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减压条件下棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯汽液相平衡的研究

侯钧  
【摘要】:脂肪酸甲酯的热力学性质和相平衡数据对于生物柴油制备和分离的设计、模拟和优化非常重要。尽管目前已开展了大量的生物柴油制备工艺的研究工作,但对生物柴油中主要组分的汽液相平衡的测定和研究却鲜有报道。 论文根据汽液相双循环的工作原理以及装置对真空系统的要求,采用改进的Othmer釜与真空系统相连接,建立了减压条件下的汽液平衡测定装置,系统压力为0.1kPa~10kPa,对于减压精馏领域,属于较高真空系统。通过试验对装置进行了可靠性校验。 棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯是生物柴油的两种主要组分,其常压沸点较高,因此,论文选择这两种物质为汽液平衡的研究对象,测定了0.1kPa、1kPa、5kPa和10kPa下二元恒压汽液平衡数据,系统地进行了不同减压条件下的汽液平衡数据的实验研究,充实了生物柴油主要组分的相平衡基础数据。实验数据经Herington法校验,结果表明能够满足热力学一致性。 论文对棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯的热力学性质进行分析,采用基团贡献UNIFAC模型计算了棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯的汽液平衡数据;采用非线性最小二乘法拟合Wilson方程和NRTL方程,得到相应的热力学模型参数,并推算汽液平衡数据。结果显示UNIFAC模型计算值与实验值偏差较大,汽相组成和温度的最大相对偏差达到40%和1.86%,平均相对偏差为11.61%和1.07%。Wilson模型和NRTL模型比UNIFAC模型计算的结果好。在1kPa、5kPa和10kPa条件下,汽相组成和温度的最大相对偏差为6.52%和0.40%,平均相对偏差为3.73%和0.22%,与实验值吻合较好;在0.1kPa条件下,模型拟合效果次于1kPa、5kPa和10kPa,汽相组成和温度的最大相对偏差为17.80%和0.41%,平均相对偏差为4.98%和0.19%。总体来讲,Wilson模型和NRTL模型能较好地关联减压条件下棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯的汽液平衡数据,其模型预测性较好,但随着真空度的提高,这两个模型对实验数据的拟合效果越来越差。 本文还建立了微波汽液平衡和间歇精馏装置,选择乙醇-苯体系进行了实验,对微波作用汽液平衡和间歇精馏的影响作了初步的研究。


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