电解质NRTL模型的发展及应用

综述了电解质NRTL模型从最初的用于处理单一电解质、单一溶剂体系的两贡献模型发展成为能处理多电解质组分、混合溶剂体系的热力学模型,介绍了模型在电解质溶液相平衡计算中的应用。最后指出了此模型的优缺点和模型参数的发展方向。

电解质NRTL模型在尿素低常压回收系统模拟中的应用

ACW(NH3-CO2-H2O)的汽液平衡对于尿素低常压回收系统模拟意义重大.本文介绍了ACW体系汽液平衡计算的发展情况,利用文献数据回归了电解质NRTL模型的交互作用能参数,汽液平衡计算时使用电解质NRTL模型计算液相活度系数,用SRK方程计算汽相逸度系数.将计算的ACW体系平衡压力与文献值进行比较,验证了参数回归的准确性.最后,经过模拟计算表明电解质NRTL模型能很好地满足尿素低常压回收系统模拟计算的需要.

提高NRTL模型预测含盐VLE数据精度的途径

采用ＮＲＴＬ模型从对不同盐浓度的定义和把该模型能量配偶参数看作与浓度有关两方面讨论了对于预测含盐多元ＶＬＥ数据精度的影响。计算结果表明，预测精度均有不同程度的提高。

电解质NRTL模型的研究进展及应用

电解质NRTL模型是重要的热力学局部组成模型。本文阐述了电解质NRTL模型的研究进展过程,包括模型的提出、修正、改进和扩展,同时指出了不同模型的适用范围。介绍了模型在各种复杂电解质溶液体系关联计算中的应用,可以为一些工业生产过程的模拟、设计和优化提供理论指导。电解质NRTL模型的主要优势是适用的温度和浓度范围宽,不需二元以上高阶参数;但模型自身也存在缺陷,如参数的回归工作量大、在溶液体系临界点处的预测精度较差等,故模型仍需进一步完善。

电解质NRTL模型研究与开发

基于同种离子间相互排斥以及局部电中性这两种基本假设,根据Chen等1988年模型建立的可适用于混合溶剂电解质溶液体系热力学性质的计算模型,纯水性质采用IAPWS-97物性方法进行计算,对该电解质NRTL活度系数模型求解并开发,并采用工业中含电解质流程的相关实例进行验证,以及与Aspen plus软件在相同物性数据下的计算结果相比,开发的模型在计算单一电解质水溶液体系的活度系数、吉布斯自由能和焓值等数据方面的相对偏差低至0.0%,混合溶剂电解质溶液体系的计算结果偏差也都在0.1%以下,采用文献中的交互参数由于参数取值的差别导致相对偏差偏大,但也都在0.5%以下,从而表明该开发的模型可以应用于含电解质流程的模拟、计算和优化。

应用NRTL和UNIQUAC模型计算含全氟烃体系液液相平衡

将NRTL和UNIQUAC活度系数模型中的相互作用参数改进为关于温度的双曲线型函数,取代以往表示这一关系的线性函数,使得上部会溶温度附近的溶解度计算得到明显改进。应用改进的模型对全氟烃与一些有机溶剂的二元混合物体系的液液相平衡进行了计算,并以苯-全氟正庚烷体系作为具体示例。将得到的结果与实验数据进行了比较,NTRL和UNIQUAC模型计算的总平均误差分别为2.64%和2.16%。

亚氨基二乙酸-氯化钠-水三元体系溶解度模型

根据电解质溶液理论,对Nass和P inho等人提出的氨基酸在NaC l水溶液中溶解度的UNIFAC模型特点进行了分析比较。采用Chen等人提出的电解质型三元体系NRTL活度系数关联方程,结合考虑Born项和P itzer-Debye-Hückel项对基团间长程相互作用力的贡献,在简化基础上,建立了计算IDA-NaC l-H2O三元体系溶解度数学模型。采用该模型对此体系0—60℃范围内的溶解度随温度变化关系进行关联计算,并与实测结果进行对比分析,结果令人满意,二者的平均相对误差为2.93%。按照基团静电作用机制,理论解释了NaC l浓度对IDA溶解度的影响规律。

亚氨基二乙酸-氯化钠-水三元体系的溶解度模型

根据电解质溶液理论,在对NRTL方程进行简化的基础上,建立了计算IDANaClH2O三元体系溶解度的数学模型.采用本模型,对IDANaClH2O三元体系在0～60℃范围内的溶解度随温度变化关系进行了回归,并与实测结果进行了比较分析,结果令人满意.同时从理论上解释了氯化钠含量对IDA溶解度的影响.

