1、號次3強號吃化工專業實驗實驗名稱：二元系統氣液平衡數據測定學院：化學工程學院專業：化學工程與工藝班級：化工 092092 班姓名：蘆亞婷學號 0940201020609402010206指導教師：王劍鋒日期：20122012 年 5 5 月 1414 日、實驗目的1,了解和掌握用雙循環汽液平衡器測定二元系統氣液平衡數據的方法。2,了解締合系統汽一液平衡數據的關聯方法，從實驗測得的T-p-x-y數據計算各組分的活度系數。3,通過實驗了解平衡釜的構造，掌握氣液平衡數據的測定方法和技能。4,掌握二元系統氣液平衡相圖的繪制。二、實驗原理以循環法測定氣液平衡數據的平衡雖多，但基本原理相同，如圖1所示。當

2、體系達到平衡時，兩個容器的組成不隨時間變化，這時從A和B兩容器中取樣分析，即可得到一組平衡數據。蒸氣循環線JCI加熱液體液體循環線當達到平衡時， 除了兩相的溫度和壓力分別相等外， 每一組分化學位也相等,即逸度相等，其熱力學基本關系為：fiL=fiVpyi 二 ifi0 x常壓下，氣相可視為理想氣體，再忽略壓力對流體逸度的影響，fi=p0從而得出低壓下氣液平衡關系式為：-0pyi=YPiXi(2)式中，p體系壓力(總壓)；Pi0一純組分i在平衡溫度下的飽和蒸汽壓，可用Antoine公式計算；Xi、yi一分別為組分i在液相和氣相中的摩爾分率；組分i的活度系數由實驗測得等壓下氣液平衡數據，則可用蒸氣

3、冷凝器凝液PYi0XiPi計算出不同組成下的活度系數。本實驗中活度系數和組成關系采用Wilson方程關聯。Wilson方程為：21ln?=ln(X2+&1X1)+X1(X2.上 21X1Wilson方程二元配偶函數人2和仆采用非線性最小二乘法，由二元氣液平衡數據回歸得到。目標函數選為氣相組成誤差的平方和，即m22F=(y實y1計)j 十山實y2計)jj1三、主要儀器設備與實驗裝置流程圖1 .平衡釜一臺2 .阿貝折射儀一臺3 .超級恒溫槽一臺4 .50-100十分之一的標準溫度計一支5 .所用試劑（無水甲醇、異丙醇）為分析純試劑ln節=ln(xi+A2X2)+X2(-1221)X2-2l

4、Xi-12)X1.上 12X2(6)6 .1ML注射器十支、5ML注射器三支。圖 2小氣液平衡釜示意圖1磨口；2氣相取樣口；3氣相貯液槽；4連通管；5緩沖球；6回流管；7平衡室；8鐘罩；9溫度計套管；10液相取樣口；11液相貯液槽；12提升管;13沸騰室；14加熱套管；15真空夾套；16加料液面四、實驗步驟1、測11組二元系統氣液平衡標準數據。實驗室大氣壓值取101.325kPa2、平衡釜內加入一定濃度的甲醇-異丙醇溶液，并沒過注射器針頭。打開冷卻水，接通電源。開始時加熱電流給到0.2A,五分鐘后給到0.24A,以平衡釜內液體沸騰，冷凝回流液控制在每秒12滴。穩定回流約15min,以建立平衡狀

5、態。3、到平衡后，記錄溫度計的讀數，用微量注射器分別取兩相樣品，用阿貝折射儀測定其折射率。4、注射器從釜中取出2ml混合溶液，然后加入等量的一種純物質，重新加熱建立平衡。加入哪種物料，視上一次平衡組成而定，以免各實驗點分布不均，重復實驗5次。5、實驗完畢，關掉電源和水源，處理實驗數據。五、實驗數據處理甲醇的體積分數甲醇的摩爾分數折射率1001001.32729094.45231.33108088.32711.33697081.52941.34406073.94191.35005065.41851.35354055.77461.35693044.77391.36102032.10811.3671

6、1017.36841.3712001.3761表1(1)數據處理甲醇密度0.792g/ml異丙醇密度尸0.785g/ml甲醇摩爾質量=32g/mol異丙醇摩爾質量=60g/mol二元系統氣液平衡標準數據y=1.380970.000483x100甲醇摩爾分數/%表2實驗測定混合液兩相平衡數據組號平衡溫度折射率甲醇氣相摩爾分數y1甲醇液相摩爾分數X1氣相液相169.91.344111.35140.76400.61201270.31.34461.35280.75260.58261370.61.34501.35480.74540.5419471.51.350811.35510.62650.535615

7、72.61.35121.35900.61510.4541查資料得，列表如下:表3組分ABC異丙醇6.866341360.183197.593根據安托尼(Antoine)公式，lg(Ps/kPa尸A-B/(C+t/C),求得異丙醇在各溫度下飽和蒸汽壓。甲醇的飽和蒸汽壓數據由已知數據用內插法求得。列表如下：表4各溫度下組分的飽和蒸汽壓-S溫度/C甲醇的飽和蒸汽壓PS/kPaS異內醇的飽和蒸汽PS/kPa69.9126.5360.4570.3128.4361.5270.6129.8662.3371.5134.1564.8172.6139.3967.96計算不同組成下的活度已知兩個配偶系數分別為A12

8、=0,及1=1,由式(4)和(5)求得lnY和ln?,再根據二里IsXiPi可求得yio所得數據如下表：表5各組分氣相摩爾分數的計算值溫度/C1罩氣相甲醇計算值y1氣相異丙醇計算值y269.91.10851.84410.84720.426970.31.13071.79070.83500.453870.61.16721.71930.81060.484571.51.17351.70850.83210.507572.61.27581.57480.79700.5765mF=(y實一必計)2+(丫2實 f 計)2=(0.7640.84722+(0.2360.4269?+(0.7526-0.835)2j1

9、(0.2474-0.4538I2(0.7454-0.8102(0.2546-0.4846)2(0.6265-0.83212_222(0.3735-0.5075)2(0.6151-0.797)2(0.3849-0.5765)2=0.27988(2)氣相組成實驗值與計算值的比較0.50-025-0.2&二(024-,0.22-1.( (A9.570070.5(3)溫度組成圖t-x-y(甲醇)-實驗值計算值T/r71.071.S720725?3.0T/r六、實驗結果與討論1 .影響氣液平衡測定準確度的因素：答：1）阿貝折射儀的儀器誤差；2）阿貝折射儀的讀數誤差；3）氣液平衡時間的判定誤差；4）實驗器材的氣密性；5）取樣時存在的誤差等。2 .誤差產生的原因：答：1）儀器本身存在的誤差；2）數據處理時有效值的取值存在誤差；3）用針筒取液體時存在主觀誤差；4）實驗所給的溶液的純度存在誤差。七、思考題1、實驗中怎樣判斷氣液兩相已達到平衡？答：氣液兩相達平衡時，回流滴下來的液體速率平