二元气液平衡数据的测定.docx

《二元气液平衡数据的测定.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、化工专业实验报告实验九二元气液平衡数据的测定一、实验目的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。二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、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。随着化工生

2、产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。许多物系的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。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8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。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

3、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：‥‥‥‥‥‥‥(1)常压下，气相可视为理想气体，=1；再忽略压力对液体逸度的影响，=从而得出低压下气液平衡关系式为：‥‥‥‥‥‥‥（2）式中，p——体系压力（总压）；——纯组分i在平

4、衡温度下饱和蒸气压，可用安托尼（Antoine）公式计算；、——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；——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‥‥‥‥‥‥‥（3）计算出不同组成下的活度系数。8‥‥‥‥（4）本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为：‥‥‥‥（5）Wilson方程二元配偶参数Λ12和Λ21采用非线性最小二乘法，由二元气液平衡数据回归而得。目标函数选为气相组成误差的平方和，即‥‥‥‥（6）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

5、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。6．1mL注射器十支、5mL注射器三支。图2小气液平衡釜示意图1—磨口；2—气相取样口；3—气相储液槽；4—连通管；5—缓冲球；6—回流管；7—平衡室；8—钟罩；9—温度计套管；10—液相取样口；11—液相储液槽；12—提升管；1

6、3—沸腾室；14—加热套管；15—真空套夹；15—加料液面；四、实验步骤1．首先开启超级恒温槽，调节温度至测定折射率所需温度30℃。82．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一支温度计。因本实验对温度要求较严，需对温度进行校正。3．检查整个系统的气密性，因为我们这个系统都是密闭的。检测方法是将100毫升针筒与系统相连，并使系统与大气隔绝，针筒缓缓抽出一点压力，发现硅油U型管的两个液柱差不变时（说明系统是密闭的），然后再通大气。4．我们做的是常压下的气液平衡，需读出当天实验

7、时的大气压值。5．在平衡釜内加入一定浓度的苯—正庚烷混合液约20~30ml，使液体处在图2中加料液面处，一般由实验点数决定，通常取摩尔浓度在0.1~0.15之间变化，故开始加入的浓度可使轻组分含量较多，然后慢慢增加重组分的浓度。打开冷却水，安放好加热器，接通电源。控制加热电流，开始时给0.1A，5min后给0.2A，慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体沸腾为准。冷凝回流液控制在每秒2—3滴。稳定地回流15min左右，以建立平衡状态。6．达到平衡后，需要记录下两个温度计的读数，此温度为平衡温度，并用微

8、量注射器分别取两相样品，通过阿贝折射仪测其组成。关掉电源，加热器拿下，釜液停止沸腾。7．用注射器从釜中取出7-8ml的混合液，然后加入8-9ml的一种纯物料，重新建立平衡。加哪一种纯物料，根据你上一次的平衡温度而定，以免各实验点分配不均。8．实验完毕，关掉电源和水源。五、实验数据处理方法将实验测得的平衡数据以表格形式列出；平衡温度的计算方法如下：：通过查精确温度计的修正值得到；：k——水银在玻璃中的膨胀系数取0.00016；n