UNIFAC法研究甲烷气体溶解度

第33卷第4期

2005年8月化 学 工 程

CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vo.l33No.4

Aug.2005

UNIFAC法研究甲烷气体溶解度

夏淑倩,马沛生,郭玉高,华 超

(天津大学化工学院,天津 300072)

摘要:用自建的一套设备测定了甲烷在异丙醇、丙酮、四氢呋喃、环己酮及乙酸甲酯中的高压溶解度。采用UNIFAC法对自测及文献中甲烷在极性纯溶剂中的溶解度数据进行了关联和估算,定义了新基团,并回归出了基团间的交互作用能量参数。结果表明,用文中得到的参数估算甲烷在相关溶剂中的溶解度数据结果良好。关键词:气体溶解度;甲烷;UNIFAC基团贡献法

中图分类号:TQ013.1;O623.11 文献标识码:A 文章编号:1005 9954(2005)04 0068 04

StudyonthesolubilityofmethanebyUNIFACmodel

XIAShu qian,MAPei sheng,GUOYu gao,HUAChao

(SchoolofChemicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:Thesolubilitydataofmethanein2 propano,lacetone,tetrahydrofuran,cyclohexanoneandmethyl

acetateathighpressuresweremeasuredseparatelybyasetofself madeequipmen,tandtheUNIFACgroupcontributionmethodwasusedtocorrelateandestimatethesolubilityofmethaneinpolarsolvents.Newgroupsweredefined,andtheinteraction energyparametersofthesegroupswithmethanewereregressedwiththeexperimentaldataandotherrelateddatainliteratures.ItshowsthattheUNIFACmodelcoupledwiththeinteraction energyparameterscanbeusedtoestimatethesolubilityofmethaneintherelatedsolventaccurately.Keywords:gassolubility;methane;UNIFACgroupcontributionmethod UNIFAC法是常用的相平衡计算的估算方法

[1]

气液平衡计算常采用以下相平衡关系式:

pyi ^i=xiH1,r i/ ,ri

g

。现在其不仅用于低压VLE(气液平衡),中压(1)

g

VLE,并且能够推算LLE(液液平衡)、SLE(固液平衡)、气体溶解度(常压GLE)、超临界流体相平衡、过量焓、无限稀释活度系数和纯物质的蒸汽压等

[2]

式中,H1,r为参考溶剂的亨利常数(研究甲烷的溶解度,用正辛烷为参考溶剂);p为系统总压力,kPa; ^i

为气相混合物中组分的逸度系数;xi为组分i在液相中的摩尔分数;yi为组分i在气相中的摩尔分数。

利用UNIFAC法对GLE进行计算时, i(组分i在溶剂中的非对称活度系数)和 ,r(组分i在参考i溶剂r中的无限稀释对称活度系数)由UNIFAC模型求解:

ln i=ln i+ln i

C,

C

C

RR,

。1983年,Sander

[3]

在作适当的改进后,将

UNIFAC法用于GLE(气体溶解度)的计算。但对于每种气体,UNIFAC法均需要单独研究和处理。甲烷溶解度的研究对于有关天然气的设计与生

产起着非常重要的作用。目前有关甲烷在烃类物系中的溶解度数据是相对齐全的

[4 5]

,而甲烷在极性

(2)(3)

溶剂(如含氧化合物中)的溶解度数据相对缺乏。本文利用自制设备补充测定了甲烷在一些含氧化合物中溶解度数据,用UNIFAC法研究了甲烷的溶解度,并补充了一系列基团间的能量参数,扩充了用UNIFAC法估算甲烷溶解度的化合物适用范围。1 UNIFAC法用于气液平衡计算方法

ln +ln i,r=ln ,rii,r

R

式中,ln i为活度系数组合项,主要反映分子大小和形状的差别;ln i为活度系数剩余相,表示基团之间

相互作用的影响。这样,使用UNIFAC模型计算得到ln i和ln i,便可以得到i组分的活度系数 i,可根据式(1),通过试差求解气体的溶解度。

C

R

作者简介:夏淑倩(1973 ),女,博士,讲师,研究方向为化工热力学、相平衡、化工数据及环境化工;马沛生,通讯联系人,电话:(022)

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