化工热力学第七章

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1、化工热力学ChemicalEngineeringthermodynamics丛兴顺枣庄学院2009.9第七章相平衡枣庄学院化学化工系本章的知识点与重点1、熟悉相平衡判据与相律2、了解二元体系相图与临界区域的特性3、掌握汽液平衡的计算方法4、掌握闪蒸的计算，汽液平衡数据的热力学一致性检验5、了解液液平衡与气液平衡。枣庄学院化学化工系前言本章重点介绍热力学原理，在多相体系中的应用。相平衡是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。化工上常用的分离技术有：精馏、吸收、萃取、吸附、结晶等。汽-液、气-液、液-液、气-固、液、固本章重点讲述相平衡理论与平衡

2、数据的计算重点讨论汽-液平衡。此外：简要介绍液-液与气-液，7.1平衡的判据与相律一.物系达到平衡的条件由平衡的概念我们可以知道，当物系达到平衡时，物系就处于动态平衡，这时候质量传递的变化量等于零，而物系中各个热力学性质的变化量在相对的物系条件下也等于0。也即：平衡时，对于封闭体系，满足其中一个条件即为平衡态。二.相平衡的判据相平衡的判据，较常用的有三个1.（7-4）2.3.（7-5）F=N–π+2(7-6)三.相律由物化知：相律7.1平衡的判据与相律7.2互溶体系VLE相图一.二元体系的P－T图纯组分的PT图可用两维坐标表示出来。123c汽化

3、线升华线溶化线三相点临界点V相L相S相TP纯组分的汽液平衡表现为自由度为1;汽液平衡时，当P一定，对应的T也一定，也就是说对于纯物质具有固定的沸点。对于二元组分，它没有固定的沸点，沸点是对于纯物质而言的;对于混合物，只有泡点。泡点：当第一个气泡在一定压力下出现时的温度。露点：当最后一滴液体在一定压力下全部汽化时的温度。7.2互溶体系VLE相图二元组分汽液平衡关系，不是一条线来描述的，而是用一个区域来描述的，图中实线为泡点线MCm，虚线为露点线NCm，不同的溶液组成，就对应不同的汽液平衡关系，在整个溶液范围内组成了一个上拱形的泡点面和下拱形的露点

4、面。混合物的临界点Cm泡点面的上方为过冷液体，露点面的下方为过热蒸汽。UKC1C2PTCmMNUC1、KC2分别为纯组分1和组分2的汽液平衡线二元组分的PT图临界点轨迹7.2互溶体系VLE相图1.混合物的临界现象混合物的临界点的特征表现为：（1）Cm点处，汽液两相差别消失（这一点与单组分临界点一致）（2）Cm点不一定对应于两相共存时的最高压力和最高温度（与单组分临界点不一致）（3）Cm点随组成变化。“临界点包线”。7.2互溶体系VLE相图2.逆向凝聚现象两种情况：一种是等温逆向凝聚，另一种是等压逆向凝聚。点MT是这种组成体系中两相共存的最高温度

5、,通称”临界冷凝温度”。点Mp是这种组成体系中两相共存的最高压力,通称”临界冷凝压力”。等温下减压操作？（1）等温逆向凝聚现象这个区域就成为等温逆向凝聚区。在正常情况下，当在恒温下，出现液相（L）气相（V）液相（L）压力升高在CmMT区域内，恒温下，随压力升高，气相（V）PTCmMT（2）等压逆向凝聚现象正常情况，在恒压下，温度升高液相（L）气相（V）在MpCm区域内，恒压下，温度升高气相（V）液相（L）这个区域就成为等压逆向凝聚区MpCmTP3.逆向凝聚现象的意义逆向凝聚现象在石油工业有很大的用途。开采石油时，地下压力很高，油喷时间长，若压力

6、发生变化，油气出来的多，液油出来的少。一般油井温度变化不大，因而老油井往往采用往井中注水的办法，使其处于逆向凝聚区，提高油产量。二.低压下互溶体系的汽液平衡相图对理想溶液（或拉乌尔定律）产生偏差的情况有四种。1.一般正偏差体系（甲醇-水体系）2.一般负偏差体系（氯仿－苯体系）3.最大正偏差体系（乙醇-苯体系）4.最小负偏差体系（氯仿-丙酮体系）当恒温时的P—x曲线高于拉乌尔定律的P—x直线，此体系为正偏差体系。γi>11.一般正偏差体系等温等压0101P1sP2sP-y1P-x1x1,y1x1,y1PT-x1T-y1T2.一般负偏差体系当恒温时

7、的P—x曲线低于拉乌尔定律的P—x直线，此体系为负偏差体系。γi<1等温等压P2sP1sP-x1P-y1x1,y1x1,y10011T-y1T-x1PT3.最大正偏差体系当正偏差较大时,在P—x曲线上就可以出现极大值，γi>1；在这一点上，xi=yi,此点称为共沸点；由于这一点压力最大，温度最低，所以称为最大压力（或最低温度）共沸点；对于这种体系，用一般精馏法是不能将此分离开的，必须要采用特殊分离法。P等温等压Tx1,y1x1,y10011共沸点4.最小正偏差体系最小压力（最高温度）共沸点xi=yi,γi<1等温等压PT共沸点x1,y1x1,y

8、100117.3VLE的计算高温低压下，构成物系的组份，其分子结构差异较大。低压下的非轻烃类，如水与醇、醛、酮……….所组成的物系就属于这一类。一.概