Phasengleichgewichte

Mit CHEMCAD lassen sich alle Phasengleichgewichte berechnen.

Phasen sind die 3 bekannten Aggregatszustände: gasförmig, flüssig und fest. Ein Stoffgemisch kann sich in diesen Aggregatszuständen verteilen. Dabei gilt das Gesetz von Raoult-Dalton.

Man benötigt dazu nicht das große CHEMCAD Paket, sondern nur das preisgünstige CCFlash.

Dampfflüssig (VLE) mit Aktivitäts- und Fugazitätskoeffizient
Ideale Dampf-Flüssig Phasengleichgewichte ergeben sich dann, wenn die Aktivitätskoeffizienten 1 oder nahe bei 1 liegen. Dies ist u.a. bei Aliphaten (Hexan-Heptan) und Aromaten (Benzol-Toluol) der Fall. Dann kann man näherungsweise mit den Flüchtigkeitskoeffizienten alpha rechnen, indem man diese konstant setzt. Reale (nicht-ideale) Phasengleichgewichte sind die häufigste Art eines Phasengleichgewichts. Dazu genügt es, in CHEMCAD z.B. die NRTL oder Unifac-Methode zu wählen. So erhält man automatisch Azeotrope (Ethanol-Wasser) oder Mischungslücken (Butanol-Wasser). Tau- und Siedepunkt

Flüssig-Flüssig (LLE) mit Aktivitäts- und Fugazitätskoeffizient 
Manche binären Gemische bilden Mischungslücken (Benzol-Wasser, Butanol-Wasser). Diese werden in CHEMCAD problemlos berechnet, wenn man z.B. die NRTL oder Unifac-Methode wählt.

Fest-Flüssig (SLE) mit Aktivitäts- und Fugazitätskoeffizient
Die Löslichkeit eines Feststoffes in einer Flüssigkeit (z.B. Napthalin-Benzol) läßt sich ebenfalls mit CHEMCAD berechnen. Auch Eutektikas werden berechnet. 

Elektrolyte
Säuren, Basen, Ionen, Salze, ph-Wert, Löslichkeit. Neutralisation 

Aus dem Raoult-Dalton Gesetz lässt sich für ein Mehrstoffgemisch die allgemeine Gleichung

herleiten (hier ohne Index). Darin ist alpha die relative Flüchtigkeit = Verhältnis der Dampfdrücke. Kombiniert mit dem Aktivitätskoeffizienten und dem Fugazitätskoeffizienten sowie der Massenbilanz erhält man das komplette Phasengleichgewicht (Flash), welches auch wesentlicher Bestandteil der Destillation ist.

Beispiele:

VLE Ethanol - Wasser (Azeotrop) nach NRTL

VLE N-Butanol - Wasser mit Mischungslücke nach NRTL

LLE Ternäres Gleichgewicht Wasser - Ethanol - Benzol mit Mischungslücke nach NRTL

SLE Schmelzgleichgewicht Benzol - Naphthalin mit Eutektikum nach Unifac