二元系统气液平衡数据测定

序号：40

化工原理实验报告

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：化工095班

姓名：何小龙学号0940201051 同组者姓名：杨飞黄云张阳

指导教师：周国权

日期：2012年3月29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汽液平衡数据的方法。

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数据计算个组分的活度系数。

3．通过实验了解平衡釜的构造，掌握汽液平衡数据的测定方法和技能。

4．掌握二元系统平衡相图的绘制。

二、实验原理

平衡法测定汽液平衡原理图

当系统达到平衡时，两个容器的组成不随时间的变化，这时候从A和B中取样分析，即可得到一组平衡数据。

达到平衡时，两相除了温度压力相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度相等，其基本热力学关系为：

f i L=f i V

Φi py i=γi f i0x i

常温下，气体可视为理想气体，再忽略压力对液体逸度的影响，f i=p i0从而得出低压下汽液平衡关系为：

py i=γi p i0x i

p---体系压力（总压）；p i0---纯组分i在平衡温度下的饱和蒸汽压；x i，y i---分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；γi---组分i的活度系数

由实验测得等压下的平衡数据，可用：

γi= py i/p i0x i

由此计算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

lnγ1=-ln(x1+λ12x2)+ x2[(λ12/x1+λ12x2) –(λ21/x2+λ21x1)]

lnγ2=-ln(x2+λ21x1)+ x1[(λ21/x2+λ21x1) –(λ12/x1+λ12x2)]

Wilson方程二元配偶参数λ12和λ21采用非线形最小二乘法，由二元汽液平衡数据回归而得。目标函数选为气相组成误差的平方和，即：

F=Σj=1m(y1实-y1计)2j+( y2实-y2计)2j

三、实验装置与试剂

1.平衡釜一台（平衡釜选择原则，易建立平衡，样品用量少，平衡温度测定准

确气相中不夹带液滴，液相不返混及不爆沸等，本实验采用汽液双循环小平衡釜）

2.阿贝折射仪一台

3.温度计

4.1ml及5ml的注射器若干

5.试剂：无水甲醇，异丙醇（试剂均为优级品）

1

2 3 4 5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15 16

图2－小气液平衡釜示意图

1－磨口；2－气相取样口；3－气相贮液槽；4－连通管；5－缓冲球；6－回流管；

7－平衡室；8－钟罩；9－温度计套管；10－液相取样口；11－液相贮液槽；12－提升管；

13－沸腾室；14－加热套管；15－真空夹套；16－加料液面

四、实验步骤及注意事项

1.开启阿贝折射仪，分别配置无水甲醇：异丙醇比例为0:1，1:4，2:3，1:1，3:2，

1:4，1:0的标准试剂，分别测其折射率，将所测得的数据经处理后绘制无水甲醇与异丙醇的标准曲线。

2.温度计置于测温套管。

3.检查装置的气密性，以保证实验装置的良好气密性（实验用试剂为有机试剂，

存在一定的毒性，所以气密性检查十分重要）。

4.平衡釜内加入一定浓度的无水甲醇---异丙醇的混合溶液约20~30ml以漫过注

射针头为准（防止气体通过针头溢出）打开冷却水，接通加热电源，先开始

时加热电流为0.1A，5min后给到0.2A，再等5min后慢慢调到0.25A左右即可，以平衡釜内液体能沸腾为准。冷凝回流控制在每秒2~3滴，稳定回流15分钟左右，以建立平衡状态。

5.到达平衡后，记录下温度计的读数，并用微量注射器取回流样品2ml左右，

用阿贝折射仪测定其折射率，并根据第一步所得的曲线，确定样品内的组成。

6.再往平衡釜中加入上部所测得的其中组分含量较少的纯物质5ml，重新加热

并建立平衡，建立平衡后，再记录平衡温度，测其回流样品的折射率，得到其组成。

7.重复步骤6的实验，总共5组实验。

8.实验完毕，关闭仪表电源和水源，处理实验数据。

9.实验注意事项：

1.实验中尽量避免与试剂的直接接触，有机化学试剂存在一定的毒性。

2.阿贝折射仪的使用要做到细致，并且最好始终一个人员操作，以防止偶然

误差的产生，并且折射率一般读数至少两次，以确保准确性。

五、原始实验数据（附页）

六、数据处理

无水甲醇：分子量：32.04 密度：0.791~0.793

异丙醇：分子量：60.10 密度：0.784~0.786

表1无水甲醇-异丙醇折射率

无水甲醇/% 异丙醇/% 折光率

100 0 1.32890

90 10 1.3320

80 20 1.3349

70 30 1.3474

60 40 1.3492

50 50 1.3530

40 60 1.3569

30 70 1.3621

20 80 1.3652

10 90 1.3707

0 100 1.3760

表2 实验测定混合液两相平衡数据

次数温度/℃气相异丙醇折射率

1 70.0 1.3497

2 71.1 1.3519

3 69.8 1.3477

4 71.

5 1.3413

5 71.4 1.3455