化工分离过程2单级平衡过程第2讲.ppt

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1、化工分离过程ChemicalSeparationProcesses第二章单级平衡过程第二章单级平衡过程2第二章单级平衡过程主要内容及要求：1.相平衡常数计算：状态方程法，活度系数法2.泡点、露点计算（1）泡点计算：在一定P（或T）下，已知xi，确定Tb（或Pb）和yi。（2）露点计算3.等温闪蒸计算：给定物料的量与组成，计算在一定P和T下闪蒸得到的汽相量与组成，以及剩余的液相量与组成。3第二章单级平衡过程2.1相平衡2.1.1相平衡关系2.1.2相平衡常数的计算2.2多组分物系的泡点和露点计算2.3闪蒸过程的计算√√42.1.1相

2、平衡关系相平衡条件（准则）：各相的温度、压力相同，各相组分的逸度也相等。52.1.1相平衡关系汽液相平衡关系将逸度和实测压力、温度、组成等物理量联系起来，引入逸度系数和活度系数。基准态下组分i的逸度62.1.1相平衡关系两种常用的汽液相平衡关系表达式：计算相平衡常数的两个基本关系式72.1.1相平衡关系相平衡关系的表示方法：1.相图2.相平衡常数yixi082.1.1相平衡关系分离因子分离因子评价体系分离难易程度，与1的偏离程度表示组分之间分离的难易程度。精馏中，分离因子又称为相对挥发度，相对于汽液平衡常数而言，分离因子对温度和压

3、力的变化不敏感，可近似看作常数，使计算简化。92.1.2相平衡常数的计算汽液平衡常数：两种常用的汽液相平衡关系表达式：求取相平衡常数的两种方法：状态方程法；活度系数法。102.1.2相平衡常数的计算状态方程法：汽液相平衡关系：相平衡常数：汽相：液相：应用状态方程分别计算汽、液两相的逸度系数。112.1.2相平衡常数的计算以V、T为独立变量的状态方程表达式：以P、T为独立变量的状态方程表达式：以上两方法作用相同，视方便而用。对状态方程的选择不同以及同一状态的混合规则不同，逸度系数的具体表达式多种多样。（2-16）（2-15）122.

4、1.2相平衡常数的计算几种状态方程(VDW、RK、SRK、PR等)推导的逸度系数计算范德华方程:混合物中组分逸度系数：其中:其他状态方程的计算可参考相关热力学教材132.1.2相平衡常数的计算活度系数法：汽液相平衡关系：相平衡常数：汽相：液相：如何求取基准态逸度、液相活度系数和汽相逸度系数是计算相平衡常数的关键。142.1.2相平衡常数的计算1、基准态逸度fiOL：（1）可凝组分基准态逸度：基准态：xi1时，i1。代入fiOL——在系统T、P下液相中纯组分i的逸度。即基准态是与系统具有相同T、P和同一相态的纯i组分。?如何求取纯

5、组分i的逸度活度系数等于1的状态152.1.2相平衡常数的计算纯组分i的逸度：对气、液、固组分均适用。用于计算纯组分i的逸度：将以P、T为独立变量的状态方程式：（2-16）（2-20）162.1.2相平衡常数的计算纯组分i在一定温度的饱和蒸汽压下的逸度系数纯液体组分i在系统温度下的摩尔体积，与压力无关（2-21）校正饱和蒸汽压下的蒸汽对理想气体的偏离。Poynting因子，校正压力对饱和蒸汽压的偏离。纯组分i的逸度：172.1.2相平衡常数的计算（2）不可凝组分基准态逸度：基准态：xi0时，i＊1。代入（2-23）或：（T、P一

6、定，xi0）（2-24）亨利定律一般来说，亨利常数H不仅与溶剂、溶质的性质和系统温度有关，而且还与系统压力有关。在低压下，溶质组分的逸度近似等于它在气相中的分压，亨利常数不随压力而改变。182.1.2相平衡常数的计算对于由一种溶质（不凝性组分）和一种溶剂（可凝性组分）构成的两组分溶液，通常:溶剂的活度系数按xi1，i1定义基准态；溶质的活度系数按xi0，i＊1定义基准态。由于两组分的基准态不同，称为不对称型标准化方法。小结：192.1.2相平衡常数的计算2、液相活度系数i：活度系数i由过剩自由焓GE推导得出：如有适

7、当的GE的数学模型，则可求i的表达式。化工热力学中溶液的热力学研究内容202.1.2相平衡常数的计算（1）Margules单参数方程（2）VanLaur方程（两参数）过剩自由焓：活度系数方程：212.1.2相平衡常数的计算（3）Margules二参数方程过剩自由焓：活度系数方程：222.1.2相平衡常数的计算应用局部组成概念的活度系数方程：（4）威尔逊（Wilson）方程过剩自由焓：二元物系232.1.2相平衡常数的计算多元物系参数为威尔逊参数，为组分i和组分j之间的二元相互作用能量参数，J/mol；分别纯液体i和j的摩尔体积。

8、242.1.2相平衡常数的计算（5）NRTL（有规双液）方程过剩自由焓：活度系数方程，二元物系252.1.2相平衡常数的计算多元物系其中为组分i和组分j之间的二元相互作用能量参数；其中为模型参数之一，通常在0.2~0.47之间。262.1.2相平衡