UNIFAC基团贡献法预测加压下的二元共沸点
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严 新焕 王 琦
陈庚 华 韩 世 钧
( 江 大 学 化 学 系 杭 州 3 0 2 ) 浙 1 0 7
r 摘
要
本 文 实 捌 了 乙 醇 一 己 烷 、 醇 一 酸 乙 醇 、 醇 丁 酮 、 丙 醇 一 己 烷 、 酮 一 己 烷 五 组 环 乙 乙 乙 异 正 丙 环
二 元体 系 在 i13 9 10 P 0 .  ̄ 1 . k a压 力 下 的 加 压 共 拂 数 据 。研 究 了 二 元 共 沸 点 随 压 力 变 化 的 规 律 。并
人 们 对 共 沸 点 的 研 究 已 傲 了大 量 的 工 作 已 有 专 门 的 共 沸 数 据 集 口 , 共 沸 点 的 预 测 有 活 ]对
度 系 数 法 , 态 方 程 法 和 基 团 贡 献 法 等 。由 于 基 团 贡 献 法 只 需 少 量 的基 团参 数 就 可 以进 状
1 7 1
在 上 式 中 . , 为 给 定 精 度 , 文 取 ≮一 0 o , 一 0 0 0 5 本 . 1 . 0 0 .所 求 的 , 了 即 为 要 求 的 共 沸 和 ’ 组 成 和 共 沸 温 度 。 所 预 测 的 各 个 压 力 下 的 共 沸 数 据 一 同 列 于 表 2 。
醇 烃 体 系 , 类 体 系 的 特 点 是 醇 的 含 量 随 该
着 压 力 的增 加 而 增 加 , 从 本 文 所 测 的 醇 这 烃 体 系 的 共 沸 数 据 可 以 得 到 证 实 。 从 蒸 发 热 方 面 来 分 析 , 的蒸 发热 最大 , 克 拉 佩 醇 由
龙一 劳修斯方程 : 克
() 2
其 中第 二 维 里 系 数 且 根 据 T o o o ls 法 求 得 。 是 活 度 系数 , 用 UNI AC模 型求 得 , s n p uo 口 方 采 F
( 3)
U NI AC 基 团 贡 献 法 中 的 基 团 参 数 见 文 献 尸 为 纯 组 分 的 饱 和 蒸 气 压 , An on F 引。 由 tie方 程 求 得 有 关 纯 物 质 Anon 常 数 列 于 表 3 t ie 尸 为 系 统 压 力 。 于 式 ( ) 先 给 定 初 始 液 相 组 成 z 及 对 1, , 温度 r , 试差法迭代至 : , 用
褒 3 纯 物 质 的 An on t ie常 数 。
Ta l Ant i e c s a t u e s b t n e be 3 o n on t n sofp r u s a c s
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2期
严 新 焕等 : UNI C 基 团 贡 献 法 预 测 加 压 下 的 二 元 共 沸 点 FA
¨ 5
裹 1 纯 精 质 的 精 性 常 数
Ta l Ph sc lp o e te fp r u s a c s bel y ia r p r is o u e s b t n e
12 .
