二乙氧基甲烷-乙醇-丙三醇體系液液平衡研究

第5卷第2期南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版2005 = F JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY(ENGINEERING AND TECHNOLOGYJun.2005二乙氧基甲烷一乙醇一丙三醇體系液液平衡研究林軍12,顧正桂12(1,南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,江蘇南京210009;2.南京師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,江蘇南京210097)[摘要]在常壓,20C、40℃、60C下,測定了二乙氧基甲烷一乙醇一丙三醇三元體系的液液平衡數據,得到了三元液液平衡體系的共軛相組成并由此繪得相平衡曲線(xiàn).實(shí)驗數據用 UNIQUAC和NRTL模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),分別得到了三元體系的模型參數,并求得了萃取溶劑對溶質(zhì)的選擇性系數.驗證了丙三醇是液液萃取分離二乙氧基甲烷—乙醇的良好溶劑,為工業(yè)萃取裝置設計提供了必要的基礎數據關(guān)鍵詞]二乙氧基甲烷,乙醇,丙三醇液液平衡[中圖分類(lèi)號]TQ013.1,[文獻標識碼]B,[文章編號]1672-1292-(2005)02-0071-03Study on Liquid-Liquid equilibria of dEM-ethanol-Glycerin SystemLIN Jun", GU Zhenggui(I School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University of Technology, Jiangsu Nanjing 210009, China:2. School of Chemistry and Environment Science, Nanjing Normal University, Jiangsu Nanjing 210097, China)Abstract The liquid-liquid equilibrium data of ternary DEM-ethanol-glycerin system have been determined atatmospheric pressure and different temperatures of 20, 40 and 60 C, the conjugate phase compositions andthereout the contribution curves of this ternary liquid-liquid equilibrium system have been obtained. The exper-imental data are correlated by using UNIQUAC and NRTI models, and the model parameters of this systemhave been obtained respectively, and the selectivity coefficients of the extracted solvent to solutes were calculat-ed. Glycerin is validated as a good solvent in extracting DEM-ethanol liquid-liquidly, and thus the necessarybasic data has been provided for industry extracting devicesKey words DEM, ethanol, glycerin, liquid-liquid equilibrium乙氧基甲烷( Diethoxymethane,DEM)具有衡研究,本文首次測定了二乙氧基甲烷一乙醇一丙獨特的性質(zhì),不僅可作為有機合成中的溶劑、電池三醇三元體系液液平衡數據,采用 UNIQUAC和中的溶劑、燃料添加劑等,還可以作為有機反應的NRTL模型關(guān)聯(lián)了實(shí)驗數據,為工業(yè)萃取裝置設試劑,如乙氧甲基化試劑、甲醛的等價(jià)物、羰基化作計打下堅實(shí)的數據基礎用的底物以及乙醇的來(lái)源等,市場(chǎng)應用前景十分良好.目前其主要生產(chǎn)方法為酸催化法合成及氯1實(shí)驗霉素副產(chǎn)品分離,這兩種方法得到的DEM粗產(chǎn)品1.1實(shí)驗試劑中均含大量乙醇(40%~50%),由于DEM乙醇實(shí)驗所用試劑DEM、乙醇及丙三醇均為外購體系具有共沸點(diǎn)(乙醇42%—DEM58%,74.2℃),分析純級試劑,再經(jīng)實(shí)驗室精密精餾處理,色譜分所以采用普通精餾方法獲取高純度DEM難度很析無(wú)雜峰,折光率與文獻值一致大.本文作者采用丙三醇為萃取溶劑,設計了液液萃取結合精餾的分離工藝2,可獲得99.5%以上的DEM,效果良好.液液萃取的理論基礎是液液平收稿日期:2004-09-28市科技開(kāi)發(fā)基金資助項目(200405017京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版)第5卷第2期(2005年表1實(shí)驗試劑圖2、圖3、圖4中橫坐標xs為丙三醇(萃取溶試沸點(diǎn)/℃20℃時(shí)密度(g/cm3)劑)物質(zhì)的量分數,縱坐標x為被萃取物乙醇的物88.0質(zhì)的量分數.