異戊醇-乙二醇體系等壓汽液相平衡研究

化學(xué)工程2002年第30卷第2期異戊醇-乙二醇體系等壓汽液相平衡研究江麗葵,宋航,付超(四川大學(xué)化工學(xué)院,四川成都610065)①摘要∶利用雙循環(huán)汽液平衡釜測定l⑩01.3Pa下異戊醇-乙二醇體系的汽液平衡數據x-y-t,并運用該實(shí)驗結果,進(jìn)一步獲得組分的液相活度系數。實(shí)驗數據經(jīng) Herrington方法檢驗,表明符合熱力學(xué)一致性。用wiso模型對該實(shí)驗數據進(jìn)行處理,計算結果與實(shí)驗值的平均絕對偏差為0.0063,取得滿(mǎn)意的效果。關(guān)鍵詞:異戊醇;乙二醇;汽液平衡中圖分類(lèi)號:mQ03文獻標識碼:A文章編號:1005-9954(2002)020068-02異戊醇(3-甲基-1-丁醇)是一種常用的溶劑,1.2實(shí)驗方法也是精細有機合成的重要原料1,例如異戊醇是醫實(shí)驗采用雙循環(huán)汽液平衡釜6,控溫精度為±藥工業(yè)中生產(chǎn)一種心血管藥物的主要原料之一。異0.1℃,溫度用精密水銀溫度計測量,精度戊醇與其他相近醇類(lèi)和同分異構體的性質(zhì)較接近,±0.01℃。壓力測量精度±13Pa。在壓力為101.3例如異戊醇與其同分異構體2-甲基-1-丁醇的沸點(diǎn)kPa條件下,當釜中汽液相達到平衡后,記錄平衡僅相差2.8℃,相對揮發(fā)度a=1.078,所以分離溫度,再分別取汽相和液相樣品。利用阿貝折光儀較困難。目前國內外分離、提純異戊醇方法有普通測量其折光率,再應用事先測定的該體系折光率與精餾、萃取精餾、化學(xué)分離法等2。但涉及到異戊組成的標準曲線(xiàn),得到汽液相中的組成。醇-乙二醇體系的常壓下汽液相平衡藪據尚未見(jiàn)報實(shí)驗測得的異戊醇乙二醇溶液折光率組成數道3]。為了建立用萃取精餾生產(chǎn)異戊醇的數學(xué)模據,利用最小二乘法進(jìn)行多項式擬合求得折光率型,有必要對異戊醇乙二醇二元體系的汽液相平組成關(guān)系式衡進(jìn)行實(shí)驗研究,以獲得所需的基礎數據。x1=(28.1307n35+38.7867)1實(shí)驗部分15.8920-11.8246n3)(1)1.1試劑及儀器均方差0.92×10-3。乙二醇:分析純〔汕頭市達濠精細化學(xué)品公司),純度96%,經(jīng)精餾進(jìn)一步除去水分等雜質(zhì)。2實(shí)驗結果與討論異戊醇:雜醇油采用物理法和化學(xué)法預處理后,經(jīng)經(jīng)2.1測定結果精密精餾提純,用色譜4和其他方法分析,純度>表2列出了實(shí)驗所測得的異戊醇乙二醇體系9.9%g。本實(shí)驗所用的異戊醇和乙二醇物理常數y數據。在10.3P條件下,可將異戊醇乙二見(jiàn)表1。氣相色譜儀:SQ206型,北京分析儀器醇體系的汽相視為理想氣體,汽液相平衡公式可簡(jiǎn)廠(chǎng)。阿貝折光儀:WZS-1型,上海光學(xué)儀器廠(chǎng)化為pyi /xip表1純異戊醇與純乙二醇物理常數異戊醇和乙二醇的飽和蒸汽壓用 Antoine方程計Tab 1 Physical properties of算5]isopentanol and ethylene glycol異戊醇物質(zhì)文獻值5實(shí)測值16.7127-3026.43(t-104.1)(3)異戊醇沸點(diǎn)/℃131.4乙二醇折光率n31.40651.404l沸點(diǎn)/℃197.0lnp2=20.2501-6022.18(t-28.25)(4)折光率n14014301利用表2中的、x、y數據和式(2)(3(4)即可求出不同組成下的活度系數,列于表2。江麗葵等異戊醇-乙二醇體系等壓汽液相平衡研究69表2101.3kPa下異戊醇-乙二醇二元體系的ⅥLE數據3實(shí)驗數據的關(guān)聯(lián)Tab, 2 VLE data of isopentanol-ethylene威爾遜 Wilson8方程是基于局部分子分數模glycol at 101 3kPa型的概念提出的適用范圍較廣且可以由二元體系△y的參數推算多元體系的ⅥE數據,所以本文采用0Wilson方程對實(shí)驗數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)。