分 析 方 法
根 据 乙 醇 与 乙 酸 乙 酯 、 丙 醇 与 正 己烷 的 密 度 相 差 较 大 的 特 点 , 用 测 定 乙 醇一 酸 乙 酯 、 异 采 乙 异 丙 醇 一 己烷 混 合 物 密 度 的 方法 来 确 定 这 二 组 二 元 体 系 的 组 成 。根 据 乙 醇 与 环 己 烷 、 酮 与 正 丙 正 己烷 的折 光指 数相 差 较 大 的特 点 , 用 测 定 混 合 物 折 光 指 数 的 方 法 来 确 定 其 组 成 。 乙醇 一 采 丁
3 共 沸 点 的 预 测
由相 平衡 原理 得 :
Z, , 一 Y尸 尸 ( ) 1
式 中 Z 为 气 相 校 正 因 子 , 果 忽 略 压 力 对 液 体 密 度 的 影 响 , 采 用 第 二 维 里 系 数 且 表 示 的 维 如 并 里 方程 , Z 可 由下 式 计 算 : 则 ,
I 1一 度 r。 续 进 行 迭 代 , 至 满 足 : , 继 直 I Y I z 一 ≤
j - ≤}
即 可 求 出 平 衡 的 汽 相 组 成 Y 和 温 度 r 然 后 再 把 求 得 的 和 r 再 作 为 初 始 液 相 浓 度 及 温 , ,
I ,I r ,一r。≤
酮 二 元 体 系 采 用 气 相 色 谱 法 测 定 其 组 成 。 二 元 体 系 最 大 分 析 误 差 不 大 于 0 0 1摩 尔 分 数 .0
2 共 沸 点 的 测 定
实 测 的 五 组 二 元 体 系 在 1 1 3 3 4 0 5 6 0 7 9 0 9 1 0 P 五 个 压 力 下 的 共 沸 数 据 列 0 . 、0 . 、 0 . 、0 . 、1 . k a 于 表 2 表 中 同时 还 列 出 了有 关 二 元 体 系 共 沸 数 据 的 文 献 值 。 ,
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第2 4卷 19 96
第 2期 4 月
燃 料 化 学 学 报 J OU RNAL OF EL CH EM I TRY ND FU S A TECH NOLOGY
Vo 】 2 N0 4 2
Ap t
19 96
UNI AC 基 团 贡 献 法 预 测 加 压 下 F 的 二 元 共 沸点 ’
△H
● 一 aeo e— y lh x n ; —eh n l aa o e c tn c c e a e e o te o —b tn n ; △ - eh n i t yaeae; - eh n l c co e a e t a o —eh lctt 0 t a o — y lh x n
× - io—p o a o —h x n s rp n l ea e
1
・
—
—
源自文库
19 9 5年 2 月 6 日 收 到 。
国 家 教 委 优 秀 青 年 教 师 基 金 及 浙 江 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目
・ ・
通讯 联系 人 。
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2期
严 新 焕 等 :UNI AC 基 甸 贡 献 法 预 测 加 压 下 的 二 元 共 沸 点 F
用 UN1 FAC 基 团 贡 献 法 预 测 了 这 五 组 二 元 体 系 在 相 应 压 力 下 的 共 沸 数 据 . 实 测 值 作 了 比 较 , 与 两
者 符台 良好 。 一 ] J
共饰 IC 共赫NA - 侔 . 市 《 孵 l, F lU /  ̄ . 聋 『 l ) b 辛
1 实 验部 分
1 1 实 验 装 置 及 试 剂 . 根 据 精 馏 原 理 而 设 计 建 立 的 加 压 共 沸 测 定 装 置 见 前 文 。 , 精 馏 平 衡 釜 、 温 系统 、 压 ]由 测 测 系 统 等 组 成 。 测 温 用 二 级 标 准 铂 电 阻 温 度 计 , 备 Ket ly 1 5 型 六 位 数 字 万 用 表 , 温 精 配 i e 9A h 测 度 为 0 0 K。测 压 用 YS 数 字 压 力 变 送 器 , 程 为 O 2 5 P 。配 有 D 3 F 5位 数 字 万 用 .2 K 量 ~ .M a T9 0 一 表 , 压 精 度 为 0 2 P 。 为 减 少 系 统 压 力 波 动 对 平 衡 的 影 响 , 有 2只 1 1 不 锈 钢 缓 冲 瓶 。 测 .k a 配 7的 将 优 级 纯 的 乙醇 , 析纯 的 丙 酮 、 己 烷 、 丙 醇 、 酸 乙 酯 、 酮 、 己 烷 经 精 馏 提 纯 , 分 正 异 乙 丁 环 截 取折 光 指 数 和 沸 点 不 变 的 馏 分 为试 料 , 气 相 色 谱 检 测 无 杂 质蜂 。 纯 物 质 的物 性 常 数 列 于表 经 各
