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汽液平衡vapor-liquid equilibrium

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
汽相與液相間的相平衡。它與氣液平衡有一些共同的規(guī)律，所以有時把它與氣液平衡合在一起進(jìn)行研究。為簡便起見，常把汽相或氣相與液相之間的平衡合寫成汽（氣）液平衡。習(xí)慣上把低于臨界溫度的氣體稱為蒸氣，簡稱汽，它可以加壓液化;高于臨界溫度的氣相，不能加壓液化，稱為氣體(見p－V－T關(guān)系)。例如，苯與甲苯的混合液在25℃與它們的蒸氣的平衡，因兩組分的臨界溫度各為288.9℃和318.8℃，故屬汽液平衡；氮溶于水在25℃下的平衡，因氮的臨界溫度為-147.0℃，故屬氣液平衡?；?/font>生產(chǎn)中常見的是一個氣相或汽相與一個液相之間的平衡，但也會遇到一個汽相與兩個以上液相之間的平衡。例如在分離乙酸乙烯酯、乙酸和水的精餾塔中，由于水與酯形成部分互溶的兩個液相，在某些塔板上會出現(xiàn)兩個液相與一個汽相相互接觸的汽液平衡問題。
　　類型 　在化工熱力學(xué)中，氣液平衡是按偏離理想狀態(tài)程度不同的氣相和液相的相互組合來分類的。
　　液相通?？煞譃椋孩倮硐肴芤?。對于各組分的性質(zhì)極為相似（如旋光異構(gòu)體、同位素等）或差別不大（如甲醇－乙醇、苯-甲苯、乙烷-丙烷等）的溶液可近似地看作理想溶液。在這種情況下組分i的逸度弙

（上標(biāo)L表示液相）符合路易斯-蘭德爾規(guī)則：即
　　　　　　　

弙

＝f

xi

式中f

為在系統(tǒng)溫度、壓力下純液體組分i的逸度;xi為液相中組分i的摩爾分率。如果把蒸氣近似地看作理想氣體，此式可簡化為：
　　　　　　　　

pi＝p

xi

式中p

為純液體組分i的飽和蒸氣壓，此式即為拉烏爾定律。②非理想溶液。不符合路易斯－蘭德爾規(guī)則的溶液。按偏離情況，又分為正偏差（弙

＞f

xi）和負(fù)偏差(弙

＜f

xi)。偏離嚴(yán)重時，前者會出現(xiàn)最低恒沸點（隨組成xi的變化，在恒定溫度下，總壓出現(xiàn)極大值，在恒定壓力下，沸點出現(xiàn)最低值），后者會出現(xiàn)最高恒沸點（隨組成xi的變化，在恒定溫度下，總壓出現(xiàn)極小值，在恒定壓力下，沸點出現(xiàn)最高值）。弙

可用活度系數(shù)方程或狀態(tài)方程計算（見相平衡關(guān)聯(lián)）。
　　汽（氣）相可分為：①理想氣體混合物，在常壓或壓力較低的情況下，一般氣體混合物均可近似地看作理想氣體混合物。這時組分i的逸度弙

(上標(biāo)V表示汽相)等于分壓，即：
　　　　　　　　　

弙

＝pi

②實際氣體的理想溶液（指符合理想溶液規(guī)律的氣體混合物），當(dāng)壓力稍高時，氣體分子間的相互作用力不可忽略，已不能看作為理想氣體。在這種情況下，如果各組分的性質(zhì)很接近，如中等壓力下的輕烴混合物，則可近似地看作理想溶液。這時組分i的逸度可按路易斯-蘭德爾規(guī)則計算：
　　　　　　　　

弙

＝f

yi

式中f

為純氣體組分i在系統(tǒng)溫度壓力下的逸度；yi為汽相中組分i的摩爾分率。③實際氣體的非理想溶液(指不符合理想溶液規(guī)律的氣體混合物)，則用狀態(tài)方程計算弙

。
　　將上述兩種液相和三種氣相組合起來，存在五種汽（氣）液平衡關(guān)系：

圖

　　液相為理想溶液，汽（氣）相為非理想溶液，也是一種可能的組合，但由于液相的非理想性一般較汽相的為強(qiáng)，因而不存在這種組合。
　　平衡計算 　包括泡點、露點和閃急蒸餾的計算，其基本公式為：
　　　　　

弙

(T，p，x)＝弙

(T，p，y)

如果已知弙i與T、p、x或y的關(guān)系，就可由一相的組成計算另一相的組成。蒸餾和吸收主要利用汽(氣)相組成yi與液相組成 xi 的差別，進(jìn)行混合物的分離。比值Ki＝yi/xi稱為相平衡比，用以表示混合物中各組分的揮發(fā)能力，數(shù)值愈大則愈容易揮發(fā)。工程計算中常選取某一組分j 作為基準(zhǔn)，將任一組分i的相平衡比與組分j的相平衡比相比較，其比值αij＝Ki/Kj稱為相對揮發(fā)度，用以表示混合物中各組分的相對揮發(fā)能力。Ki或αij是吸收、蒸餾計算的基本數(shù)據(jù)。  
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