乙腈+水+离子液体等压汽液平衡测定与计算

采用改进的Ellis平衡蒸馏仪测定了乙腈+水+1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、乙腈+水+{1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])+[EMIM][DEP]}常压(101.3 kPa)等压汽液平衡(VLE)数据。实验结果表明，备选离子液体可促进水+乙腈混合物的分离并消除其共沸点。借助NRTL模型成功关联了含离子液体的三元和四元VLE实验数据，获得了乙腈-[EMIM][DEP]、水-[EMIM][DEP]和[EMIM][OAC]-[EMIM][DEP]二元交互作用参数。应用COSMO-SAC预测了实验VLE，结果令人满意。量化计算表明可与水形成强相互作用的离子液体更易促进乙腈与水的分离。     

含离子液体乙腈-正丙醇体系的等压汽液平衡

常压(101.3 kPa)下, 测定了如下体系的汽液平衡数据:乙腈-正丙醇-氯化1-苄基-3-甲基咪唑([BzMIM][Cl])、乙腈-正丙醇-溴化1-苄基-3-甲基咪唑([BzMIM][Br])、乙腈-正丙醇-溴化1-己基-3-甲基咪唑([HMIM][Br]), 考察了3种离子液体对乙腈-正丙醇体系相平衡行为的影响。实验结果表明, 3种离子液体都能够提高乙腈对正丙醇的相对挥发度, 3种离子液体提高相对挥发度的顺序为 [BzMIM][Cl] > [BzMIM][Br] > [HMIM][Br]。用NRTL模型对测得的汽液平衡数据进行了关联, 关联结果与实验结果具有良好的一致性。     

含离子液体水-醋酸物系等压汽液平衡

在100 kPa下,用改进的Ellis双循环汽液平衡釜测定了含离子液体三乙基铵醋酸盐([N2,2,2,H][AC])质量分数分别为5%,10%,20%时水-醋酸体系的等压汽液平衡数据,并研究了离子液体对水-醋酸体系汽液平衡的影响。实验结果表明:当水-醋酸体系中[N2,2,2,H][AC]的质量分数为5%时水-醋酸二组分物系的汽液平衡线就开始偏离,但是偏离程度比较小;当[N2,2,2,H][AC]的质量分数增加为10%和20%时,偏离程度增大,[N2,2,2,H][AC]对水-醋酸体系表现出明显的盐效应,使水对醋酸的相对挥发度发生改变;随着离子液体[N2,2,2,H][AC]质量分数增大,水-醋酸体系的盐效应越明显,水对醋酸的相对挥发度也随着增加。[N2,2,2,H][AC]可以做为水-醋酸物系萃取精馏分离的有机盐,所测得的汽液平衡数据可为水-醋酸物系萃取精馏的工艺改进、模拟计算提供热力学基础数据。     

离子液体对乙腈-水体系汽液平衡的影响

测定了恒压下乙腈-水-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]~+[BF_4]~-)和乙腈-水-1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐([EMIM]~+[NO]_3]~+)的汽液平衡数据,采用NRTL模型对实验数据进行了关联,最大偏差为-0.0306.结果表明,离子液体可以破坏乙腈-水的共沸点,增大乙腈-水在乙腈浓度较高时的相对挥发度.乙腈-水体系的相对挥发度随着离子液体亲水性的增强而增大.     

含离子液体乙醇-水物系等压汽液平衡数据的测定

用Ellis双循环汽液平衡釜测定了101.32 kPa下乙醇 水 三乙基铵硫酸氢盐(N-2,2,2,H］HSO4)的等压汽液平衡数据。实验结果表明,当［N-2,2,2,H］HSO4的摩尔分数为5%时乙醇 水二组分物系的汽液平衡线就开始偏离,［N-2,2,2,H］HSO4摩尔分数为10%、20%时,偏离程度增大;［N-2,2,2,H］HSO4表现出盐效应,使乙醇对水的相对挥发度发生改变,消除了乙醇 水物系的共沸点;含量越大,盐效应越明显。随着［N-2,2,2,H］HSO4含量的增加,乙醇对水的相对挥发度也随着增加;与其他离子液体相比较,［N-2,2,2,H］HSO4具有低成本、高效率的优点,可以作为乙醇-水物系萃取精馏分离的有机盐。用NRTL模型对数据进行了关联,关联的结果和实验计算值相当,符合实验趋势。     

