乙酸+异丙醇酯化体系中汽液平衡测定及萃取精馏

汽液平衡数据对于共沸物分离具有十分重要的地位,为了解决乙酸+异丙醇酯化反应体系中的共沸物分离的问题,采用Dvorak-Boublik平衡釜测定了乙酸+异丙醇+乙酸异丙酯、乙酸+异丙醇+水、乙酸+乙酸异丙酯+水、异丙醇+乙酸异丙酯+水4个三元体系的汽液平衡数据,对实验数据进行热力学一致性检验和NRTL(nonrandomtwo-liquid)模型关联。通过残留曲线图分析了共沸体系分离的可行性,利用Aspen Plus对异丙醇+乙酸异丙酯+水体系进行萃取精馏工艺模拟和优化。结果表明,分离得到乙酸异丙酯质量分数≥98%,异丙醇质量分数≥99%,研究结果不仅补充了部分乙酸+异丙醇酯化反应体系的三元汽液平衡数据,也为体系的共沸物分离提供理论依据。

基于解决复杂工程问题能力培养的汽液平衡数据测定实验教学改革

共沸或近沸混合物的高效分离是化工过程中典型的复杂工程问题。针对汽液平衡数据测定实验教学对学生解决复杂工程问题能力培养不足的现状,我们改用具有最低共沸点的正丙醇-水实验体系,结合基础理论和工程实践设置预习思考题,用学生实测的汽液平衡数据回归Wilson模型参数,并用上述参数指导萃取精馏制备无水正丙醇的精馏塔设计。实践表明,将实验教学与工程实际相结合,用实测数据指导过程设计,能够加深学生对工程实践的认识,切实提高学生解决复杂工程问题的能力。

乙二醇和1,2-丁二醇二元气液平衡体系的研究及模型预测

为了研究乙二醇-1,2-丁二醇在不同真空度下共沸组成的变化规律及差压精馏分离的可行性,使用改进的Othmer气液平衡釜测定了1~100 kPa下乙二醇-1,2-丁二醇二元体系的气液平衡数据,均通过了热力学一致性检验。分别采用Wilson、NRTL和UNIQUAC方程对不同压力下的气液平衡数据进行整体关联,结果表明,UNIQUAC方程计算精度更高,可适用于1~100kPa下的相平衡计算。采用UNIQUAC方程计算了不同压力下乙二醇-1,2-丁二醇的共沸组成,共沸组成中乙二醇的摩尔分数随压力的降低呈非线性增加。操作压力由100降低至1kPa时,共沸组成中乙二醇的摩尔分数的变化可达到12%,推断乙二醇-1,2-丁二醇具有差压精馏分离的可行性。

铟-铋二元合金真空蒸馏气-液平衡研究

新型高性能透明导电氧化物薄膜(简称IBO)在加工过程中会产生大量的废料,另外,随着IBO的广泛应用,IBO废靶量也将与日俱增。采用真空蒸馏工艺分离提纯时,In与Bi的饱和蒸气压相近,较难获得满意的工艺参数。气-液平衡(VLE)相图可用于指导真空蒸馏实践,本文以配置的In-Bi合金为原料进行真空蒸馏实验,以获得In-Bi合金的VLE值,并采用MIVM预测In-Bi合金组元的活度及气液平衡数据,获得以下结论:在压力5~10 Pa、温度1183 K、平衡时间3.17 h条件下,当残留物中In含量为80.80%时,挥发物中铋含量达到97.17%,表明采用真空蒸馏可分离In-Bi合金中的In和Bi;采用分子相互作用体积模型(MIVM)预测了In-Bi合金组元的活度,平均标准偏差分别为±0.0139、±0.007,平均相对偏差分别为±11.216%、±11.4521%,表明采用MIVM预测In-Bi合金组元的活度是可靠的;采用MIVM预测了In-Bi合金体系的VLE值,与实验值吻合,表明采用MIVM预测铟基合金体系的VLE值是可靠的,且适用于不同摩尔比下的铟基合金,可用于指导真空蒸馏分离铟基合金。本研究为真空蒸馏分离提纯铟基合金或处理含铟复杂物料提供了理论参考。