烷 、 醇 一 酸 乙 酯 、 醇 一 酮 、 丙 醇 一 己 烷 、 酮 一 己 烷 五 组 二 元 体 系 在 加 压 下 的 二 元 共 乙 乙 乙 丁 异 正 丙 环 沸 点 , 用 UNI 并 FAC 法 对 上 述 二 元 体 系 在 相 应 压 力 下 的 共 沸 数 据 进 行 了 预 测 , 果 表 明 预 测 结 值 与 实 测 值 符 合 良好 。
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1 6 l
燃
料
化
学
学
报
2 4卷
表 2 二 元共 沸 数据 的 实铡 值 、 测 值 与文 献值 预
Ta l Ex e i nt ] r d c e n t a e t o i d t fbi a y s s e s be2 p r me a ,p e i t d a d Li. z o r p c a a。 n r y t m
dn iP
一
图 1 实 捌 与 预 测 的 共 沸 数 据 随 温 度 变 化 规 律
Pi . Th a i t n o x 1 n r d a e t o c g1 e v ra i fe pt.a d p e . z o r p[ o
d a w ih t m p r t e at t e e a ur
可知 , 丑H 越 大 , 力 对 纯 组 分 沸 点 的 影 响 越 小 , 点 随 压 力 上 升 的 速 度 越 慢 , 共 沸 点 总 是 压 沸 而 向 上 升 较 慢 的 一 端 靠 拢 , 以 共 沸 物 中 醇 的 含 量 随 压 力 的 上 升 而 增 加 , 一 现 象 与 文 献 l 所 所 这 I “
提 示的规律相一致 。
共 沸 点 的 形 成 主 要 由 两 个 因 素 决 定 的 , 是 二 元 体 系 本 身 溶 液 的 非 理 想 性 , 一 个 是 二 元 一 另 体 系 的 沸 点 差 。非 理 想 性 越 大 , 点 相 差 越 小 . 该 二 元 体 系 越 容 易 形 成 共 沸 。 非 理 想 性 和 沸 沸 则 点 差 是 两 个 相 辅 相 成 的 因 素 , 定 量 地 描 述 它们 对 共沸 点 的 影 响 . 有 待 于 进 一 步 的 研 究 。 要 还
Z  ̄e p ( x [ B 一v ( 一 )RT] )尸 尸 /
模 型 中的 配 位 数 z, 用 S jl 采 k od—J r e s n 方 法 求 得 : og ne
Z 35 0 2 2 .1 727 一 0.0 T 001 T 4 T :2 53~ 454 K
4 结 果 分 析 与 讨 论
图 l是 实 测 值 与 预 测 值 的 共 沸 温 度 与 共 沸 组 成 的 关 系 , 图 1可 以 看 出 , 测 值 由 预 和 实 测 值 二 者 符 合 良 好 。 外 , 图 1中 可 另 从 以 看 出 . 个 体 系 的 斜 率 不 同 , 是 由 于 各 各 这 组 二 元 体 系 的 沸 点 差 随 压 力 的 变 化 速 率 不 同 引 起 的 , 般 来 讲 . 点 差 随 压 力 变 化 大 一 沸 的 体 系 . 沸 组 成 随 压 力 变 化 也 大 , 当 于 共 相 共沸组 成随共 沸温 度 的变 化越 大 , 图 1 在 中 的 表 现 是 斜 率 也 越 大 本 文 所 测 的 二 元 体 系 , 四 组 是 属 于 有
行 预 测 , 而 引 起 了 人 们 的 重 视 其 是 U NI AC 基 团 贡 献 法 , 虑 了 基 团 的 表 面 积 参 数 及 体 因 尤 F 考 积参数而更体 现其理论基础 , 年来该 方法发展迅速 , 实用价值也越来越显著 。 近 其
本 文 采 用 基 于 精 馏 原 理 而 设 计 的 不 锈 钢 加 压 共 沸 测 定 装 置一 用 该 装 置测 定 了 乙醇 一 己 , 环
