二、双组分理想溶液的汽液平衡相图.
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二、双组分理想溶液的汽液平衡相图
1.温度——组成图(t-x-y 图) t-x-y 图的绘制(苯—甲苯) 已知条件:操作总压、平衡数据 步骤:(1)建立坐标系, 确定纯组分沸点t A 、t B
(2)确定t-x 对应关系。
描点连线得x t -曲线
(3)确定t- y 对应关系。 描点连线得y t -曲线 t-x-y 图的构成:
两条线:气相线(露点线)y t -曲线; 液相线(泡点线)x t -曲线 三个区域:液相区、气—液共存区、气相区。 t-x-y 图的讨论:
(1)互成平衡的汽液组成点在同一条等温线上;
(2)在某一温度下,汽液达到平衡时,y>x ,汽相线始终在液相线之上; (3)混合液沸点介于t A 和t B 之间;
(4)在两相区内,温度升高液相中A 组分浓度减小,温度降低汽相中A 组分浓度
提高;
(5)平衡的汽液两相的量满足杠杆规则; (6)只有在两相区才能对混合液实行有效的分离。
(7)压力对t —x —y 图的影响:压力增大,温度升高,曲线上移,且两相区变窄。
p
x
p y A
A
A
0=
B
A B
A p p p p x --=
t-x-y 图的应用:(1)确定温度—组成间的关系;(2)分析蒸馏及精馏原理 课堂练习:习题7-3
2.汽-液相组成图(y —x 图) y —x 图的绘制:
已知条件:操作总压、平衡数据。
步骤:(1)建立坐标系,作出y=x 的对角线。
(2)由 将x 和y 对应点描点连线。 y —x 图的讨论
(1)y>x ,故y —x 曲线在对角线之上。 (2)互成平衡的气液组成点落在y —x 曲线上。
(3)操作压力越大,y —x 曲线越靠近对角线,分离越难进行。 (4)x-y 曲线上各点具有不同的温度;右上方温度低,左下方温度高。 y —x 图的应用:图解理论塔板数目。
练习:苯—甲苯、正庚烷—正辛烷、甲醇—水 y —x 图(10×10)各两张。 三、相对挥发度
挥发度:表示溶液挥发的难易程度。
可以用气相中的某一组分的分压和与之平衡的液相中的摩尔分数之比来表示,即:
A
A
x p v =
A
讨论:(1)分压↑液相中的摩尔分数↓,则挥发度↑
(2)若为纯组分液体,
挥发度随温度而变化。
(3)对于理想溶液,因符合拉乌尔定律,则:00A A A A A p x x p v == 0
B B
B
B B p x x p v ==
挥发度随温度而变化。
)(t f x A =)(t f y A =B
B B x p v =
A A p v =0
B B p v =)(t f v =)(t f v =
相对挥发度:溶液中易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比,以B A -α表
示。常省略下标用α表示。 则:
B
B A A B A x p x p v v ==
α
若操作压力P 不高, 根据道尔顿分压定律,
B
B A
A B B A A x y x y x py x py =
=
α 或
B
A B A x x y y α=
A
A
A A x x y y -=-11α
略去下标A ,整理得:
x x
y )1(1-+=
αα 即为汽液相平衡方程。
讨论:(1)对于理想溶液,则:00B
A
p p =α
0A p 、0B p 随温度而变化,而两者的比值变化不大。当操作温度不很大时,相对挥
发度近似为一常数。 通常
(2)相对挥发度表示溶液分离的难易程度。
若1=α, y=x,用普通蒸馏方法无法分离;若1>α, y>x ,易分离; 若1 α, B 组分为易挥发组分,A 组分为难挥发组分。 【例题7-2】
小结:双组分理想溶液的汽液平衡相图 作业:习题7-4
2
釜
顶均ααα+=
釜
均ααα⨯=顶