二元?dú)庖合嗥胶鈹?shù)據(jù)的測(cè)定

1、2-2二元?dú)庖合嗥胶鈹?shù)據(jù)的測(cè)定（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）氣液相平衡關(guān)系是精餾、吸收等單元操作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著化工生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有氣液平衡數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能滿足需要。許多物質(zhì)的平衡數(shù)據(jù)很難由理論計(jì)算直接得到，必須由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。平衡數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法有兩類，即直接法和間接法。直接法中又有靜態(tài)法、流動(dòng)法和循環(huán)法等。其中循環(huán)法應(yīng)用最為廣泛。若要測(cè)定準(zhǔn)確的氣液平衡數(shù)據(jù)，平衡釜是關(guān)鍵。現(xiàn)已采用的平衡釜形式有多種，且各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)待測(cè)物系的特征選擇適當(dāng)?shù)母汀Ｓ贸Ｒ?guī)的平衡釜測(cè)定平衡數(shù)據(jù)，需樣品量多，測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)用的小型平衡釜主要特點(diǎn)是釜外有真空夾套保溫，可觀察釜內(nèi)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，且樣品用量少，達(dá)到平衡速度快，因而實(shí)驗(yàn)時(shí)間短

2、。 一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定正己烷正庚烷二元體系在101.325kPa下的氣液平衡數(shù)據(jù)。2通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解平衡釜的構(gòu)造，掌握氣液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定方法和技能。3應(yīng)用ilson方程關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 二實(shí)驗(yàn)原理以循環(huán)法測(cè)定氣液平衡數(shù)據(jù)的平衡釜類型雖多，但基本原理相同，如圖所示。當(dāng)體系達(dá)到平衡時(shí)，兩個(gè)容器的組成不隨時(shí)間變化，這時(shí)從和兩容器中取樣分析，即可得到一組平衡數(shù)據(jù)。 蒸汽循環(huán)線 液體循環(huán)線圖平衡法測(cè)定氣液平衡原理圖當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，除兩相的溫度和壓力分別相等外，每一組分化學(xué)位也相等，即逸度相等，其熱力學(xué)基本關(guān)系為： （1）常壓下，氣相可視為理想氣體，；再忽略壓力對(duì)流體逸度的影響， 從而得出低壓下氣液平衡關(guān)系式為：

3、pyi=i （2）式中，p體系壓力（總壓）； 純組分i在平衡溫度下的飽和蒸汽壓，可用Antoine公式計(jì)算； xi、yi分別為組分i在液相和氣相中的摩爾分率； i組分i的活度系數(shù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得等壓下氣液平衡數(shù)據(jù)，則可用 （3）計(jì)算出不同組成下的活度系數(shù)。 本實(shí)驗(yàn)中活度系數(shù)和組成關(guān)系采用Wilson方程關(guān)聯(lián)。Wilson方程為： ln1=ln(x1+12x2)+x2( ) （4） ln1=ln(x2+21x1)+x1( ) （5）Wilson方程二元配偶函數(shù)12和21采用高斯牛頓法，由二元?dú)庖浩胶鈹?shù)據(jù)回歸得到。目標(biāo)函數(shù)選為氣相組成誤差的平方和，即= （6） 三實(shí)驗(yàn)裝置和試劑 1平

4、衡釜一臺(tái)。平衡釜的選擇原則：易于建立平衡、樣品用量少、平衡溫度測(cè)定準(zhǔn)確、氣相中不夾帶液滴、液相輸送不返混及不易爆沸等。本實(shí)驗(yàn)用雙循環(huán)的小型平衡釜，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖雙循環(huán)平衡釜示意圖2氣相色譜儀一臺(tái)。350100十分之一的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)一支。4所用試劑（正庚烷、正己烷）為分析純?cè)噭?四實(shí)驗(yàn)步驟 1開啟色譜儀。色譜條件：固定相采用80100目HDG203，柱長(zhǎng)1m，柱徑2mm，柱溫為110，熱導(dǎo)池檢測(cè)器。 2測(cè)定物料純度。用在20下折光率或色譜分析檢測(cè)。 3測(cè)溫套管中倒入甘油，將標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)插入套管中，并在溫度計(jì)露出介質(zhì)部分中間固定一支溫度計(jì)。 4將100ml針筒與系統(tǒng)相連，抽出或打入一定量氣

5、體，控制系統(tǒng)壓力為101.325kPa。 5在干燥的平衡釜內(nèi)加入一定濃度的正己烷正庚烷溶液約20ml。打開冷卻水，接通電源。開始時(shí)緩慢加熱，冷凝回流液控制在每秒滴。穩(wěn)定地回流約20min,以建立平衡狀態(tài)。 6達(dá)到平衡后停止加熱，用微量注射器分別取兩相樣品，用色譜分析測(cè)定其組成。 7取樣后用5ml注射器從釜中取出4ml溶液，然后加入同量的一種純物料，重新建立平衡。加入何種物料，視上一次平衡溫度而定，以免各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布不均。 五實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡數(shù)據(jù)以表格形式列出；用Wilson方程求得配偶參數(shù)，再求出氣相組成，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較。有實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值作出溫度組成圖（t-x-y圖）。 六思考題1實(shí)驗(yàn)中怎樣判斷氣液兩相已達(dá)到平衡？2影響氣液平衡測(cè)定準(zhǔn)確度的因素有那些？3為什么要確定模型參數(shù)，對(duì)實(shí)際工作有何作用？參考文獻(xiàn)1 J Gmehing.VLE Data Collection, Vol 1,19772 Hala E