含硫酸氢盐离子液体的水+乙酸体系汽液平衡数据测定

为探究离子液体(ILs)作为催化剂对酯化反应精馏体系汽液平衡产生的影响,采用Dvorak-Boublik平衡釜测定了5种压力下水(1)+乙酸(2)二元体系的汽液平衡数据,并测定了不同压力和不同离子液体摩尔分数下的水(1)+乙酸(2)+1-磺酸丁基-2-甲基吡啶硫酸氢盐([HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)])(3)三元体系的汽液平衡数据。通过COSMOlogic软件对[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]几何结构进行优化,模拟获取屏蔽电荷密度图(σ-Profile)。结果表明,加入[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]提高了二元体系的平衡温度,且对水的影响更大,减压使其平衡温度降低。[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]易与水结合,使水与乙酸更难分离。测得的汽液平衡数据可为含[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]体系的酯化反应精馏模拟计算提供热力学基础数据。

丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系及其在萃取剂中汽液平衡测定及关联

在常压下使用单级循环汽液平衡釜对丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系中丙酮-乙腈、丙酮-叔丁醇、乙腈-叔丁醇、乙腈-水的4组二元、丙酮-乙腈-叔丁醇、丙酮-叔丁醇-水、乙腈-叔丁醇-水的3组三元和丙酮-乙腈-叔丁醇-水的四元汽液平衡数据进行测定.通过赫林顿积分法对二元汽液平衡数据进行热力学检验,进而考察本装置测定实验数据的可靠性和稳定性.对测定的实验结果选用UNIQUAC和NRTL模型关联,与实验值对比,UNIQUAC模型关联值与实验值较为吻合,平均相对误差最大值小于3%.同时,测定四元体系在乙二醇等4种萃取剂中的汽液平衡数据,为丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系萃取分离提供基础数据.

改进的MIVM在Cd-Cu-Zn合金的活度计算和气液平衡研究

在湿法炼锌的冶炼过程中,通过锌粉置换硫酸锌溶液中的铜和镉,采用真空蒸馏技术综合回收利用高镉渣是一项重要的工艺。本文采用改进的分子相互作用体积模型(M-MIVM)对Cd-Cu-Zn合金的活度进行了预测,并以此为基础,预测了Cd-Cu-Zn合金在真空蒸馏过程中的气液平衡。结果表明,在二元合金中的活度实验值与模型计算值比较中,M-MIVM的总平均标准偏差0.0037,相较于传统的局部组成模型有更好的精确度和稳定性。本文研究可为高纯镉的生产以及粗镉的综合回收利用提供较为准确的基础热力学数据;同时,也为预测真空蒸馏的气液相平衡计算提供理论基础。

氢化松脂体系汽液平衡测定与关联

为了解决氢化松脂蒸馏分离问题,采用带有搅拌桨的改进Ellis平衡釜和气相色谱分析方法,测定了在常压和温度为169.2~176.2℃下氢化松脂体系汽液平衡数据;采用NRTL、Wilson和UNIQUAC模型对氢化松脂体系汽液平衡数据进行热力学关联;由相对挥发度判断了单萜烃和倍半萜烃分离难易程度。结果表明,氢化松脂体系汽液平衡数据经Herington积分法检验,所得实验数据符合热力学一致性;采用NRTL、Wilson和UNIQUAC模型计算时,气相摩尔分数的平均绝对偏差为0.0121、最大偏差为0.0373,温度的平均绝对偏差为1.5℃、最大偏差为2.8℃,即3种模型对氢化松脂体系汽液平衡计算都适用;单萜烃与倍半萜烃相对挥发度范围为1.924~2.146,因而单萜烃与倍半萜烃分离有一定难度。

