烯丙醇—水共沸体系相平衡研究

发布时间：2020-11-08 14:55

　　 烯丙醇是重要的化工原料。由于烯丙醇和水在常压下形成共沸体系,因此采用特殊精馏分离是必要的。汽液与液液相平衡数据在加盐精馏和液液萃取设计中得到了广泛的应用。为了给烯丙醇和水的分离提供基础数据,本文研究了烯丙醇和水体系相关的汽液和液液相平衡。本文对烯丙醇和水体系进行加盐相平衡研究。烯丙醇和水的共沸点在烯丙醇含量约0.451时。选择氯化钙、硝酸钙和硝酸镁三种盐来破坏烯丙醇和水共沸。常压下测定烯丙醇+水、烯丙醇+水+硝酸钙、烯丙醇+水+氯化钙、烯丙醇+水+硝酸镁体系的汽液平衡数据。研究结果表明,随着盐的加入,三元体系的相对挥发度随着盐的增加而增加,同时,烯丙醇和水的共沸点发生移动。当氯化钙和硝酸镁浓度分别为0.10、0.15时,共沸点完全消失。盐对共沸点的影响顺序为:氯化钙硝酸镁硝酸钙。此外,所测实验数据采用NRTL模型进行关联。模型结果表明,温度和汽相组成的均方根偏差分别小于0.26 K和0.005。同时,得到NRTL模型的二元交互参数。其次还采用液液萃取的方式分离烯丙醇和水。由于乙酸异丁酯,乙酸丁酯和丙酸丁酯低毒,价格便宜,微溶于水的优点,本文选用这三种酯液液萃取烯丙醇。实验测定了 101.3 kPa的压力下,298.15 K和313.15 K的温度时,乙酸异丁酯+烯丙醇+水、乙酸丁酯+烯丙醇+烯丙醇+水、丙酸丁酯+烯丙醇+水的液液相平衡数据。数据的可靠性通过Othmer-Tobias,Hand和Bachman方程校验。拟合后得到R2值均大于0.9893,因此,实验数据是可靠性。同时,计算了分配系数和选择性因子,结果表明丙酸丁酯更适合从烯丙醇水溶液中萃取烯丙醇。此外,两相的互溶性随着温度增加,所以萃取时采用低温更有效。所测数据选用NRTL,UNIQUAC模型关联。结果表明,两种模型能够较好关联所测相平衡体系。模型关联获得二元交互参数为液液萃取分离烯丙醇与水提供一定的依据。为回收萃取剂(乙酸丁酯、乙酸丁酯和丙酸丁酯),在101.3 kPa的压力测定了烯丙醇+乙酸异丁酯、烯丙醇+乙酸丁酯和烯丙醇+丙酸丁酯的等压汽液平衡数据。结果表明三个二元系统中均能通过普通精馏分离。采用Herington,van Ness,infinite dilution和纯组分一致性法校验实验数据的热力学一致性。此外,还应用NRTL、Wilson和UNIQUAC活度系数模型来关联汽液平衡数据。另外,采用UNIFAC模型对三个二元体系进行关联,并且有良好的预测结果。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O642.42;O658.2;TQ223.142
【部分图文】：

?北京益诺电子科技有限公司??２．２．３实验装置??实验中所用装置见下图２．１：??⑴？Ｌｊ！?（２）??Ｙ???＿（６）??图２．１实验装置图??Ｆｉｇ．?２．１?Ａｐｐａｒａｔｕｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ??其中１－冷凝管；２－水银温度计；３－气相冷凝液取样口；?４－汽液平衡釜；５－液相取??样口；?６－加热棒。??１６??