對于二元體系187.40.00690.20630.21450.00826.0941.093Wilson活度系數方程為177.60.02070.45550.45350.00205.7191.051lny1=1-l(x1+12x2)-x1170.10.03950.62490.61680.00814.9860.955165.40.05360.69970.70790.00824.6570.9167Xx1+A12x2)-21x2(x2+421x1010)59.00.07990.78620.7940.00824.1870.8469lny2=1-ln(x2+421x1)-x254.30.11230.83680.84490.00813.6270.7986x2+A21x1)-A12x1(x1+A12x2)(11)149.10.16980.88070.87510.00562.9420.7621式中,1A21為威爾遜參數。146.10.24130.90080.89270.00812.3180.7794144.10.34960.91460.90630.00831.7270.8472利用表2中ⅥE數據,采用 Newton-Raphson方139.80.59510.93570.92720,00851,1871.218法擬合得到wlon方程參數A12=0.50199,A21=137.50.76390.95240.95430.00191.0131.6991.4180。并由式(10)及(11)得到計算值y1,見(jiàn)136.30.82860.96010.96860.00850.97942.059表1和圖2。其中y1的實(shí)驗值與計算值偏差絕對值133.40.93480.97930.97120.00810.97383.1△y1的最大值為0.086,|△y的平均值僅為0133.00.95790.98610.97750.00860.976l3.391131.70063,計算結果與實(shí)驗值符合良好?？梢?jiàn),用Wilson方程能夠滿(mǎn)意地表達該體系的液相性質(zhì)。2.2熱力學(xué)一致性檢驗利用 Herrington7推薦的方法來(lái)檢驗該等壓體系汽液平衡數據的熱力學(xué)一致性。以hn(m1/y208對x1作圖,得圖1。圖中的面積06O實(shí)驗值=11/y2)kx1=A+B=0.189x5)計算值02s=1(/7)1dx=08182(6)0.20.40.6D=(||/E)00=(0.18920.8028)00=23.28(7)圖2異戊醇-乙二醇體系xyt圖p=11.3kPa)J=1500/Tm=150(1970-131.7)Fig. 2 The x-y-t diagram of isopentanol-ethylene273.15+131.7)=24.07(8)glycol system at 101. 3 kPaD-J=23.28-24.07=-0.79<10(9)根據 Herrington(赫林頓)規則,此實(shí)驗相平4結論衡數據符合熱力學(xué)一致性。(1)利用雙循環(huán)汽液平衡釜測定二元體系異戊醇-乙二醇的等壓汽液平衡數據,該數據符合熱力學(xué)一致性。(2) Wilson方程的計算結果與實(shí)驗數據吻合得0.5+A很好,在過(guò)程模擬和設計中具有實(shí)用價(jià)值。0).50.40.6符號說(shuō)明a活度A+B圖1中曲線(xiàn)與橫軸形成的面積化學(xué)工程2002年第30卷第2期方可考慮工業(yè)化。[1]張晉芬,陳銅.以雜多酸為催化劑由1A-丁二醇脫(2)反應精餾能較好地達到分離反應產(chǎn)物THF水制四氬呋喃[J].精細石油化工,1994,(2)和水的效果。塔頂產(chǎn)品THF的純度可以達到98%[2]朱崇業(yè),陳祝敏,李全芝.以離子交換樹(shù)脂為催化以上。劑丁二醇脫水制四氫呋喃[J].石油化工,1990(3)1A-BD在塔中段進(jìn)料,作為原料的同時(shí)可(8):517-522起到萃取劑的效果,使塔頂產(chǎn)品THF的純度進(jìn)[3]許金全,段五華,汪承藩,等,應用特殊精餾從制步提高。藥廢液中回收四氫呋喃[J].化工環(huán)保,1999,19[4]張光旭,林紅梅,卞白桂,等.