碳酸二甲酯和乙醇酯交换体系气液平衡数据测定与关联

采用CE-2型气液双循环平衡釜,测定了常压下(101.3 kPa)下碳酸二甲酯和乙醇酯交换体系中碳酸二甲酯、乙醇、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和甲醇等10组二元气液平衡数据,二元气液平衡数据经Herington面积检验法检验,符合热力学一致性。用Wilson和NRTL液相活度系数方程对10组二元体系的气液平衡数据进行关联,由关联得到模型参数估算对应的二元体系的气液平衡数据,并与实验测得数据对比,碳酸二甲酯、乙醇、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和甲醇气相摩尔分率平均绝对偏差均小于0.0107,温度平均绝对偏差均小于0.3688 K。

Excel和Aspen Plus软件在《化工热力学》汽液平衡数据计算中的应用

本文利用Excel提供的单变量求解及相关函数功能,无需编程,就可使问题得到圆满解决。同时,通过Aspen Plus软件的物性分析功能也能快捷地对汽-液相平衡进行计算,并利用Aspen Plus软件绘图功能将Excel和Aspen Plus得到的汽液平衡数据以相图的形式直观表示出来。将Excel和Aspen Plus软件应用于汽-液相平衡数据计算,简单明了,且不易出错,将其作为有效的教学改革工具应用到化工热力学教学中,不仅可以实现理论与实际应用的结合,也可以提高学生的学习兴趣。

含盐体系汽液平衡数据的检验

This paper regards the activity coefficient of salt in mixed solvents with const ant composition as a function of vapor-liquid equilibrium data by means of terna ry Gibbs-Duhem equation. A verification method including two independent criteri a for vapor-liquid equilibrium data of salt-containing system is proposed on the bases of thermodynamics and the Debye-Hückel electrolytical solution theory.A ccording to the criteria every experimental point can be verified by the calcula tion of its vapor-liquid equilibrium data.Not only is this method rigorous in th e theory,but also very convenient in the application.Under the condition of fix ing the ratio between two solvents it can be used for vapor-liquid equilibrium d ata verification of various salt-containing systems,whether the systems are isot hemic or isobaric,aqueous or non-aqueous,up to saturated or non-saturated.

由恒温汽液平衡数据推算混合焓

报导一种不经过溶液模型，仅依赖数值方法寻求活度系数与温度的关系，进而运用Ｇｉｂｂｓ─Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程实现由恒温汽液平衡数据推荐混合焓的方法，以甲醇─１，２─二氯乙烷体系为例所作的推算结果表明该法是切实可行的。

含盐体系汽液平衡的测定方法和测定仪器的研究

针对含盐体系汽液平衡测定的特点及常用测定仪器和方法中的问题,改制了具有沸点仪和双循环平衡釜双重功能CS-Ⅱ型VLE测定仪,并以拟静态法测定了含盐体系汽液平衡的泡点线和平衡液相恒盐浓度下的露点线.新测定仪能避免用双循环仪器时极易出现的流动不稳定性和爆沸现象.成功地测定了氯化钙平衡液相浓度为5％的CaCl_2-丙酮(1)-甲醇(2)体系的汽液平衡数据.

多功能汽液平衡测定仪的研究

研制了1种多功能汽液平衡测定仪——CS-Ⅱ型VLE测定仪,阐述了该仪器的设计思想。该仪器兼有沸点仪和平衡釜的特点和功能,作为沸点仪,它具有泵结构搅拌器,可适用于拟静态法;作为平衡釜,它具有新型的汽液相取样结构和液相区冷却功能。可适用于完全互溶体系、部分互溶体系和高沸点差体系VLE的测定。本文给出了有关详细的实验考核结果。

化工热力学中气液平衡和汽液平衡的应用

相平衡是本科生化工热力学课程教学中的核心内容,气液平衡和汽液平衡是吸收和精馏单元操作的理论基础。以混合物平衡准则^fαi=^fβi为理论基础,介绍了化工热力学课程中气液平衡和汽液平衡不同体系在不同压力下的相平衡简化关系式。气液平衡和汽液平衡计算为研究化工单元与过程的极限操作条件和能量的变化、解决化工热力学分析方法的改进提供理论依据,广泛应用于石油开采、混合物的分离、药物的提纯、食品的保存、环境保护等方面。