陈庚 华 韩 世 钧
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r 摘
要
本 文 实 捌 了 乙 醇 一 己 烷 、 醇 一 酸 乙 醇 、 醇 丁 酮 、 丙 醇 一 己 烷 、 酮 一 己 烷 五 组 环 乙 乙 乙 异 正 丙 环
二 元体 系 在 i13 9 10 P 0 .  ̄ 1 . k a压 力 下 的 加 压 共 拂 数 据 。研 究 了 二 元 共 沸 点 随 压 力 变 化 的 规 律 。并
人 们 对 共 沸 点 的 研 究 已 傲 了大 量 的 工 作 已 有 专 门 的 共 沸 数 据 集 口 , 共 沸 点 的 预 测 有 活 ]对
度 系 数 法 , 态 方 程 法 和 基 团 贡 献 法 等 。由 于 基 团 贡 献 法 只 需 少 量 的基 团参 数 就 可 以进 状
1 7 1
在 上 式 中 . , 为 给 定 精 度 , 文 取 ≮一 0 o , 一 0 0 0 5 本 . 1 . 0 0 .所 求 的 , 了 即 为 要 求 的 共 沸 和 ’ 组 成 和 共 沸 温 度 。 所 预 测 的 各 个 压 力 下 的 共 沸 数 据 一 同 列 于 表 2 。
醇 烃 体 系 , 类 体 系 的 特 点 是 醇 的 含 量 随 该
着 压 力 的增 加 而 增 加 , 从 本 文 所 测 的 醇 这 烃 体 系 的 共 沸 数 据 可 以 得 到 证 实 。 从 蒸 发 热 方 面 来 分 析 , 的蒸 发热 最大 , 克 拉 佩 醇 由
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其 中第 二 维 里 系 数 且 根 据 T o o o ls 法 求 得 。 是 活 度 系数 , 用 UNI AC模 型求 得 , s n p uo 口 方 采 F
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U NI AC 基 团 贡 献 法 中 的 基 团 参 数 见 文 献 尸 为 纯 组 分 的 饱 和 蒸 气 压 , An on F 引。 由 tie方 程 求 得 有 关 纯 物 质 Anon 常 数 列 于 表 3 t ie 尸 为 系 统 压 力 。 于 式 ( ) 先 给 定 初 始 液 相 组 成 z 及 对 1, , 温度 r , 试差法迭代至 : , 用
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裹 1 纯 精 质 的 精 性 常 数
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分 析 方 法
根 据 乙 醇 与 乙 酸 乙 酯 、 丙 醇 与 正 己烷 的 密 度 相 差 较 大 的 特 点 , 用 测 定 乙 醇一 酸 乙 酯 、 异 采 乙 异 丙 醇 一 己烷 混 合 物 密 度 的 方法 来 确 定 这 二 组 二 元 体 系 的 组 成 。根 据 乙 醇 与 环 己 烷 、 酮 与 正 丙 正 己烷 的折 光指 数相 差 较 大 的特 点 , 用 测 定 混 合 物 折 光 指 数 的 方 法 来 确 定 其 组 成 。 乙醇 一 采 丁
3 共 沸 点 的 预 测
由相 平衡 原理 得 :
Z, , 一 Y尸 尸 ( ) 1
式 中 Z 为 气 相 校 正 因 子 , 果 忽 略 压 力 对 液 体 密 度 的 影 响 , 采 用 第 二 维 里 系 数 且 表 示 的 维 如 并 里 方程 , Z 可 由下 式 计 算 : 则 ,
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2 共 沸 点 的 测 定
实 测 的 五 组 二 元 体 系 在 1 1 3 3 4 0 5 6 0 7 9 0 9 1 0 P 五 个 压 力 下 的 共 沸 数 据 列 0 . 、0 . 、 0 . 、0 . 、1 . k a 于 表 2 表 中 同时 还 列 出 了有 关 二 元 体 系 共 沸 数 据 的 文 献 值 。 ,
