汽液平衡

　　汽相與液相間的相平衡。它與氣液平衡有一些共同的規律，所以有時把它與氣液平衡合在一起進行研究。為簡便起見，常把汽相或氣相與液相之間的平衡合寫成汽（氣）液平衡。習慣上把低於臨界溫度的氣體稱為蒸氣，簡稱汽，它可以加壓液化；高於臨界溫度的氣相，不能加壓液化，稱為氣體(見p－V－T關係)。例如，苯與甲苯的混合液在25℃與它們的蒸氣的平衡，因兩組分的的臨界溫度各為288.9℃和318.8℃，故屬汽液平衡；氮溶於水在25℃下的平衡，因氮的臨界溫度為-147.0℃，故屬氣液平衡。化工生產中常見的是一個氣相或汽相與一個液相之間的平衡，但也會遇到一個汽相與兩個以上液相之間的平衡。例如在分離乙酸乙烯酯、乙酸和水的精餾塔中，由於水與酯形成部分互溶的兩個液相，在某些塔板上會出現兩個液相與一個汽相相互接觸的汽液平衡問題。

　　類型　在化工熱力學中，氣液平衡是按偏離理想狀態程度不同的氣相和液相的相互組合來分類的。

　　液相通常可分為：①理想溶液。對於各組分的性質極為相似（如旋光異構體、同位素等）或差別不大（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。在這種情況下組分i的逸度弙

（上標L表示液相）符合路易斯-蘭德爾規則：即

弙

＝ f x_i

式中 f 為在系統溫度、壓力下純液體組分 i的逸度； x_i為液相中組分 i的摩爾分率。如果把蒸氣近似地看作理想氣體，此式可簡化為：

p_i＝p

x_i

式中 p 為純液體組分 i的飽和蒸氣壓，此式即為拉烏爾定律。②非理想溶液。不符合路易斯－蘭德爾規則的溶液。按偏離情況，又分為正偏差（弙 ＞ f x_i）和負偏差(弙 ＜ f x_i)。偏離嚴重時，前者會出現最低恒沸點（隨組成 x_i的變化，在恒定溫度下，總壓出現極大值，在恒定壓力下，沸點出現最低值），後者會出現最高恒沸點（隨組成 x_i的變化，在恒定溫度下，總壓出現極小值，在恒定壓力下，沸點出現最高值）。弙 可用活度系數方程或 狀態方程計算（見 相平衡關聯）。

　　汽（氣）相可分為：①理想氣體混合物，在常壓或壓力較低的情況下，一般氣體混合物均可近似地看作理想氣體混合物。這時組分i的逸度弙

(上標V表示汽相)等於分壓，即：

弙

＝ p_i

②實際氣體的理想溶液（指符合理想溶液規律的氣體混合物），當壓力稍高時，氣體分子間的相互作用力不可忽略，已不能看作為理想氣體。在這種情況下，如果各組分的性質很接近，如中等壓力下的輕烴混合物，則可近似地看作理想溶液。這時組分 i的逸度可按路易斯-蘭德爾規則計算：

弙

＝ f y_i

式中 f 為純氣體組分 i在系統溫度壓力下的逸度； y_i為汽相中組分 i的摩爾分率。③實際氣體的非理想溶液(指不符合理想溶液規律的氣體混合物)，則用狀態方程計算弙 。

　　將上述兩種液相和三種氣相組合起來，存在五種汽（氣）液平衡關系：

　　液相為理想溶液，汽（氣）相為非理想溶液，也是一種可能的組合，但由於液相的非理想性一般較汽相的為強，因而不存在這種組合。

　　平衡計算　包括泡點、露點和閃急蒸餾的計算，其基本公式為：

弙

( T， p， x)＝弙 ( T， p， y)

如果已知弙 _i與 T、 p、 x或 y的關系，就可由一相的組成計算另一相的組成。 蒸餾和 吸收主要利用汽(氣)相組成 y_i與液相組成 x_i的差別，進行混合物的分離。比值 K_i＝ y_i/ x_i稱為相平衡比，用以表示混合物中各組分的揮發能力，數值愈大則愈容易揮發。工程計算中常選取某一組分 j作為基準，將任一組分 i的相平衡比與組分 j的相平衡比相比較，其比值 α_ij＝ K_i/ K_j稱為 相對揮發度，用以表示混合物中各組分的相對揮發能力。 K_i或 α_ij是吸收、蒸餾計算的基本數據。