締合體系汽液液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法研究

1、 締合體系汽液液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法研究締合體系汽液液相平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法研究 The Study of Thermodynamic Consistency Check Method for Vapor-Liquid-Liquid Phase Equilibrium of the Associating System 學(xué)科專業(yè)：化工過(guò)程機(jī)械 研 究 生：程 潮 指導(dǎo)教師：劉麗艷 副教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 二零一二年

2、六月 摘 要 汽液液相平衡（VLLE）數(shù)據(jù)是進(jìn)行非均相共沸精餾的工藝設(shè)計(jì)及改造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是，目前汽液液相平衡數(shù)據(jù)十分匱乏，造成數(shù)據(jù)匱乏的原因是汽液液相平衡實(shí)驗(yàn)裝置中兩液相的混合效果均很難保證充分混合傳質(zhì)， 會(huì)造成平衡溫度波動(dòng)，很難達(dá)到真正的三相平衡狀態(tài)。另外，汽液液相平衡體系有高度的非理想性，尤其是體系中存在締合組分時(shí)，缺乏普遍適用的數(shù)據(jù)計(jì)算和質(zhì)量檢驗(yàn)方法，目前還沒有適用于含締合體系的汽液液相平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法。 本文通

3、過(guò)分析現(xiàn)有熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法和締合物系的特點(diǎn)，結(jié)合Hayden-O’connell 方法和 Wisniak 熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法，引入汽相逸度系數(shù)修正汽相非理想性， 建立含締合體系汽液液相平衡熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法。 用改進(jìn)的 Wisniak 熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法校驗(yàn)了含締合組分的 8 組二元汽液平衡數(shù)據(jù)，并與 Herington 面積法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果全部通過(guò)了兩種方法的檢驗(yàn)。校驗(yàn)了水-乙酸-甲乙酮體系汽液平衡數(shù)據(jù)和水-乙酸異丙烯基

4、酯-乙酸體系汽液液平衡數(shù)據(jù)，除了水-乙酸-甲乙酮體系的一個(gè)共沸數(shù)據(jù)點(diǎn)，其余全部通過(guò)了熱力學(xué)一致性校驗(yàn)，解釋了共沸數(shù)據(jù)點(diǎn)沒有通過(guò)一致性校驗(yàn)的原因，并給出了改進(jìn)的 Wisniak熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法的適用范圍。 針對(duì)現(xiàn)有汽液液相平衡裝置中兩液相混合效果不理想的情況， 在分析現(xiàn)有混合機(jī)理和設(shè)備的基礎(chǔ)上， 研究了靜態(tài)混合器的壓力降和混合效果的關(guān)系， 結(jié)果證明可以將靜態(tài)混合器引入到相平衡設(shè)備中。 在分析現(xiàn)有汽液和汽液液相平衡裝置的基礎(chǔ)上，建立了一

5、套汽液液相平衡裝置，并用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試校驗(yàn)。結(jié)果表明， 實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值相吻合， 新的相平衡測(cè)定裝置可以準(zhǔn)確地測(cè)定汽液液相平衡數(shù)據(jù)。 結(jié)合丙烯酸精制過(guò)程中需要解決的非均相共沸精餾法脫除乙酸的需求， 解決目前缺乏常壓下水-乙酸-夾帶劑體系數(shù)據(jù)的問題，測(cè)定了常壓下水-環(huán)己烷-乙酸體系數(shù)據(jù)，并用新的熱力學(xué)一致性校驗(yàn)方法檢驗(yàn)了數(shù)據(jù)質(zhì)量。結(jié)果表明，所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的 D 3 ? ，符合熱力學(xué)一致性校驗(yàn)，可以為脫除乙酸工藝改造提供可靠的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。