基于活度系数模型的含离子液体体系相平衡研究

在常压下(101.3 k Pa)下测定含不同离子液体的丙酮、甲醇的二元汽液平衡数据:丙酮+单乙醇胺醋酸盐([HMEA][OAC]);甲醇+[HMEA][OAC];丙酮+1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])和甲醇+[EMIM][OAC].通过NTRL模型和Wilson模型对测得的平衡数据进行关联.关联结果表明:NRTL模型与实验数据的符合程度高于Wilson模型,因此NRTL模型更加适合含离子液体体系的二元汽液相平衡计算.同时,通过活度系数模型回归出丙酮、甲醇、[EMIM][OAC]和[HMEA][OAC]两两之间的二元能量交互参数.

HPP-H_2O-Na_2SO_4双水相液液相平衡的测定及NRTL方程关联

本文测定了303.15~323.15 K的N,N'-二(2-羟丙基哌嗪(HPP)-水-硫酸钠)双水相系统不同浓度时液液相平衡数据,并采用NRTL方程对相平衡数据进行了关联。结果表明:在实验温度范围内,NRTL模型能很好地关联该三元两相物系的相平衡数据,计算值与实验值的相对均方根误差(RMSD)和平均相对误差(AAD)分别低于2%和1.5%,除HPP与Na_2SO_4之间的二元交互作用参数外,其余二元交互参数均会随着温度发生变化,其中Na_2SO_4对H_2O的二元交互作用参数受温度的影响最明显,313.15 K时达到最大。

模型煤焦油中酚类萃取的LLE数据测定与关联

针对低温煤焦油中酚类化合物萃取分离的工艺设计和优化所需基础数据的缺失,以环丁砜为萃取剂,分别测定了101.3 kPa下323.15和343.15 K时正庚烷+苯酚/邻甲酚+环丁砜三元体系液液相平衡(LLE)数据和323.15 K时正庚烷+甲苯+苯酚/邻甲酚+环丁砜四元体系的LLE数据,并将结果绘制在三元相图中。利用Bachman方程和Hand方程对实验数据进行了可靠性检验,相关系数R2大于0.98,表明实验数据可靠性较好。采用NRTL模型和UNIQUAC模型对实验数据进行关联,并对二元交互作用参数进行回归。2种模型的均方根偏差均小于1%。结果表明二者均能成功地对LLE实验数据进行关联,相应的二元交互作用参数可用于分离工艺的设计和优化。

乙醇-碳酸甲乙酯-离子液体体系液液相平衡数据的测定及关联

在常压、303.15 K条件下,以离子液体(IL)1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([EMIM][DHP])、1-丙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([PMIM][DHP])、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐([BMIM][DHP])为萃取剂,测定了乙醇-碳酸甲乙酯(EMC)-IL体系的液液相平衡(LLE)数据,分别计算了不同IL对乙醇-EMC体系的分配系数和选择性系数,并研究了IL对乙醇-EMC共沸体系相平衡行为的影响。采用Aspen Plus软件中的NRTL模型对乙醇-EMC-IL体系的LLE数据进行模型关联,得到相应的非随机参数和二元相互作用参数,为IL萃取分离乙醇-EMC的工艺设计奠定基础。实验结果表明,以[EMIM][DHP],[PMIM][DHP],[BMIM][DHP]为萃取剂分离乙醇-EMC共沸体系的选择性系数均大于1,3种ILs都具有良好的分离效果,其中,[EMIM][DHP]的选择性系数最高;采用NRTL模型关联得到的计算值与实验值的均方根偏差小于5%,表明NRTL模型关联乙醇-EMC-ILs三元体系的LLE数据准确性较好。

环己烷-乙醇-离子液体液液相平衡数据测定及关联

环己烷-乙醇是化工生产中常见的共沸体系,溶剂萃取是分离环己烷-乙醇的重要途径。在常压,303.15 K实验条件下,以[EMIM][OTF](1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐)、[EMIM][SCN](1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐)、[EMIM][DCA](1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐)3种离子液体为萃取剂,测定环己烷-乙醇的液液相平衡数据。利用分配系数和选择性评价不同离子液体的萃取性能。此外,根据Othmer-Tobias和Hand方程对相平衡实验数据进行一致性和可靠性校验。最后,采用Aspen Plus软件选择NRTL模型对相平衡数据进行关联,获得二元交互作用参数,并将其用于计算相应的相平衡组成。通过研究发现,计算值和实验值的均方根偏差小于0.02,表明NRTL模型能够准确描述三元相平衡过程。

