气液平衡 实验报告.doc

化工专业实验报告实验名称: 二元气液平衡数据的测定实验人员: 同组人实验地点:天大化工技术实验中心 606 室实验时间: 2015 年 4月 20 日下午 14: 00 年级: 2014 硕;专业: 工业催化;组号: 10 (装置 2) ;学号: 指导教师: _____ _ 赵老师_ _______ 实验成绩: _____________________ ( 1)测定苯-正庚烷二元体系在常压下的气液平衡数据; ( 2)通过实验了解平衡釜的结构,掌握气液平衡数据的测定方法和技能; ( 3)应用 Wilson 方程关联实验数据。、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择,都需要精确可靠的气液平衡数据。这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递,故这种数据的重要性是显而易见的。平衡数据实验测定方法有两类,即间接法和直接法。直接法中又有静态法、流动法和循环法等。其中循环法应用最为广泛。若要测得准确的气液平衡数据,平衡釜是关键。现已采用的平衡釜形式有多种,而且各有特点,应根据待测物系的特征, 选择适当的釜型。用常规的平衡釜测定平衡数据,需样品量多,测定时间长。所以, 本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温,釜内液体和气体分别形成循环系统,可观察釜内的实验现象,且样品用量少,达到平衡速度快,因而实验时间短。以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多,但基本原理相同,如图 1所示。当体系达到平衡时,两个容器的组成不随时间变化,这时从 A和 B两容器中取样分析,即可得到一组平衡数据。图1 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时,除了两相的压力和温度分别相等外,每一组分的化学位也相等, 即逸度相等,其热力学基本关系为: 常压下,气相可视为理想气体, Φ i=1;再忽略压力对液体逸度的影响, f i =p i 0, 从而得出低压下气液平衡关系式为: 式中, p---------------- 体系压力(总压); p i 0 ------------ 纯组分 i在平衡温度下饱和蒸气压; x i、 y i ------- 分别为组分 i在液相和气相中的摩尔分率; r i ------------- 组分 i的活度系数; 由实验测得等压下气液平衡数据,则可用下式计算不同组成下的活度系数: 计算出不同组成下的活度系数: 本实验中活度系数和组成关系采用 Wilson 方程关联。 Wilson 方程为: 目标函数选为气相组成误差的平方和,即: 三、实验装置和试剂( 1)平衡釜一台。平衡釜的选择原则:易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相不返混及不易爆沸等。本实验用气液双循环的小平衡釜,其结构如图 2所示。( 2)阿贝折射仪一台。( 3)超级恒温槽一台( 4) 50-100 十分之一的标准温度计一支、 0-50 十分之一的标准温度计一支。( 5)所用试剂(苯、正庚烷)为优级品。( 6)注射器( 1ml 、 5ml )若干。图2 小气液平衡釜示意图四、实验过程( 1)首先开启超级恒温槽,调节温度至测定折射率所需温度 25℃。( 2)测温套管中道入甘油,将标准温度计插入套管中,并在温度计露出部分中间固定