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

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)：化工過程機械 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)是進行非均相共沸精餾的工藝設(shè)計及改造的基礎(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驗裝置中兩液相的混合效果均很難保證充分混合傳質(zhì)， 會造成平衡溫度波動，很難達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，缺乏普遍適用的數(shù)據(jù)計算和質(zhì)量檢驗方法，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)一致性校驗方法。 本文通

3、過分析現(xiàn)有熱力學(xué)一致性校驗方法和締合物系的特點，結(jié)合Hayden-O’connell 方法和 Wisniak 熱力學(xué)一致性校驗方法，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)一致性校驗方法。 用改進的 Wisniak 熱力學(xué)一致性校驗方法校驗了含締合組分的 8 組二元汽液平衡數(shù)據(jù)，并與 Herington 面積法結(jié)果進行對比，結(jié)果全部通過了兩種方法的檢驗。校驗了水-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-甲乙酮體系的一個共沸數(shù)據(jù)點，其余全部通過了熱力學(xué)一致性校驗，解釋了共沸數(shù)據(jù)點沒有通過一致性校驗的原因，并給出了改進的 Wisniak熱力學(xué)一致性校驗方法的適用范圍。 針對現(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，并用文獻數(shù)據(jù)進行了測試校驗。結(jié)果表明， 實驗值與文獻值相吻合， 新的相平衡測定裝置可以準確地測定汽液液相平衡數(shù)據(jù)。 結(jié)合丙烯酸精制過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)一致性校驗方法檢驗了數(shù)據(jù)質(zhì)量。結(jié)果表明，所有數(shù)據(jù)點的 D 3 ? ，符合熱力學(xué)一致性校驗，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)。