二元气液相平衡数据的测定

1、2-2二元气液相平衡数据的测定（验证性实验）气液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。许多物质的平衡数据很难由理论计算直接得到，必须由实验测定。平衡数据实验测定方法有两类，即直接法和间接法。直接法中又有静态法、流动法和循环法等。其中循环法应用最为广泛。若要测定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，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，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短

2、。 一实验目的1测定正己烷正庚烷二元体系在101.325kPa下的气液平衡数据。2通过实验了解平衡釜的构造，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。3应用ilson方程关联实验数据。 二实验原理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，这时从和两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。 蒸汽循环线 液体循环线图平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除两相的温度和压力分别相等外，每一组分化学位也相等，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，；再忽略压力对流体逸度的影响， 从而得出低压下气液平衡关系式为：

3、pyi=i （2）式中，p体系压力（总压）； 纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压，可用Antoine公式计算； xi、yi分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率； i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。 本实验中活度系数和组成关系采用Wilson方程关联。Wilson方程为： ln1=ln(x1+12x2)+x2( ) （4） ln1=ln(x2+21x1)+x1( ) （5）Wilson方程二元配偶函数12和21采用高斯牛顿法，由二元气液平衡数据回归得到。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

4、衡釜一台。平衡釜的选择原则：易于建立平衡、样品用量少、平衡温度测定准确、气相中不夹带液滴、液相输送不返混及不易爆沸等。本实验用双循环的小型平衡釜，其结构如图1-2所示。图双循环平衡釜示意图2气相色谱仪一台。350100十分之一的标准温度计一支。4所用试剂（正庚烷、正己烷）为分析纯试剂。 四实验步骤 1开启色谱仪。色谱条件：固定相采用80100目HDG203，柱长1m，柱径2mm，柱温为110，热导池检测器。 2测定物料纯度。用在20下折光率或色谱分析检测。 3测温套管中倒入甘油，将标准温度计插入套管中，并在温度计露出介质部分中间固定一支温度计。 4将100ml针筒与系统相连，抽出或打入一定量气

5、体，控制系统压力为101.325kPa。 5在干燥的平衡釜内加入一定浓度的正己烷正庚烷溶液约20ml。打开冷却水，接通电源。开始时缓慢加热，冷凝回流液控制在每秒滴。稳定地回流约20min,以建立平衡状态。 6达到平衡后停止加热，用微量注射器分别取两相样品，用色谱分析测定其组成。 7取样后用5ml注射器从釜中取出4ml溶液，然后加入同量的一种纯物料，重新建立平衡。加入何种物料，视上一次平衡温度而定，以免各实验点分布不均。 五实验数据处理将实验测得的平衡数据以表格形式列出；用Wilson方程求得配偶参数，再求出气相组成，并与实验值进行比较。有实验值和计算值作出温度组成图（t-x-y图）。 六思考题1实验中怎样判断气液两相已达到平衡？2影响气液平衡测定准确度的因素有那些？3为什么要确定模型参数，对实际工作有何作用？参考文献1 J Gmehing.VLE Data Collect