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([HSO3-BMPy][HSO4])(3)三元体系的汽液平衡数据。通过COSMOlogic软件对[HSO3-BMPy][HSO4]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[HSO3-BMPy][HSO4]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。[HSO3-BMPy][HSO4]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[HSO3-BMPy][HSO4]体系的酯化反应精馏模拟计算提供热力学基础数据。     

醋酸+二甲基亚砜等压汽液平衡研究

二甲基亚砜可作为水+醋酸体系的萃取共沸剂,文中用改进的Rose汽液平衡釜,测定101.33 kPa下醋酸+二甲基亚砜二元体系的等压汽液平衡数据,实验数据通过了热力学一致性逐点校验。考虑醋酸在汽相中的缔合效应和非理想性,分别采用van Laar,Wilson和NRTL模型对醋酸+二甲基亚砜体系的汽液平衡数据进行关联,得到了相应的模型参数和关联偏差。结果表明,NRTL模型关联结果较好,温度平均绝对偏差0.26 K,醋酸在汽相中的平均绝对偏差为0.002 7,可为醋酸萃取精馏工艺设计提供必要的基础数据。     

离子液体对乙腈-水共沸物系汽液平衡的影响

选择离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（Bmin[Cl]）作为分离乙腈-水共沸物系的溶剂。在0.101MPa下测定了在离子液体Bmin[Cl]含量为10%、20%和30%时乙腈-水物系的汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体Bmin[Cl] 可以提高乙腈对水的相对挥发度,离子液体Bmin[Cl]含量在20%以上时可以消除乙腈-水物系的共沸点。离子液体Bmin[Cl]可以用作分离乙腈-水物系的萃取剂。用改进的Furter方程对数据进行了关联,得到了离子液体Bmin[Cl]对乙腈-水物系的盐效应参数。     

乙腈-正丙醇-N,N-二甲基甲酰胺体系的等压汽液平衡

用改进Rose釜测定了101.3 kPa下乙腈-正丙醇、乙腈- N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、正丙醇-N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈-正丙醇- N,N- 二甲基甲酰胺(DMF)体系的等压汽液平衡数据,并通过了热力学一致性检验,用Wilson、NRTL模型对三个二元体系的汽液平衡数据进行关联,效果良好.由关联得到...     

含离子液体醋酸-醋酸正丙酯物系等压汽液平衡

用Ellis双循环汽液平衡釜测定在常压下2种醋酸正丙酯-醋酸-离子液体的等压汽液平衡数据,即醋酸正丙酯-醋酸-三丁基铵醋酸盐([N4,4,4,H][AC])和醋酸正丙酯-醋酸-三辛基铵醋酸盐([N8,8,8,H][AC])。实验结果表明:当加入[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]后,醋酸正丙酯-醋酸二组分物系的汽液平衡线发生了偏离,[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]表现出盐效应,醋酸正丙酯对醋酸的相对挥发度发生改变。离子液体对醋酸正丙酯-醋酸的盐效应顺序为:[N4,4,4,H][AC][N8,8,8,H][AC]。因此,[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]可以作为醋酸正丙酯-醋酸物系萃取精馏的溶剂,汽液平衡数据的测定可为分离过程优化设计提供依据。     

醚-醇-水体系等压汽液平衡数据的测定

用改进的Rose平衡釜测定了等压 (0 .10 13MPa)下五个二元体系 (乙醇 水、叔丁醇 水、乙醇 叔丁醇、乙基叔丁基醚 乙醇、叔丁醇 乙基叔丁基醚 )和一个四元体系 (水 乙醇 叔丁醇 乙基叔丁基醚 )的汽液相平衡数据。用UNIFAC基团贡献法预测了上述五个二元体系及一个四元体系的汽液相平衡 ,预测结果与实验数据吻合较好。     

含原甲酸三乙酯体系等压汽液平衡的测定与关联

利用改进后Ｒｏｓｅ－Ｗｉｌｌｉａｍｓ釜测定了０．１０１３ＭＰａ下乙醇－原甲酸三乙酯，苯－原甲酸三乙酯体系的汽液平衡数据。实验数据通过了热力学一致性检验，采用威尔逊方程关联，获得较满意的结果，并对乙醇－苯－原甲酸三乙酯三元体系的汽液平衡进行了预测，计算精度可满足工程要求。     

四氢呋喃、环己烷和水体系等压汽液平衡

本文用循环法测定了四氢呋喃－环己烷二元体系和四氢呋喃－环己烷－水三元体系在１０１．３２ｋＰａ压力下的汽液平衡数据。分别用积分法（面积法）和微分法（点检验法）对二元实验数据做热力学一致性检验，均符合热力学一致性。用非线性最小二乘法拟合了ＮＲＴＬ方程的二元交互作用能量参数，推算的泡点温度和汽相组成与实验值符合很好。     

