二元恒温系统汽液相平衡测试与模型化关联

论文摘要

为提供企业实际工艺过程开发和过程模拟所需的相平衡数据和相关理论关联模型,也为相平衡研究中相关模型的发展提供一定的实验数据参考,本文对乙酸正丙酯+乙酸、乙酸+对二甲苯和异丙醚+苯酚等三组含氢键缔合组分的二元体系进行了汽液相平衡研究。通过静态总压法测定了三组二元体系以及相应五种纯物质在一定温度和一定液相组成下的汽相压力,根据修正的Peng-Robinson状态方程（MPR-EoS）与活度系数模型（NRTL、Wilson或UNIQUAC方程）结合物料衡算推算得到汽液平衡时的两相组成,从而获得了完整的VLE数据。其中,MPR-EoS用于汽相计算,活度系数模型用于液相,且三种活度系数模型的计算效果都很好。采用缔合立方型状态方程（CPA）回归了三组二元恒温VLE,计算结果与实验值比较吻合,说明此模型适合于本研究的三组含氢键组分二元体系。使用基于COSMO-RS模型的COSMOtherm软件以及由此模型发展而来的COSMO-SAC模型预测了三组二元恒温体系的VLE。其中,COSMOtherm软件分别结合VT 2005Sigma Profile Database的“cosmo文件”或Gaussian 03软件计算的数据进行VLE预测,两种方法都可预测出共沸现象或趋势,预测结果都与实验值有不同程度的偏差,并且对不同体系预测的效果都会有所差别,但前者预测的汽相压力值都比后者的要偏小。而结合VT 2005 Sigma Profile Database中的数据,COSMO-SAC模型总体上的预测效果较好。比较三种方法的预测效果,COSMO-SAC模型的预测最好,而COSMOtherm软件的预测会有较大偏差,且不同量化计算方法得到的σ-profile对于预测VLE会有重要影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 汽液相平衡的研究及进展
• 1.1 引言
• 1.2 相平衡理论
• 1.2.1 平衡判据
• 1.2.2 Gibbs相律
• 1.3 汽液相平衡的测定
• 1.4 汽液相平衡数据的回归
• 1.4.1 活度系数法（γ法）
• 1.4.2 状态方程法（EoS法）
• 1.4.3 两种汽液相平衡计算方法的比较
• 1.5 热力学模型
• 1.5.1 活度系数模型
• 1.5.2 状态方程
• 1.6 汽液相平衡数据的估算
• 1.6.1 对应状态法
• 1.6.2 基团贡献法
• 1.6.3 量子化学
• 1.7 本文各二元体系的研究进展
• 1.8 本文的工作及意义
• 第2章 二元恒温汽液相平衡的测定
• 2.1 实验原理
• 2.2 汽液相平衡的实验方法
• 2.2.1 实验试剂及其物性参数
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 操作过程
• 2.2.4 实验注意事项
• 2.2.5 温度和压力的校正
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 纯物质饱和蒸气压
• 2.3.2 元混合体系的实验结果
• 2.4 元汽液相平衡的推算
• 2.4.1 推算方法
• 2.4.2 推算结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 CPA-SSM状态方程的应用
• 3.1 引言
• 3.2 CPA-SSM状态方程介绍
• 3.3 CPA-SSM模型的应用
• 3.3.1 纯物质参数回归
• 3.3.2 CPA-SSM模型回归二元汽液相平衡
• 3.4 本章小结
• 第4章 COSMO方法的应用
• 4.1 引言
• 4.2 COSMO原理简介
• 4.3 COSMOtherm软件介绍
• 4.4 COSMO-SAC模型
• 4.5 COSMOtherm软件和COSMO-SAC模型预测二元汽液相平衡
• 4.5.1 COSMOtherm软件预测二元汽液平衡
• 4.5.2 COSMO-SAC模型预测二元汽液平衡
• 4.5.3 COSMOtherm软件与COSMO-SAC模型预测结果的比较与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 全文总结
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文情况