二元系统气液平衡数据测定

化 工 专 业 实 验 报 告实 验名 称： 二元系统气液平衡数据测定 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 精化084班 姓 名： 张媛媛 同组者姓名： 蒋燕、蔡珊珊、杨潇颖、黄燕 学 号： 08402010301 序号： 1号 指 导 老 师： 鲁丰乐 日 期： 2011年4月28日 一、实验目的1. 了解和掌握用双循环汽液平衡器测定二元系统气液平衡数据的方法。2. 了解缔合系统汽液平衡数据的关联方法，从实验测得的T-p-x-y数据计算各组分的活度系数。3. 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。4. 掌握二元系统气液平衡相图的绘制。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。图 平衡法测定气液平衡原理图当达到平衡时，除了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： 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） ln2=ln(x2+21x1)+x1( ) （5）Wilson方程二元配偶函数12和21采用非线性最小二乘法，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= 三、主要仪器设备与实验装置流程图： 1平衡釜一台2阿贝折射仪一台3超级恒温槽一台450-100十分之一的标准温度计一支5.所用试剂（无水甲醇、异丙醇）为分析纯试剂。6.1ml注射器4支、5ml注射器1支。四、实验内容及操作步骤1、测10组二元系统气液平衡标准数据，实验室大气压值取101.325KPa。2、实验测定的是常压下的气液平衡数据，读取当天的实验室大气压值为101.325kpa。3、平衡釜内加入一定浓度的甲醇异丙醇溶液，并没过注射器针头。打开冷却水，接通电源。开始时加热电流给到0.1A，五分钟后给到0.2A，在等5分钟后慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体能沸腾为准。冷凝回流液控制在每秒23滴。稳定回流约15min，以建立平衡状态。4、到平衡后，记录温度计的读数，用微量注射器分别取两相样品，用阿贝折射仪测定其折射率。5、注射器从釜中取出2ml混合溶液，然后加入同量的一种纯物料，重新加热建立平衡。加入那种物料，视上一次平衡组成而定，以免各实验点分布不均，重复实验5次。6、实验完毕，关掉电源和水源，处理实验数据。五、实验数据处理 甲醇密度=0.792g/mL 甲醇摩尔质量=32g/moL 异丙醇密度=0.785g/mL 异丙醇摩尔质量=60 g/moL表1、 二元系统气液平衡标准数据甲醇的体积分数%甲醇的摩尔分数%折射率001.37691017.3681.36632032.1081.36333044.7741.36025065.4191.35297082.0181.34449094.4521.33591001001.3284作图可知标准线性关系为 Y=-0.04384X+1.37731表2、 实验测定混合液两相平衡数据温度/气相折射率气相甲醇的摩尔分数甲醇的饱和蒸气压KPa68.71.34160.8146119.269.41.34130.8214122.569.61.34090.8305123.469.71.34040.8419123.969.91.34010.8488124.870.11.33970.8579125.8以第一组为例：甲醇安托尼公式： T=68.7时得Pas = 119.2MPa六、 实验结果与讨论本实验在误差允许的范围内是成功的。实验过程中若体系的温度不再发生变化则可判定气液两相已达到平衡。测量气液两相的折射率时应注意尽量使用同一台阿贝折射仪，因为不同的仪器间有不同的误差。实验前先通冷凝水再进行实验。影响气液平衡测定准确度的因素：（1）折光仪的仪器误差（2）折光仪的读数误差（3）气液平衡时间的判定(4)实验器材的气密性（5）取样时存在的误差等。误差产生的原因：1、 仪器本身存在的误差；2、 数据处理时有效值的取值存在误差；3、 用针筒量取液体时存在主观误差；4、 实验所给的溶液的纯度存在误差。七：附页