汽液平衡.ppt

第五章相平衡研究相平衡的目的和意义含A、B、C、D、 E的混合物所需产品 A 和B纯C D 和E 进一步参加反应副产品物质的分离: ?怎样分离,才能得到纯物质 C? 相平衡问题相平衡是一切分离技术及分离设备开发、设计的理论基础和关键。分离技术:精馏、吸收、吸附、萃取、结晶。简单蒸馏流程相平衡的意义?不断出现的新过程、新产品和新技术都会要求提供新物质、新条件下的相平衡数据。?石油化工厂的节能减排更是与热力学相平衡原理分不开。一个科学的设计可以使一个精馏塔的理论塔板数减低十多块甚至数十块,能量节约 50% 以上。?相平衡数据是设计、生产操作和产品质量控制必不可少的基础数据,尤其是产品众多、分离要求高的石油化工更是如此。?开发新的关联和推算方法。 相平衡基础?相平衡( phase Equilibrium ) 两相相互接触时,它们倾向于交换其中的成分直到各相组成恒定,则此时的相即处于平衡状态。汽液平衡( VLE )——精馏气液平衡( GLE )——吸收液液平衡( LLE )——萃取固液平衡( SLE )——结晶?相平衡讲的就是物系组成( x,y)与 T、p间的关系。?本章主要内容即为 T、p、x i、y i间的相互推算。?温度: ( ) ?压力: ( ) ?组成: ?温度: ( ) ?压力: ( ) ?组成: Tp i=1,2,....,N Tp i=1,2,....,N yixi?? 0 ,? pTdG??????????? iidn dP nV dT nS dnG??????????????????????????????????? ii iidn dP nV dT nS nG d dn dP nV dT nS nG d § 相平衡的判据相平衡在热力学上意味着整个系统 Gibbs 自由能为极小的状态。针对α,β相则: 等温等压下,若体系为仅含α相和β相两相的封闭体系,则体系总 Gibbs 自由能为两相之和。∵体系是没有发生化学反应的封闭体系,本身没有与环境的物质交换。??iidn dn????? 0d- iii???????n则 0 i??dn ?又???? ii???????? 0??????????????? iiiidn dn nG dnG dnG d?? N i??,2,1 iii??????????? N ifff??,2,1 ??? iii?????? iiif RTd dGd ? ln ????对于多相体系但由于化学位计算不方便,故在解决相平衡问题是用组分的逸度来代替化学位。有N(π-1)方程式相平衡的判据为:各相的温度、压力相等时,各相中组分的逸度必定相等! § 相律例如:对于二元汽液平衡,自由度 F为 F=2-2+2= 2则在 T,P ,x 1,x 2,y 1,y 2诸变量中。仅可指定 2 个自变量,如 T,x 1,体系即可确定,其余诸变量需借助相平衡方程求出。 F = C - π+2 自由度组分数相数