1
CHƯƠNG 6
HỖN HỢP CÂN BẰNG LỎNG HƠI
GVHD:
GVHD:
TS.HU
TS.HU
ỲNH QUYỀN
ỲNH QUYỀN
HV:
HV:
DƯƠNG KIM NGÂN
DƯƠNG KIM NGÂN

2
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1. HIỆN TƯỢNG BAY HƠI VÀ NGƯNG
TỤ
2. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG LỎNG HƠI
CỦA HỖN HỢP
3. THAY ĐỔI CÂN BẰNG HỖN HỢP
THEO NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT, THÀNH
PHẦN
3
6.1.HIỆN TƯỢNG BAY HƠI VÀ NGƯNG
TỤ

Để mô tả hỗn hợp đòi hỏi phải có kiến thức về:

1. z
1
là nồng độ toàn bộ hỗn hợp,
2. x
1
là nồng độ của pha lỏng,
3. y
1
là nồng độ của pha hơi
7
6.1.1.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐẲNG ÁP
8
6.1.1.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐẲNG ÁP

Khi hỗn hợp đạt trạng thái cân bằng, tổng
phần mol của cả 2 thành phần phải bằng
1.

Từ đây, phần mol của cấu tử thứ 2 dễ
dàng suy ra từ cả z
1
,

x
1
, hay y
1

Thông thường, chỉ số 1 sẽ bị quy cho hầu
hết thành phần bay hơi, với điểm sôi thấp

1
=z
1
. Nhưng pha hơi
xuất hiện 1 thành phần khác y
1
điểm sôi. Nói
chung, khi đó Pha hơi sẽ nhiều thành phần chất
bay hơi. Trong VD này thì y
1
=0.915
11
6.1.1.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐẲNG ÁP

Nếu ta tiếp tục tăng nhiệt độ, ta quan sát
thấy nhiệt độ tăng lên thì đồng thời pha
hơi cũng tăng. Chia thành 2 thành phần
khác nhau x
1
và y
1.

Các pha này có quan hệ với các điều kiện
cân bằng của áp súât, nhiệt độ. Thêm vào
đó, thành phần của những pha này với N
L
là số lượng mole trong pha lỏng và N
V
là
số lượng mole của pha hơi.

đồng nhất và được gọi là hơi quá nhiệt.

Tất nhiên, nhiệt độ điểm sôi và nhiệt độ
điểm sương phụ thuộc vào áp suất. Và sẽ
làm rõ trên giản đồ 6.3
15
6.1.2.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐẲNG
NHIỆT. ĐIỂM CRITICAL VÀ NGƯNG TỤ
16
6.1.2.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐIỂM
ĐẲNG NHIỆT. ĐIỂM CRITICAL VÀ NGƯNG TỤ

Sơ đồ 6.3 diễn tả mối quan hệ của hỗn hợp propane và
n-pentane tại T=300K.

ÁP suất được vẽ trên cột tung và đại diện cho chất tinh
khiết; chúng ta có áp súât hơi cho 2 thành phần, 10 bar
cho prppane và 0.7bar cho n-pentane.

Ở mật độ thấp, hỗn hợp ở pha hơi và áp suất thấp. Thể
tích giảm gây ra áp suất tăng, xuất hiện giọt lỏng đầu
tiên tại P=1.36bar (ta gọi tại đây là áp súât điểm
sương), sau đó một phần ngưng tụ của hỗn hợp sẽ chia
thành 2 pha, pha lỏng và pha hơi, sự biến mất của bọt
cuối cùng của hơi tại P=5bar, và sự nén của 1 pha lỏng
đồng nhất.
17
6.1.2.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI ĐẲNG
NHIỆT. ĐIỂM CRITICAL VÀ NGƯNG TỤ


thành phần và tính chất của chúng(enthapy,
entropy, ). Đây là điểm critical của cân bằng lỏng-
hơi tại nhiệt độ có được.
20
6.1.2.SƠ ĐỒ CÂN BẰNG LỎNG-HƠI TẠI
ĐẲNG NHIỆT. ĐIỂM CRITICAL VÀ NGƯNG
TỤ

Tại 155
o
C, điểm tới hạn tương ứng với hỗn
hợp z
1
=0.7.

Có sự thay đổi hình dạng đường cong khi
áp súât tăng lên sẽ thấy pha hơi đồng
nhất, và khi đó áp súât tới hạn đạt được là
108bar. Tại áp súât cao, hỗn hợp 1 lần
nữa được đồng nhất.
21
6.1.3.HỆ ĐẲNG PHÍ

Xét hệ cyclohexane benzene mà có đẳng
phí áp súât cao nhất, hay
hexaˆuorobenzene benzene với 2 thành
phần đẳng phí, 1 thành phần tại áp suất
cực đại, 1thành phần tại áp suất cực tiểu.

Cân bằng lỏng-hơi không chọn lọc, được

tách.

2 thành phần mà có 1 thành phần đẳng phí có thể làm
phân tách 2 giai đoạn chưng cất tại 2 áp suất khác
nhau.
25
6.1.3.HỆ ĐẲNG PHÍ

Bảng 6.2 [Otsuki và William, 1953] chỉ
định những giá trị áp súât cao hơn áp suất
khí quyển.