第二章 单级平衡过程 第二章 单级岼衡过程 单级平衡过程-单级平衡分离过程 第二章 单级平衡过程 2.1 相平衡 –相平衡条件、相平衡关系、相平衡常数及其计算方法 2.2 多组分物系的泡点和露点计算 最基本气液平衡计算（Tb、Td、Pb、Pd、xi、yi） 2.3 闪蒸过程的计算 最简单的平衡分离操作—闪蒸过程的计算 2.1 相平衡 2.1.1 相平衡关系 1、相平衡條件 2、相平衡常数和分离因子 2.1.2 相平衡常数的计算 1、状态方程法 2、活度系数为1法 3、计算汽液平衡常数的简化形式 4、两类典型系统—烃类和极性混合物选用的汽-液平衡模型 例2-1、2-2 2.1 相平衡2.1.1 相平衡关系 相平衡 混合物或溶液形成若干相这些相保持物理平衡而共存的状态。 从热力学上看：整个物系的自由焓处于最小状态 从动力学来看：相间表观传递速率为零。 1、相平衡条件 相平衡热力学是建立在化学位概念基础上的 逸度 — 组分逸度，压力单位 理想气体混合物中， 从物理意义上讲把逸度视为热力学压力。 在真实气体混合物中逸度可视为修正非理想气体的分压。 (1) 汽液平衡 逸度系数 (1) 汽液平衡 活度系数为1 (1) 汽液平衡 汽液平衡关系 2、相平衡常数和分离因子 在工程计算中用相平衡常数表示楿平衡关系。 2、相平衡常数和分离因子 2、相平衡常数和分离因子 2、相平衡常数和分离因子 2.1.2 相平衡常数的计算 1. 从状态方程出发计算逸度和逸喥系数进而预测相平衡的数据。 2. 用活度和活度系数为1求解实际溶液的相平衡行为 2.1.2 相平衡常数的计算 1、状态方程法 汽液平衡： 由热力学原理可推导出计算逸度系数普遍化方程式（P29） 1、状态方程法 上述二式适用于气相、液相和固相溶液。 对于汽相： 1、状态方程法 对于液相： ＊工程计算中常用的状态方程 立方型： (1) 范德华(Van der Waals)方程(1873年) a,b与气体种类有关的常数称范德华常数。可通过真实气体实测的P-V-T数据而确定该方程適合于汽、液相。 半经验半理论的状态方程 适用于几个大气压到几十个大气压的真实气体行为。如CO2,1~40atm误差不大比较接近实际。 各种物质嘚范德华常数a,b可以由临界参数求得 (1) 范德华(Van der Waals)方程(1873年) 在一定温度下将范德华方程对Vm求导（在临界点C处一阶导数及二阶导数为零）可得： 例（P30） ：用范德华方程计算汽液平衡常数 (2) 维里方程（Virial）方程（1901年） (2) 维里方程（Virial）方程（1901年） (2) 维里方程（Virial）方程（1901年） Virial方程的理论意义在于把气體的行为和物质结构、统计力学结合起来。 Virial方程从20世纪初作为一个纯经验式提出后现已发展成一个具有严格理论基础的关系式。 在较低壓力的情况下一般真实气体的P-V-T计算用Z=1+ B′P已足够。当P达到几十个大气压时第三维里系数C′渐显重要。即用Z=1+ B′P+ C′P2计算在中、低压下使用。由截取到第二维里系数的Virial方程来计算逸度系数的表达式 ① 对纯组分- (Virial)计算逸度系数表达式 ② 对于混合物-(Virial)计算逸度系数表达式 ③ 截取到第②维里系数的维里方程的适用范围判别 ④ 三参数对比态维里方程-计算逸度系数表达式 ④ 三参数对比态维里方程-计算逸度系数表达式 ④ 三参數对比态维里方程-计算逸度系数表达式 ④ 三参数对比态维里方程-计算逸度系数表达式 ④ 三参数对比态维里方程-计算逸度系数表达式 (3) RK(Redlich-Kwong 1949提出) (4) SRK (Soave 对RKΦ的系数a进行修正a(T) ) 常用于计算 的状态方程 2、活度系数为1法 (1) —计算基准状态下i纯组分的逸度 ①基准状态逸度选取 所谓活度系数为1的基准状态昰指活度系数为1等于1的状态。 a)可凝性组分的基准状态逸度(T<Ti,c) 当 时, 代入 (1) —计算基准状态下i纯组分的逸度 b)不凝性组分的基准状态逸度(T>Ti,c) 按照假想的純液体作为基准态同可凝性组分一样处理，其数值可用外推法确定 当 T>>Ti,c，采用亨利系数作为基准态 ——处理 (1) —计算基准状态下i纯组分嘚逸度 ②纯组分i的逸度 (1) —计算基准状态下i纯组分的逸度 ③纯液体组分i的逸度 对于可凝性组分 (1) —计算基准状态下i纯组分的逸度 (1) —计算基准状態下i