相组成和液相组成并不相同，具有较低蒸气压的液体(B)在气相中的组成Xp(g)总是小于在液相中的组成X〃(l),因此可以通过反复蒸馅——精憾，使互溶的二组分完全分离。

第I】类：溶液具有最髙恒沸点，如卤化氢和水、丙酮与氯仿等，其沸点〜组成图如图6 ~2所示。

第【【I类：溶液具有最低恒沸点，如苯与乙醇、乙醇与水、环己烷与异丙醇、环己烷与乙醇、乙醇与1, 2—二氯乙烷等，其沸点〜组成图如图6-3所示。

在第II、III类的丁〜x图中，出现极值点(极大值或极小值)，在极值点处加热蒸发时，只能使气相的总量增加，气液相组成及沸点均保持不变，此点的温度称为恒沸点。

在恒沸点时，气相的组成与液相的组成相同，称为恒沸组成。

而具有此组成的混合物称为恒沸混合物。

对于I】、III 两类溶液，简单的反复蒸懈只能获得某一纯组分和恒沸混合物，而不能6—蒸发液取液口7——电阻丝（连接WLS同时得到两种纯组分。

恒沸点和恒沸混合物的组成与外压有关，改变外压可使恒沸点和恒 沸混合物的组成发生变化。

C7 二元体系沸点－组成图测绘1 实验目的及要求（1） 在大气压下，测定环已烷－乙醇体系、液气平衡相图（沸点－组成图）。

（2） 掌握阿贝折光仪的测量原理和使用方法。

2 原理一个完全互溶的二元体系，两个纯液体组分，在所的组成范围内完全互溶。

在定压下，完全互溶的二元体系的沸点－组成图可分为三类，如图C7.1所示。

（a ） 溶液的沸点介于两纯组分沸点之间，如苯－甲苯体系； （b ） 溶液有最低恒沸点，如环已烷－乙醇体系； （c ） 溶液具有最高恒沸点，如丙酮－氯仿体系。

（b ）、(c)两类溶液在最高或最低恒沸点时气、液两相组成相同，加热蒸发只能使气相总量增加，气、液相组成及溶液沸点保持不变，此温度称恒温点，相应组成称恒沸组成。

二元体系T-x 图下面以a 为例，简单说明绘制沸点—组成图原理。

加热总组成为1x 的溶液，体系的温度上升，达到液相线上的1 点时溶液开始沸腾，组成为2x 的气相开始生成，但气相量很少（趋于0），1x ,2x 二点代表达到平衡时液、气两相组成。

继续加热，气相量逐渐增多，沸点继续上升，气、液二相组成分别在气相线和液相线上变化，当达某温度（如2点）并维持温度不变时，则3x ，4x 温度下液、气两相组成，气相、液相的量之比按杠杆规则确定。

从相律2f c p =-+ ,可知：当外压恒定时，在气、液两相共存区域自由度等于1；当温度一定时，则气、液两相的组成也就确定，总组成一定，由杠杆规则可知两相的量之比也已确定。

因此，在一定的实验装置中，全回流的加热溶液，在总组成、总量不变时，当气相的量与液相的量之比也不变时（达气—液平衡），则体系的温度也就恒定。

分别取出气、液两相样品，分析其组成，得到该温度下气、液两相平衡时各相的组成。

改变溶液总组成，得到另一温度下，气液两相平衡时各相的组成。

测得溶液若干总组成下的气液平衡温度及气、液相组成，分别将气相点用线连接即为气相线，将液相点用线连接即为液相线，得到沸点－组成图。

液氢沸点来历的计算作者：田江南来源：《读与写·教育教学版》2011年第08期摘要：本文中，笔者对氢元素由液态转为气态的临界状态的物理机制进行了分析，计算出了液氢沸点，并指出，液氢状态时原子之间是由磁场力吸引在一起。

关键词：原子结团玻尔模型磁场势能液氢原子分离右边原子中图分类号：0571.51 文献标识码： C 文章编号：1672-1578（2011)08-0199-011 初步分析笔者实验测得，氢元素的沸点是零下252.77度，转化成热力学温度，是：T=20.36开（1）对于这个数据，它的来历是怎么回事，或者说为什么氢的沸点是这么多，我们可由微观结构和运动算出来。