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1 1 实 验 装 置 及 试 剂 . 根 据 精 馏 原 理 而 设 计 建 立 的 加 压 共 沸 测 定 装 置 见 前 文 。 , 精 馏 平 衡 釜 、 温 系统 、 压 ]由 测 测 系 统 等 组 成 。 测 温 用 二 级 标 准 铂 电 阻 温 度 计 , 备 Ket ly 1 5 型 六 位 数 字 万 用 表 , 温 精 配 i e 9A h 测 度 为 0 0 K。测 压 用 YS 数 字 压 力 变 送 器 , 程 为 O 2 5 P 。配 有 D 3 F 5位 数 字 万 用 .2 K 量 ~ .M a T9 0 一 表 , 压 精 度 为 0 2 P 。 为 减 少 系 统 压 力 波 动 对 平 衡 的 影 响 , 有 2只 1 1 不 锈 钢 缓 冲 瓶 。 测 .k a 配 7的 将 优 级 纯 的 乙醇 , 析纯 的 丙 酮 、 己 烷 、 丙 醇 、 酸 乙 酯 、 酮 、 己 烷 经 精 馏 提 纯 , 分 正 异 乙 丁 环 截 取折 光 指 数 和 沸 点 不 变 的 馏 分 为试 料 , 气 相 色 谱 检 测 无 杂 质蜂 。 纯 物 质 的物 性 常 数 列 于表 经 各
烷 、 醇 一 酸 乙 酯 、 醇 一 酮 、 丙 醇 一 己 烷 、 酮 一 己 烷 五 组 二 元 体 系 在 加 压 下 的 二 元 共 乙 乙 乙 丁 异 正 丙 环 沸 点 , 用 UNI 并 FAC 法 对 上 述 二 元 体 系 在 相 应 压 力 下 的 共 沸 数 据 进 行 了 预 测 , 果 表 明 预 测 结 值 与 实 测 值 符 合 良好 。
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图 1 实 捌 与 预 测 的 共 沸 数 据 随 温 度 变 化 规 律
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可知 , 丑H 越 大 , 力 对 纯 组 分 沸 点 的 影 响 越 小 , 点 随 压 力 上 升 的 速 度 越 慢 , 共 沸 点 总 是 压 沸 而 向 上 升 较 慢 的 一 端 靠 拢 , 以 共 沸 物 中 醇 的 含 量 随 压 力 的 上 升 而 增 加 , 一 现 象 与 文 献 l 所 所 这 I “
提 示的规律相一致 。
共 沸 点 的 形 成 主 要 由 两 个 因 素 决 定 的 , 是 二 元 体 系 本 身 溶 液 的 非 理 想 性 , 一 个 是 二 元 一 另 体 系 的 沸 点 差 。非 理 想 性 越 大 , 点 相 差 越 小 . 该 二 元 体 系 越 容 易 形 成 共 沸 。 非 理 想 性 和 沸 沸 则 点 差 是 两 个 相 辅 相 成 的 因 素 , 定 量 地 描 述 它们 对 共沸 点 的 影 响 . 有 待 于 进 一 步 的 研 究 。 要 还
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Z 35 0 2 2 .1 727 一 0.0 T 001 T 4 T :2 53~ 454 K
4 结 果 分 析 与 讨 论
图 l是 实 测 值 与 预 测 值 的 共 沸 温 度 与 共 沸 组 成 的 关 系 , 图 1可 以 看 出 , 测 值 由 预 和 实 测 值 二 者 符 合 良 好 。 外 , 图 1中 可 另 从 以 看 出 . 个 体 系 的 斜 率 不 同 , 是 由 于 各 各 这 组 二 元 体 系 的 沸 点 差 随 压 力 的 变 化 速 率 不 同 引 起 的 , 般 来 讲 . 点 差 随 压 力 变 化 大 一 沸 的 体 系 . 沸 组 成 随 压 力 变 化 也 大 , 当 于 共 相 共沸组 成随共 沸温 度 的变 化越 大 , 图 1 在 中 的 表 现 是 斜 率 也 越 大 本 文 所 测 的 二 元 体 系 , 四 组 是 属 于 有
行 预 测 , 而 引 起 了 人 们 的 重 视 其 是 U NI AC 基 团 贡 献 法 , 虑 了 基 团 的 表 面 积 参 数 及 体 因 尤 F 考 积参数而更体 现其理论基础 , 年来该 方法发展迅速 , 实用价值也越来越显著 。 近 其
本 文 采 用 基 于 精 馏 原 理 而 设 计 的 不 锈 钢 加 压 共 沸 测 定 装 置一 用 该 装 置测 定 了 乙醇 一 己 , 环