汽液平衡

汽液平衡　　汽相与液相间的 相平衡。它与气液平衡有一些共同的规律，所以有时把它与气液平衡合在一起进行研究。为简便起见，常把汽相或气相与液相之间的平衡合写成汽（气）液平衡。习惯上把低于 临界温度的气体称为蒸气,简称汽,它可以加压液化;高于临界温度的气相,不能加压液化，称为气体(见p－V－T关系)。例如,苯与甲苯的混合液在25℃与它们的蒸气的平衡，因两组分的临界温度各为288.9℃和318.8℃，故属汽液平衡；氮溶于水在25℃下的平衡，因氮的临界温度为-147.0℃，故属气液平衡。化工生产中常见的是一个气相或汽相与一个液相之间的平衡，但也会遇到一个汽相与两个以上液相之间的平衡。例如在分离 乙酸乙烯酯、乙酸和水的 精馏塔中，由于水与酯形成部分 互溶的两个液相，在某些塔板上会出现两个液相与一个汽相相互接触的汽液平衡问题。
　　类型 在 化工热力学中，气液平衡是按偏离理想状态程度不同的气相和液相的相互组合来分类的。
　　液相通常可分为：① 理想溶液。对于各组分的性质极为相似（如 旋光异构体、同位素等）或差别不大（如甲醇－乙醇、苯-甲苯、 乙烷-丙烷等）的溶液可近似地看作理想溶液。在这种情况下组分i的 逸度弙（上标L表示液相）符合路易斯-兰德尔规则：即
　　弙＝fxi
　　式中f为在系统温度、压力下纯液体组分i的逸度;xi为液相中组分i的摩尔分率。如果把蒸气近似地看作 理想气体，此式可简化为：
　　pi＝pxi
　　式中p为纯液体组分i的 饱和蒸气压，此式即为 拉乌尔定律。②非理想溶液。不符合路易斯－兰德尔规则的溶液。按偏离情况,又分为正偏差（弙＞fxi）和负偏差(弙＜fxi)。偏离严重时,前者会出现最低恒沸点（随组成xi的变化,在恒定温度下，总压出现极大值,在恒定压力下,沸点出现最低值）,后者会出现最高恒沸点（随组成xi的变化，在恒定温度下，总压出现 极小值，在恒定压力下，沸点出现最高值）。弙可用 活度系数方程或状态方程计算（见相平衡关联）。
　　汽（气）相可分为：①理想 气体混合物，在常压或压力较低的情况下，一般气体混合物均可近似地看作理想气体混合物。这时组分i的逸度弙(上标V表示汽相)等于分压，即：
　　弙＝pi
　　② 实际气体的理想溶液（指符合理想溶液规律的气体混合物），当压力稍高时，气体分子间的 相互作用力不可忽略，已不能看作为理想气体。在这种情况下，如果各组分的性质很接近，如中等压力下的 轻烃混合物，则可近似地看作理想溶液。这时组分i的逸度可按路易斯-兰德尔规则计算：
　　弙＝fyi
　　式中f为纯气体组分i在系统温度压力下的逸度；yi为汽相中组分i的摩尔分率。③实际气体的非理想溶液(指不符合理想溶液规律的气体混合物),则用状态方程计算弙。
　　将上述两种液相和三种气相组合起来，存在五种汽（气）液平衡关系：
　　液相为理想溶液，汽（气）相为非理想溶液，也是一种可能的组合，但由于液相的非理想性一般较汽相的为强，因而不存在这种组合。
　　平衡计算 包括泡点、露点和 闪急蒸馏的计算，其基本公式为：
　　弙(T,p,x)＝弙(T,p,y)
　　如果已知弙i与T、p、x或y的关系,就可由一相的组成计算另一相的组成。蒸馏和吸收主要利用汽(气)相组成yi与液相组成 xi 的差别，进行混合物的分离。比值Ki＝yi/xi称为相平衡比,用以表示混合物中各组分的挥发能力，数值愈大则愈容易挥发。 工程计算中常选取某一组分j 作为基准，将任一组分i的相平衡比与组分j的相平衡比相比较,其比值αij＝Ki/Kj称为相对 挥发度,用以表示混合物中各组分的相对挥发能力。Ki或αij是吸收、蒸馏计算的基本数据。