乙酸-乙醇汽液平衡數據的測定與關(guān)聯(lián)

第29卷第1期光譜實(shí)驗Vol. 29, No. 12012年1月Chinese journal of spectroscopy LaboratoryJanuary,201 2乙酸-乙醇汽液平衡數據的測定與關(guān)聯(lián)谷永慶①喬梅英河南科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院河南省新鄉市華蘭大道東段453003)摘要用小型循環(huán)式汽液平衡金測定了常壓下乙酸乙醇二元體系的汽液平衡數據,并用Wlon方程關(guān)聯(lián)實(shí)驗數據,利用 willson方程進(jìn)行了汽液平衡數據計算,計算結果與實(shí)驗值基本吻合。關(guān)鍵詞乙酸;乙醇;汽液平衡;wlon方程中圖分類(lèi)號:O645.16文獻標識碼:B文章編號:10048138(2012)01-0529-031引言乙醇和乙酸都是常見(jiàn)的有機溶劑和精細有機合成的重要原料,例如乙醇是制取染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料,乙酸可合成醫藥如氯乙酸、乙酰水楊酸、乙酰苯胺等。目前國內外分離提純乙醇和乙酸的方法有普通精餾、萃取精餾、化學(xué)分離方法等。本文主要測定了乙酸和乙醇的混合體系在常壓條件下溫度與組成之間的關(guān)系,研究了乙酸和乙醇混合體系常壓平衡的特征和性質(zhì),為乙酸和乙醇體系的分離提供理論依據。本文實(shí)驗測定用 Willson方程關(guān)聯(lián)體系的汽液平衡數據,得到了wlon參數值,為精餾生產(chǎn)乙醇和乙酸提供必需的基礎數據和計算模型[2-42實(shí)驗部分2.1儀器與試劑汽液平衡釜(天津大學(xué)北方化工新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司);WYA-2W型阿貝折射儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。乙酸(分析純天津市德恩化學(xué)試劑有限公司);乙醇(分析純洛陽(yáng)市化學(xué)試劑廠(chǎng))實(shí)驗用水為去離子水。2.2繪制乙酸乙醇二元體系的折光率濃度校準曲線(xiàn)配制不同濃度的乙酸乙醇溶液,并用阿貝折射儀測定折光率平行測定3次,取其平均值數據如表1所示,并繪制折光率濃度校準曲線(xiàn)如圖1所示。裒1乙酸乙醇體系折光率濃度(n=3)序號3乙醇含量(%1001.35521.36311.36651.3667①聯(lián)系人,手機:(0)13598640749電話(huà);(0373)3040148 E-mail hngyq@163cm作者簡(jiǎn)介:谷永慶(1977-),男,河南省沁陽(yáng)市人,講師碩士主要從事熱力學(xué)方面的教學(xué)和研究工作收稿臼期:2011-10-31;接受日期:2011-11-18530光譜實(shí)驗室第29卷2.3乙酸-乙醇二元體系汽液平衡相圖的繪制實(shí)驗采用小型循環(huán)汽液平衡裝置在平衡釜內加入20-30mL無(wú)水乙醇打開(kāi)冷卻水接通電源,開(kāi)始時(shí)加熱電流為0.1A,5min后慢慢調到0.2A左右即可冷凝回流液控制在每秒2-3滴,穩定回流15mn左右建立平衡狀態(tài)。達到平衡后,記錄平衡溫度,并用阿貝折射儀測其折光率,并在乙酸乙醇折光率校準曲線(xiàn)上查得相應的組成實(shí)驗所得數據列于表2并繪制乙酸乙醇二元體系相圖如圖2所示,圖中以溫度為縱坐標,分別以乙酸的汽相組成(y)和液相組成(x)為橫坐標由圖可以看出,此體系為一般正偏差體系。褻2乙酸-乙醇體系汽液平衡數據序號I(C)序號t(C)78.500.4840.0750.5420.117101.840.7990.48087.490.1670.117106.860.6190.2610.800.71889.900.3330.170n23456112.780.820114.850.9750.8400.4080.200117.801.00092.39注—平衡溫度x—乙酸液相摩爾分率y乙酸汽相摩爾分率,1.3681201.36413601.356乙含量圖1乙酸-乙醇折光率-濃度校準曲線(xiàn)圖2乙酸乙醇體系常壓汽液平衡3汽液平衡數據關(guān)聯(lián)3.1用非線(xiàn)性最小二乘法回歸配偶參數A1、A2對于二元體系, Willson方程①表達式為7=(3+2+x<3+x+知a2 a,lny2=-n(x2+21x++1x1x1+2x2式中:y1、y2—分別為乙酸和乙醇的活度系數;x1、x2分別為乙酸和乙醇的液相組成;12、an-Wlon參數。根據表2中列出的汽液平衡數據,用非線(xiàn)性最小二乘法回歸求取配偶參數λ12、l1,結果分別為:1.9231,0.79483.2計算乙酸-乙醇汽液平衡數據根據表2中液相組成,利用Wlon方程計算常壓下汽液平衡數據并與實(shí)驗值比較,結果列于第1期谷永慶等:乙酸乙醇汽液平衡數據的測定與關(guān)聯(lián)531袞3乙酸乙醇體系LE計算值與實(shí)驗值序號y(實(shí)驗值)y(計算值)誤差序號y(實(shí)驗值)y(計算值)誤差0.0060.0500.3250.3190.0370.4800.4880.1170.1140.6190.0010.7180.7090.0090.1420.8200.8150.1700.1670.8400.8321.0001.0000.2550.2480.007F點(diǎn)(y-yr)=0.0119從表3列出數據可以看出,最大誤差為0.009,最小為0.00,誤差的平方和為0.01189,計算數據與實(shí)驗數據基本吻合,在缺乏乙酸乙醇二元體系汽液平衡數據時(shí),可以利用Wlon方程進(jìn)行計算4結論本文采用小型汽液平衡金測定了常壓下乙酸乙醇二元體系汽液平衡數據該方法具有試劑用量少建立平衡快的特點(diǎn),為乙酸和乙醇的分離提供了基礎數據。選用wlon方程對上述二元體系汽液平衡數據進(jìn)行關(guān)聯(lián),并計算出wlon參數,并由Willson方程計算出汽相組成,計算結果與實(shí)驗值基本吻合,實(shí)驗數據可用于化工生產(chǎn)的設計和優(yōu)化參考文獻1]張秋榮朱平華異丙醇異戊醇二元體系的汽液平衡數據測定及關(guān)聯(lián)[門(mén)天津化工,2005,19(2);26-27[2]張秋榮朱平華.叔丁醇異戊醇二元體系的汽液平衡數據測定及關(guān)聯(lián)[]山東化工,200534(5)1-2.[3]劉新剛氣液平衡的測定及理論研究進(jìn)展[門(mén)]化季推進(jìn)劑與高分子材料,2005,3(4):45-48[4]馬沛生,李永紅,化工熱力學(xué)[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社,2010143-147[5]陳鐘秀顧飛燕.化工熱力學(xué)[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.90-97Determination and Relevance of Vapour Liquid Equilibrium Dataof Acetic Acid-Ethanol SystemGu Yong-Qing QIAo Mei-Ying(School of Chemistry and Chemical Engineering. Henan Institute of Science and Techmology. Xinxiang. Henan 453003,P.R. China)Abstract The vapour liquid equilibrium data of acetic acid-ethanol binary system were measuredby vapor-liquid equilibrium caldron in ordinary pressure, and the experimental date were correlated byWillson equation, then the date of vapor liquid equilibrium were calculated by Willson equation, andthe calculated results were basically consistent with experimental date.