?含盐烯丙醇－水体系汽液相平衡的研宄??将汽液相平衡数据与文献值作比较结果见图２．２：??１〇｜?＾??．掴??０．Ｂ?－??／?－??０．６－?Ｚ?▲??．?Ｘ?°??＂０４?－?０－?＾??＇＾??〇．２?／?／??０．０?＾???＇???＇???１???＊?????０．０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??图２．２在１０１．３ｋＰａ下，烯丙醇（１）＋水（２）体系汽液相平衡实验值与文献值（〇）本文；（▲）??Ｒｅｆ．?［６６］；?（■）?Ｒｅｆ?［６７］??Ｆｉｇ．?２．２?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｓｏｂａｒｉｃ?ＶＬＥ?ｄａｔａ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｂｉｎａｒｙ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ａｌｌｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ?（１）?＋?ｗａｔｅｒ??（２）?ａｔ?１０１．３?ｋＰａ：?（ｏ）?ｔｈｉｓ?ｗｏｒｋ；?（Ａ）?Ｒｅｆ．?［６６］；?（■）?Ｒｅｆ?［６７］??由图２．２看出，实验测得的烯丙醇－水系统的汽液平衡数据与文献值吻合较??好。由此可以得出结论，烯丙醇－水溶液的汽液平衡数据是可靠的，即由此汽液??平衡装置测得的数据是可靠的。在烯丙醇的摩尔分数为ｐＯ．４５１时，达到共沸??点，此时烯丙醇对水的相对挥发度为１。??２．３实验结果与分析??２．３．１烯丙醇＋水＋盐汽液平衡实验数据??本文利用选定验证过的仪器测量实验数据。在１０１．３?ｋＰａ下，测定不同盐浓??度（质量分数）下，烯丙醇（１）?＋水（２）?＋氯化钙／硝酸钙／硝酸镁（３）等压汽??液相平衡数据

?含盐烯丙醇－水体系汽液相平衡的研宄??图２．３?１０１．３ｋＰａ下，烯丙醇（１）＋水（２）＋氯化钙（３）体系相图。（〇）不加盐，０）５％，?（■）?１０％，??（▲）１５％盐浓度（质量分数）；＿，?ＮＲＴＬ模型的计算值??Ｆｉｇ．?２．３?Ｉｓｏｂａｒｉｃ＾ｉ－ＪＣｉｒ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ａｌｌｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ?（１）?＋?ｗａｔｅｒ?（２）?＋?ｃａｌｃｉｕｍ??ｃｈｌｏｒｉｄｅ?（３）?ａｔ?１０１．３?ｋＰａ：?（〇）?ｓａｌｔ?ｆｒｅｅ，?（？）?５％，?（■）?１０％，?ａｎｄ?（Ａ）?１５％?ｗ／ｗ?ｓａｌｔ；?ｓｏｌｉｄ?ｌｉｎｅ，??ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?ＮＲＴＬ?ｍｏｄｅｌ．??０８?－??ｆ?ｚ??°－２?ｆ?ｙ??〇．〇????＇???＞???１???？?????０．０?０２?０．４?０．６?０．８?１．０??图２．４?１０１．３?ｋＰａ下，烯丙醇（１）＋水（２）＋硝酸钙（３）体系相图。（〇）不加盐，（？）５％，（■）?１０％，??（▲）?１５％盐浓度（质量分数）；一，ＮＲＴＬ模型的计算值??Ｆｉｇ．?２．４?Ｉｓｏｂａｒｉｃ?ｙ＼￣ｘ＼?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｏｆ?ａｌｌｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ?（１）?＋?ｗａｔｅｒ?（２）?＋?ｃａｌｃｉｕｍ?ｎｉｔｒａｔｅ??（３）?ａｔ?１０１．３?ｋＰａ：?（〇）?ｓａｌｔ?ｆｒｅｅ
【参考文献】

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1 陶玉林;张雷;伍申怀;;汽液相平衡计算方法的研究进展[J];化学工程与装备;2008年05期

2 徐美倩;;汽液相平衡测定技术的研究进展[J];化学工业与工程技术;2007年05期

3 孟翠敏;;烯丙醇的合成与应用[J];中国氯碱;2007年06期

4 鲍静,张雅明,金鑫;异丙醇-水-含盐复合溶剂体系汽液平衡[J];高校化学工程学报;2005年02期

5 邱挺,马沛生,王良恩,郑辉东;醋酸甲酯-甲醇-水三元物系液液平衡数据的测定与关联[J];化学工程;2004年04期

6 钱伯章;;烯丙醇的生产及其下游产品的开发[J];化工文摘;2003年12期

7 一华;;烯丙醇的生产方法及其下游产品的开发[J];精细化工原料及中间体;2003年08期

8 李玉芳;;烯丙醇的生产方法及其下游产品开发[J];化工中间体;2003年07期

9 韩宝航,刘育;葫芦脲:分子识别与组装[J];有机化学;2003年02期

10 邱祖民;汽液相平衡测定的研究进展[J];江西科学;1996年04期

本文编号：2874938