四氢呋喃,环己烷和水体系等压汽液平衡

本文用循环法测定了四氢呋喃一环己烷二元体系和四氢呋喃一环已烷一水三元体系在101.32kPa压力下的汽液平衡数据。分别用积分法(面积法)和微分法(点检验法)对二元实验数据做热力学一致性检验,均符合热力学一致性。 用非线性最小二乘法拟合了NRTL方程的二元交互作用能量参数,推算的泡点温度和汽相组成与实验值符合很好。     

用NRTL方程计算含离子液体体系的汽液平衡

离子液体作为环境友好溶剂在反应和分离过程中具有良好的应用前景,含离子液体体系汽液平衡的计算及模型化研究具有重要的理论和实际意义.采用非电解质溶液NRTL方程表示溶液的非理想性,关联了［bmim］［PF₆］H₂O及［C₈mim］［PF₆］H₂O二元体系的等温汽液平衡,关联误差在2%之内;预测了这些体系在其他温度下的汽液平衡,预测的总平均误差均在5%之内.通过关联不同温度下有机物在离子液体C₈H₁₄S₂O₄F₆N₃和C₉H₁₆S₂O₄F₆N₃中的无限稀释活度因子的实验数据,得到了有关NRTL方程的二元作用参数,在此基础上预测了离子液体对二元共沸体系汽液平衡的影响.结果表明,含离子液体体系的汽液平衡可以采用传统的非电解质溶液模型如NRTL方程来描述,离子液体的“盐效应”可以显著改善组分的相对挥发度甚至消除共沸现象.     

甲乙酮-水-醋酸体系等压汽液平衡研究

用改进Rose釜测定了甲乙酮-醋酸、甲乙酮-水-醋酸体系在101.33kPa下的汽液平衡数据,其中二元体系汽液平衡数据均通过了热力学一致性检验.考虑醋酸的缔合效应,利用化学理论模型和Hayden-O'Connell(HOC)模型计算各组分的汽相逸度系数,校正汽相的非理想性,液相的非理想性全部归结到液相活度系数中予以校正.用NRTL、UNIQUAC模型对甲乙酮-醋酸的汽液平衡数据进行关联,并得到相应的模型参数、温度偏差和汽相组成偏差.用2组甲乙酮-水体系模型参数、5组水-醋酸体系模型参数结合本研究关联得到的甲乙酮-醋酸体系模型参数对甲乙酮-水-醋酸体系的汽液平衡数据进行了预测,通过比较预测偏差的大小筛选出了最优模型参数组合,用最优模型参数组合进行预测的结果为:温度的平均绝对偏差为0.51℃,甲乙酮、水、醋酸的汽相组成平均绝对偏差分别为0.0047、0.0065、0.0067.预测精度较好,说明采用的模型参数是可靠的,能够为精馏的设计和模拟计算提供基础热力学数据.     

四氢呋喃-水-正己烷体系等压汽液平衡研究

用改进Rose釜测定了100 kPa下四氢呋喃-水、四氢呋喃-正己烷、四氢呋喃-水-正己烷体系(互溶区域)的等压汽液平衡数据。汽相非理想性通过逸度系数的计算进行校正,液相非理想性归结到活度系数中予以校正。用非线性最小二乘法关联了二元体系的汽液平衡数据,得到NRTL/UNIQUAC模型参数。利用得到的二元模型参数,结合部分三元汽液平衡数据,关联得到水-正己烷体系的模型参数。由关联得到的3对二元模型参数预测另一部分的三元汽液平衡数据,实验值与预测值基本吻合。     

正丙醇/水+乙腈汽液相平衡的测定、关联及预测

为了对乙腈基共溶剂进行萃取精馏分离就必须先准确获得相应的二元汽液相平衡数据。设计适合于此类物系分离的萃取精馏就必须获得准确的二元汽液相平衡数据。文章在常压下用改进的Othmer釜测定了正丙醇+乙腈和水+乙腈2个物系的二元汽液平衡数据,分别用面积和点对点法对实验数据进行了热力学一致性检验,并用Margules,Van Laar,Wilson,NRTL,UNIQUAC方程对实验数据进行了关联。最后使用基于基团贡献法的UNIFAC和基于量子力学和统计热力学的COSMO-RS和COSMO-SAC对2种物系的相平衡进行了预测,所得结果即可应用于精馏过程的设计,也可作为Aspen Plus,PROⅡ等软件的输入参数。