四氫呋喃-水恒沸物參考文獻的萃取精餾[J]武漢化工學(xué)院學(xué)報,1998,(20)【上接第69頁(yè)】extractive rectification [P]. US Patent SUl 712 352t溫度,℃Tn體系的最低沸點(diǎn),K[3] Ana Dejoz, Vicenta Gonzalez. Vapor-liquid equilibrium ofbinary mixtures of tetrachloroethylene with I液相物質(zhì)的摩爾分數methyl-1-butanol and 2-methyl-1-butanol J ] J Chem Engy氣相物質(zhì)的摩爾分數Data,1999,44:286290y液相活度系數[4]周茜.戊醇分離研究[D].成都:四川大學(xué),20060兩組分沸點(diǎn)差,K[5]郭天民,等.多元汽-液平衡和精餾[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1977參考文獻[6]周懷申.一種新的循環(huán)法汽液平衡釜[J]化學(xué)工[1]李肖華,計建炳.分離旋性戊醇與異戊醇萃取劑的程,1980,8(5):21-24選擇[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998,26(2):104[7]朱自強,等,流體相平衡原理及應用[M].杭州浙江大學(xué)出版社,1990[2] Separation of 2-methyl-1-butanol and 3-methyl-1-butanol by[8]斯坦利M,瓦拉斯,韓世忠等譯,化工相平衡[M]北京∶中國石化出版社,191《化學(xué)工程實(shí)用專(zhuān)題設計手冊》征訂通知由全國化工化學(xué)工程設計技術(shù)中心站組織并主編的《化學(xué)工程實(shí)用專(zhuān)題設計手冊》為原化學(xué)工業(yè)部批準立項的設計基礎工作項目。手冊由北京學(xué)苑出版社正式出版,國內公開(kāi)發(fā)行,計劃2002年10月完成出版,全書(shū)約180萬(wàn)字本手冊是一部化學(xué)工程實(shí)用設計技術(shù)手冊,通過(guò)各種類(lèi)型的實(shí)用專(zhuān)題,介紹技術(shù)概況、設計實(shí)例計算方法及步驟,給岀計算數據及結果。專(zhuān)題內容廣泛,上冊?xún)热莅ā脗髻|(zhì)分離過(guò)程及設計,包括板式塔、填料塔、塔內件以及分批餾共沸精餾、萃取等;傳熱、蒸發(fā)、干燥過(guò)程及設計;反應工程、生化反應工程及設計;膜分離過(guò)程及設備設計;工業(yè)爐設計;火炬系統設計。下冊?xún)热莅ā脭嚢?、混合過(guò)程及設計;非均相分離過(guò)程及設計〔包括氣液分離器、過(guò)濾、氣固分離);粉體工程設計;工藝系統設計及環(huán)境工程,包括超壓及安全泄放、管道輸送等;精細化工產(chǎn)品工藝設計,包括有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)方法、流程、工藝計算、主要設備等;物性數據及工藝。本手冊是工程技術(shù)人員的工具書(shū),通過(guò)大量的專(zhuān)題,可為工程設計提供相關(guān)的設計計算方法,同時(shí)手冊中還附有相關(guān)設備及產(chǎn)品的介紹,供設計人員選用。手冊可供化工、石油化工、醫藥、生物化工、精細化工、輕工、食品、冶金、核能、環(huán)保、建材、電力、搬運、交通等部門(mén)及行業(yè)的廣大工程技術(shù)人員應用。為保證供書(shū)現進(jìn)行預征訂,有需要本手冊的讀者和單位請及時(shí)通知我站,并請注明詳細地址、郵編、聯(lián)系電話(huà)以及所需手冊套數。預估手冊訂價(jià)上、下冊各80元。待手冊開(kāi)印前再發(fā)正式訂單。中心站聯(lián)系地址:西安市太乙路北段3號郵編:710054電話(huà):(029)22475或(029)238189轉3428傳真:(029)224725E-mail: chem-eng@ chinahualueng,com聯(lián)系人汪撫華梁少暉