由圖2、圖3、圖4可知,隨著(zhù)溫度的上乙醇0,7802升,兩相區略有縮小,故低溫有利于萃取操作,但考1.2619慮到溫度下降,丙三醇黏度增加,不利于實(shí)際生產(chǎn)1.2實(shí)驗儀器及裝置因此,適宜的萃取操作溫度為40C左右實(shí)驗所用的儀器見(jiàn)表表2萃取試驗所用儀器儀器名稱(chēng)用途生產(chǎn)廠(chǎng)家液液平衡釜萃取試驗南京大學(xué)玻璃儀器廠(chǎng)CS501型超級恒溫水浴恒溫南通實(shí)驗儀器廠(chǎng)SP-6800型氣相色譜儀數據測定山東魯南化工儀器廠(chǎng)SSC—992型色譜數據處理器數據處理山東魯南化工儀器廠(chǎng)KSF分析儀數據測定江蘇省化工研究所0.20608本實(shí)驗使用圖1所示液液平衡釜對DEM圖220℃DEM-乙醇丙三醇體系液液平衡曲線(xiàn)乙醇—丙三醇體系進(jìn)行液液平衡數據測定,使用CS501型超級恒溫水浴控溫06冷凝管平衡裝置02040.60.8藏力嚴圖340℃DEM-乙醇丙三醇體系液液平衡曲線(xiàn)攪拌恒溫0.6水浴圖1實(shí)驗裝置1.3分析方法本實(shí)驗分析儀器采用SP6800型氣相色譜儀(熱導)數據由SCC962型色譜數據處理機處理氣相色譜儀中使用6201型擔體,固定液為丙三醇0204060.8SP6800型氣相色譜儀參數如下:熱導INJ圖460℃DEM-乙醇一丙三醇體系液液平衡曲線(xiàn)(C) 130: oven(C) 80: CURR(A) 120: RUXI(C)1102.2液液平衡數據的關(guān)聯(lián)本文作者選用適宜于兩液相體系、并由局部物2實(shí)驗結果及討論質(zhì)的量分數概念導出的 UNIQUAC和NRTL模2.1液液平衡數據的測定型對40C液液平衡數據進(jìn)行了關(guān)聯(lián).前者用單在液液平衡釜中加入不同量的DEM、乙醇及純形替換法,后者用雙因素輪換法目標函數F由丙三醇,控制水浴溫度,攪拌1h,靜置1h,分取上下式計算下層進(jìn)行色譜分析.上層為DEM相(萃余相);下F=∑∑|xy-x"y”|/(N×Nc)層為丙三醇相(萃取相).由每次所測平衡時(shí)上下層組成即可獲得該三元液液平衡體系若干共軛相組式中,為各組分;x為組分物質(zhì)的量分率,為活成的雙結點(diǎn)由足夠多的雙結點(diǎn)數據可繪得液液平度系度;N為相數;Nc為組分數,當F達到105衡曲線(xiàn)圖2、圖3、圖4即為根據實(shí)驗結果在直角時(shí),即為所求解三角形相圖上繪得的不同溫度下DEM乙醇一丙關(guān)聯(lián)所得擬三元體系的模型參數列于表3,實(shí)林軍,等:二乙氧基甲烷—乙醇一丙三醇體系液液平衡研究表4中Δx為該三元液液平衡體系相應組分偏差(取絕對值).由表4結果可知,UN1QUAC與在平衡后兩個(gè)液相中(上標¨”表示萃余相;¨”表NRTL模型均能較好地關(guān)聯(lián)該三元液液平衡體示萃取相)的物質(zhì)的量分數計算值與實(shí)驗值的平均系表340℃下DEM(1)一乙醇(2)一丙三醇(3)三元體系 UNIQUAC、NRTL模型參數A13A2UNIQUAC30.1226.45581.52721.68245.03RTL(a=0.2)568.161143.511593.361317.34245.13665.05表440℃下DEM(1)—乙醇(2)一丙三醇(3)三元液液平衡體系計算值與實(shí)驗值的平均偏差UNIQUAC0,00030.00060,00190.00380.00110.00090.00080.00240.0034選擇性系數是評價(jià)苯取溶劑性能的重要參數,3結論選擇性系數B由下式計算(1)采用液液平衡釜測定了常壓,20C、40C、B=(x"A/x"B)/(xA/xB)=(x"A/xA)/(x"B/xB)60℃下,DEM乙醇一丙三醇三元液液平衡體系式中,x為組分物質(zhì)的量分率;x"A、x為萃取相中的互溶度數據,并得到了相平衡曲線(xiàn)溶質(zhì)A(乙醇)、原溶劑B(DEM)的濃度之比;(2)分別采用 UNIQUAC和NRTL模型關(guān)聯(lián)'Ax'為萃余相中A(乙醇)、B(DEM)的濃度之了三元液液平衡體系數據,獲得了三元體系的模比;顯然,β越大,萃取分離效果越好.型參數,為今后的計算模擬及裝置設計提供了依對于DEM(1)—乙醇(2)—丙三醇(3)三元液據.現代萃取裝置的選型、設計以及操作參數的選液平衡體系,可以看作是用丙三醇作為萃取溶劑將取確定都可以由計算模擬得以初步實(shí)現.而這些過(guò)乙醇從DEM中萃取岀來(lái),即乙醇為溶質(zhì),DM為程的計算模擬必須以精確的液液平衡數據和相關(guān)原溶劑,由前面所測得的液液平衡數據,可求得其模型參數為基礎,本文的工作正是提供了這個(gè)基選擇性系數.圖5為40℃時(shí),不同濃度下選擇性系礎數計算結果,圖中曲線(xiàn)為根據實(shí)驗值回歸所得(3)為考査丙三醇溶劑對乙醇的抽提能力,筆者給出了溶劑存在下組分的選擇性系數,證明丙三醇作為液液萃取分離DEM—乙醇體系的溶劑效果非常理想0.10.20.3040.5[參考文獻]圖540℃時(shí)乙醇選擇性系數曲線(xiàn)[1]張士英,吳達俊,二乙氧基甲烷的制備和應用[J].合成化學(xué),1997,5(4):344-348圖5中,橫坐標α為乙醇在萃取相中的物質(zhì)的量分2]顧正桂職慧珍,毛梅芳,等.乙醇水溶液與二乙氧基數.由圖5結果可知,丙三醇作為液液萃取分離甲烷的萃取分離[J].化學(xué)研究與應用,2003,15(4DEM—乙醇體系的溶劑,效果非常理想.550-5523]林軍,醋酸丁酯—糠醛_水體系液液萃取模擬計箅].計算機與應用化學(xué),2002,19(5):635-6384]朱自強,兆善烴,金彰禮.流體相平衡原理及應用[M杭州:浙江大學(xué)出版社,1990.89[責任編輯:嚴海琳]