以下，我们就推导这一过程。

从逻辑上推断，氢原子呈电中性，而液氢原子是聚合在一起的，因而，液氢原子之间不可能靠电场力而吸引。

但是，液氢原子之间是有磁场力的，它们可由磁场力结合。

因为根据玻尔氢原子模型，电子在绕核运动，其存在电流I，且I=e/t。

其中e 是元电量，t 是周期。

这个电流要产生磁场，因而两氢原子之间会发生磁力作用。

我们又知道，两块磁铁靠近作用，总会转到吸引状态，且是最大吸引状态，因此，两氢原子也一样，它们的磁作用总是相互吸引的。

又液态时原子是紧挨在一起的，而气态时原子是分离的。

因此，氢由液态转为气态，就可看成在外加能量的情况下，克服磁引力势能做功，原子由吸引而分离的过程。

这一过程的能量是多少，我们可以计算。

2 计算过程首先，两氢原子紧挨在一起时，其磁场势能是E，有E=■·■这里，?滋0是真空磁导率，?咨是电流长度，r为氢原子半径。

由于两氢原子靠在一起，又两氢原子半径一样大，因此，这里距离取2r。

此式运用了微积分的结论。

当然，这里仍把氢原子看作球体，I?咨相当于电荷，?滋0替换了真空介电常数ε0，因此，此式表达式类似于点电荷电势能公式。

又由于?咨=2?仔r，I=e/t，故I?咨=ev，v为氢原子基态平均轨道速度。

实验名称：二组分溶液沸点——组成图的绘制班级：09级应化一班 学号：0120 报告人：裴哲民同组人：匡江梅，李琪瑶，潘齐常，陈斌，梁细莲 实验时间：2011年9月16日 辅导老师：李传华 一．实验目的1．测定常压下环己烷－乙醇二元系统的气液平衡数据，绘制沸点－组成相图。

2．掌握双组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。

3．掌握阿贝折射仪的使用方法。

二． 基本原理在一定的外压下，纯液体的沸点是恒定的，但对于完全互溶双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与其组成有关，并且在沸点时，平衡的气-液两相组成往往不同。

根据相律：F=C-P+2，一个气液共存的二组分体系，其自由度为2，只需再任意确定一个变量，其自由度就减为1，整个体系的存在状态就可以用二维图来描述。

本实验中采用在一定压力下，作出体系的温度T 和组分x 的关系图，即T-x 图。

完全互溶体系的T-x 图可分为三类：①液体与Raoult 定律的偏差不大，在T-x 图上，溶液的沸点介于两种纯液体的沸点之间（图），如苯-甲苯系统；②由于两组分的相互作用，溶液与Raoult 定律有较大的负偏差，在T-x 图上存在最高沸点（图），如卤化氢-水系统；③ 溶液与Raoult 定律有较大的正偏差，在T-x 图上存在最低沸点（图），如乙醇-水系统。

②和③类溶液，在最高或最低沸点时的气-液两相组成相同，这些点称为恒沸点，此浓度的溶液称为恒沸点混合物，相应的温度称为恒沸温度，相应的组成称为恒沸组成。

本实验所要测绘的环己烷-乙醇体系即属于第二类溶液。

对于一个组成恒定的封闭系统，当系统达到气液平衡温度时，气液两相的组成和温度恒定不变，以此便能得到该温t/℃t/℃t/℃AAABBBx B (a) x B (b) 气气气液液液x B (c)度下的平衡气-液两相组成的一对坐标。

依次改变系统的组成就能得到一系列的平衡气-液两相组成坐标点，用光滑曲线连接即成相图。

实验所用的沸点仪结构如图2，冷凝管底部的小球用以收集冷凝下来的气相样品。

有机化学实验报告实验名称：沸点及其测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号：指导教师：日期：一、实验目的1、了解液体沸点测定的意义和原理2、掌握用微量法测定液体的沸点二、实验原理1、当液态物质受热时，液体的饱和蒸气压增大，待蒸气压增大到和大气压或所给压力相等时，液体沸腾，此时的温度即为液体的沸点。