UNIFAC模型预测DMF-苯-正庚烷间的汽液平衡和液液平衡

当采用以 DMF(N,N-二甲基甲酰胺)为溶剂的萃取精馏法从焦化苯中分离微量的正庚烷时,在一定温度下,DMF-正庚烷体系共沸且产生两液相。因此,为建立平衡模型,就必须同时具备汽液平衡和液液平衡数据。经典的方法是通过实验测定二元及三元体系的相平衡数据,再用适当的方程关联模型参数,为工程设计提供基础数据。这种方法准确可靠,但费时费力。1975年由 Fredenslund 等提出的 UNIFAC 基团贡献模型,则可以在不需要实验数据的情况下。

醋酸甲酯-甲醇-水三元物系液液平衡数据的测定与关联

测定了常压下20、30、40、50℃时醋酸甲酯 水二元体系及醋酸甲酯 甲醇 水三元体系的液液平衡(LLE)数据,并与文献中已有的醋酸甲酯 水的液液平衡数据进行比较,证明了测定方法的可靠性。采用二元与三元液液平衡数据相结合的关联方法,并用NRTL和UNIQUAC模型对所测数据进行了热力学关联,得出了相应的模型参数。用该模型对三元体系进行计算,结果令人满意。用VisualBasic6.0语言开发了液液相平衡关联软件,可方便地用于二元和三元液液相平衡的计算。

甲醇－水、甲缩醛－甲醇和甲缩醛－水系统的汽液平衡

用泵式沸点仪测定了常压下甲醇－水、甲缩醛－甲醇、甲缩醛－水三个二元系在不同液相组成时的沸点，并用间接法由ＴＰｘ推算了与之平衡的汽相组成。用最小二乘法求出了三个二元系的液相活度系数模型参数，由模型参数推算的三个二元系的泡点与实验值能很好的吻合。

磁场处理对水-乙酸体系汽液平衡的影响

在不同磁感应强度的磁场中 ,以不同的磁化处理方式和不同的磁化时间 ,研究了磁场处理对水 -乙酸体系汽液平衡的影响。研究结果表明 ,磁场对该体系的汽液平衡有一定的影响 ,磁化效果总体上呈正效应 ,但磁化效果与磁感应强度不成比例 ,有一个最佳值。在不同的磁化处理方式中 ,溶液达到充分磁化的时间不同 ,搅拌磁化效果优于静置磁化。磁化效果随溶液的组成而变 ,在乙酸摩尔组成为 0 .5 5～ 0 .

常压下甲醇-碳酸二甲酯汽液平衡测定及其萃取剂选择

甲醇(MeOH)与尿素催化合成碳酸二甲酯的工艺路线是目前最有发展前途的一种合成方法,但该过程中由于使用了过量的甲醇,在合成中形成了碳酸二甲酯和甲醇的共沸物,分离困难。已报道的分离方法中萃取精馏,在经济效益、操作和安全方面都优于其他方法。草酸二甲酯,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯均可作为萃取精馏分离DMC的萃取剂,但MeOH-DMC-萃取剂萃取精馏的数学模型尚未见报道,所以有必要研究MeOH-DMC及其与萃取剂体系的汽液平衡数据。本文在常压下,用改进的Othmer釜测定了MeOH-DMC二元汽液平衡数据,并用Margules,VanLaar,Wilson,NRTL,UNIQUAC方程对实验数据进行了关联,并利用UNIFAC方程模拟推算了MeOH-DMC-萃取剂(草酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯)三元体系在常压下的汽液平衡,为建立萃取精馏法分离DMC与甲醇共沸体系的数学模型提供了必要的汽液平衡(VLE)数据。