离子液体+正己烷+异丙醇液液相平衡数据的测定及关联

通过COSMO-RS模型筛选出1-乙基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐([EMIM][TFA])、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐([EMIM][DCA])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM][DEP])三种离子液体作为萃取剂分离正己烷-异丙醇体系。在303.15 K、101.3 kPa下,测定正己烷+异丙醇+[EMIM][DCA]/[EMIM][TFA]/[EMIM][DEP]的三元液液相平衡实验数据,通过计算得出选择性与分配系数,分析离子液体各自的分离性能。通过Othmer-Tobias,Bachman,Hand方程对实验数据进行一致性检验。采用Aspen Plus v11流程模拟软件中NRTL模型进行数据关联拟合,获得均方根偏差(RMSD)和二元交互作用参数。模拟结果表明,选择性与分配系数均大于1,说明三种离子液体均可作为萃取剂;方程的回归系数均大于0.95,说明实验数据可靠;得到RMSD均小于3%,说明模拟计算数据能较好地关联实验数据。

乙二醇-1,4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究

煤制乙二醇过程中产生的副产物1,4-丁二醇对获得高纯度的乙二醇有着重要影响。采用真空精馏方法分离提纯,进行设计计算时,需要乙二醇-1,4-丁二醇汽液平衡数据。为此在6.67 k Pa压力下测定了乙二醇-1,4-丁二醇的汽液相平衡数据,并进行了热力学一致性检验,结果表明实验数据符合热力学一致性。分别用Wilson和NRTL模型对实验数据进行关联,发现两个模型误差都不大,均可满足工程设计的需要。

甲缩醛-甲醇二元系汽液平衡数据的测定与关联

用改进的Rose平衡釜测定恒压下(99.9 k Pa)甲缩醛-甲醇二元系的汽液平衡数据。用Herrington检验法对实测数据进行了热力学一致性检验。对Wilson和NRTL活度系数模型进行了关联,回归得到模型参数与温度之间的关系。与实验数据相比较,用Wilson模型预测的汽相组成其相对平均偏差为7.99%,温度平均偏差为0.12 K;NRTL模型的偏差分别为7.66%和0.22 K。结果表明用两种模型参数预测二元系的泡点与实验值能很好地吻合。

[EMIM][DEP]+水/乙醇工质对蒸气压测定与关联

离子液体型工质溶液是吸收式热泵新的工质体系.合成了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐[EMIM][DEP],测定了离子液体[EMIM][DEP]+H2O、[EMIM][DEP]+C2H5OH两个二元体系在不同浓度、不同温度下的蒸气压数据.实验结果表明,两个体系气液相平衡特性表现为对Raoult定律的负偏差.用NRTL方程对实验数据进行了关联,拟合得到了其模型参数,通过比较发现两个体系的实验数据与模型计算值的平均相对偏差分别是2.72%和2.36%.

Debye-Hckel理论的研究进展

基于两种发展趋势综述了Debye-Hckel理论及其相关的理论研究进展。其一是在Debye-Hckel理论基础上添加新参数而引出的如Guggenheim、Bromley等修正模型,或者是考虑了电解质溶液溶剂化和离子缔合等影响而构成的如Stokes-Roberson理论和Bejumm理论等,这些理论(或模型)均只考虑粒子间长程相互作用;其二是考虑了粒子间短程相互作用,并与传统的长程相互作用加和形成如Pitzer、NRTL、CDH和三参数模型等。同时,简要概述了上述理论(或模型)在活度系数、相平衡等方面的应用。

常压下叔丁醇-水-乙二醇体系汽液平衡测定与关联

在常压(101.3 kPa)下,采用改进的Othmer汽液平衡釜测定了叔丁醇-乙二醇体系的汽液平衡数据,对所测得的数据进行热力学一致性检验,结果表明实验数据符合热力学一致性。用NRTL模型对叔丁醇-乙二醇体系的汽液平衡数据进行关联,得到二元交互作用参数,并用这些参数计算汽相组成及平衡温度,计算结果与实验数据吻合。测定了叔丁醇-水-乙二醇三元体系的汽液平衡数据,乙二醇存在下,叔丁醇-水体系的相对挥发度大幅提高,证明乙二醇是萃取精馏分离叔丁醇-水体系的优良溶剂。

碳酸二甲酯-碳酸二乙酯二元体系汽液平衡数据的测定与关联

采用双循环汽液平衡釜测定了101.33 kPa下碳酸二甲酯-碳酸二乙酯二元体系在363.3—398.9 K的汽液平衡数据。实验数据经面积积分法检验符合热力学一致性。分别采用Wilson和NRTL模型对该实验数据进行了关联,利用关联出的模型参数计算相应的汽相组成,并与实验值比较,其平均偏差小于0.004 6,表明二者符合良好,这为建立碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的精馏分离数学模型提供了基础数据。