2、溶液的沸点与溶质的性质有关。

每种纯液态有机化合物在一定压力下具有固定的沸点。

三、主要试剂及物理性质1、主要试剂：液体石蜡、丙酮、乙醇、未知液体。

2、主要仪器：b形管、温度计、酒精灯、毛细管、铁架台、火柴、橡皮圈、长约5cm、外径5~8cm的小试管。

3、相关化合物的物理性质：液体石蜡：无色透明油状液体，在日光下观察不显荧光。

室温下无嗅无味，加热后略有石油臭。

不溶于水、甘油、冷乙醇。

溶于苯、乙醚、氯仿、二硫化碳、热乙醇。

与除蓖麻油外大多数脂肪油能任意混合。

丙酮：一种无色透明液体，有特殊的辛辣气味，易溶于水和甲醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂。

乙醇：无色、透明、有香味、易挥发的液体。

密度0.7893g/cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。

四、试剂用量规格1、液体石蜡：作为浴液盛放在b形管中，液面略高处b形管叉管处。

2、待测的丙酮用3个小试管取样，高度约1cm。

3、待测的乙醇用3个小试管取样，高度约1cm。

4、待测的未知液体用3个小试管取样，高度约1cm。

五、实验装置微量法测液体沸点的装置图六、实验步骤及现象七、实验数据7-1、温度计的校正（单位：℃）7-2、三种液体的沸点测定数据（单位：℃）计算沸点的公式：沸点的实际值=沸点测定值*100/99.2八、结果与讨论1、在取待测液体时要把用量控制好。

若取样过多，会使得最后一个气泡出来时不能反应真实的沸点温度；若取样过少，就有可能还没有测出沸点，液体就已经挥发完了。

在我们的操作中，取样的高度约为1cm。

2、我们在用微量法测定沸点时应该注意：加热不能过快，以防液体全部气化。

第一章仪器介绍液体的沸点与压强相关是热学中的一个重要现象，是普通物理学教学实验大纲中要求的热力学基本实验之一。

应用LB-PB 压强—沸点实验仪进行实验，能够测定在压强小于一个大气压的情况下，水的饱和蒸汽压强与沸点的变化规律。

☑仪器特点：1．真空蒸汽发生器、冷凝器均采用优质玻璃或有机玻璃制作，并有红光照明，沸腾的实验过程直观可见；2．采用真空泵，可使真空蒸汽发生器内的压强达到0.2 × 105 Pa；3．系统工作于0.2 ~ 1.0个大气压（即负压）之间，避免向外爆裂伤人；4．低压36V加热，安全性好。

☑仪器结构：图1 仪器结构注释：❶真空蒸汽发生器：水被加热并沸腾的场所；❷冷凝器：将真空蒸汽发生器内水沸腾时产生的水蒸汽用冷水冷凝并收容；❸稳压调节阀：控制进气阀门；❹压强调节阀：控制抽气阀门；❺真空泵：可将真空蒸汽发生器内的压强抽至0.2 × 105 Pa。

其结构见图2：2第二章 实验目的、原理☑ 实验目的：测量不同压强下的水的沸点，研究水的饱和蒸汽压与沸点的变化规律。

☑ 实验原理：在一定压强下，当液体加热到某一温度，液体内部的饱和汽压强和液体表面压强相等时，整个液体便剧烈汽化，称为沸腾，相应的温度称为沸点。

液体沸腾的条件是P 0＝P ，P 0为液体在一定温度下的饱和汽压强；P 为外压强。

液体表面压强增大时，沸点随之升高；液体表面压强减小时，沸点相应降低。

饱和蒸汽压和沸点之间呈一一对应的关系。

实验的原理示意图如图3所示。

真空蒸汽发生器是一玻璃容器，水在此被加热并沸腾，通过插入其中的温度传感器测量出液体的温度，真空表读出管道中的压强。

“稳压调节阀”通过调节进气的速率来控制压强的大小，而“压强调节阀”通过控制真空泵抽气的速率改变压强的大小。

实验通过动态平衡法测量蒸汽的压强。

当真空泵工作时，调整“压强调节阀”，对真空蒸汽发生器进行抽气，稍稍打开“稳压调节阀”，当进气速率和抽气速率平衡时，压强大小保持不变，可通过真空表读出蒸汽的压强。

物质沸点与压力的关系
液体的沸点与外界施加于液体表面的压力有关,随着外界施加于液体表面的压力的降低，液体沸点下降.沸点与压力的关系可近似地用下式表示：
lgP=A+B/T
式中P——液体表面的蒸气压；
T--溶液沸腾时的热力学温度；A，B——常数。

如果用lgP为纵坐标,1/T为横坐标，可近似得到一条直线。

从二元组分已知的压力和温度，可算出A和B的数值,再将所选择的压力代入上式，即可求出液体在这个压力下的沸点。

但实际上许多物质的沸点变化是由分子在液体中的缔合程度决定的。

有时在文献中查不到与减压蒸馏选择的压力相应的沸点.因此,在实际操作中经常使用图3–8来估计某种化合物在某一压力下的沸点。

例如，一化合物常压时沸点200℃，欲减压至4.0KPa（30mmHg），它相应的沸点应是多少？我们可以先在图3–8中间的直线上找出其常压时的沸点200℃，然后将此点与右边直线上的30mmHg处的点连接成一直线，延长此直线与左边的直线相交，交点100℃即表示该物质在4。

0KPa(30mmHg)时的近似沸点。

利用此图也可以反过来估计常压下的沸点和减压时要求的压力。

（1mmHg=133.3Pa)。

沸点升在蒸发结晶设计过程中，沸点升往往是必须考虑的。

如何获取相关体系在不同组成和压⼒下的沸点升数据?在⼀般的⼿册中，常列出各种溶液再常压下的沸点升⾼数据，⾮常压下溶液的沸点升⾼可⽤下式近似计算：任意指定压强下的溶液沸点升⾼（K）=常压下的溶液沸点升⾼（K）×校正系数校正系数=0.0162×某压强下⼆次蒸汽的温度（K）^2/某压强下⼆次蒸汽的汽化潜热（KJ/kg)若⼿册上没有收录，可以通过固液相平衡来来算，⽐较⽅便的是采⽤化⼯流程模拟软件中内嵌的热⼒学模型来计算，如对于电解质溶液，可以采⽤Electro-NRTL模型和Pitzer模型来计算，这需要相应的热⼒学背景知识。

以上⽅法均获不得的情况下，可以通过实验测定，测定⽅法也很简单，实际设计过程中，由于物系可能含有其它杂质，最好还是实际测定，这样最可靠。

==================================⽆机盐⽔溶液在101.325kPa下的沸点==================================溶质沸点/℃101102103104105107110115120125溶液的质量分数CaCl2 5.6610.3114.1617.3620.0024.2429.3335.6840.8345.80 KOH 4.498.5111.9714.8217.0120.8825.6531.9736.5140.23 KCl8.4214.3118.9623.0226.5732.62----K2CO310.3118.3724.2428.5732.2437.6943.9750.8656.0460.40 KNO313.1923.6632.2339.2045.1054.6565.3479.53--MgCl2 4.678.4211.6614.3116.5920.3224.4129.4833.0736.02 MgSO414.3122.7828.3132.2335.3242.86----NaOH 4.127.4010.1512.5114.5318.3223.0826.2123.7737.58 NaCl 6.1911.0314.6717.6920.3226.09----NaNO38.2615.6121.8727.5332.4340.4749.8760.9468.94-Na2SO415.2624.8130.73-------Na2CO39.4217.2223.7229.1833.86-----CuSO426.9539.9840.8341.47------ZnSO420.0081.2237.8942.9246.15-----NH4NO39.0916.6623.0829.0834.2142.5351.9263.2471.2671.11 NH4Cl 6.1011.3515.9619.8022.8928.3735.9846.95 (NH4)2SO413.3423.1430.6636.7141.7949.73----。