N-甲酰嗎啉-苯體系無(wú)限稀釋活度系數(shù)的推算

馬毅（山西省潞安集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理處，山西長(zhǎng)治 046000）

N-甲酰嗎啉-苯體系無(wú)限稀釋活度系數(shù)的推算

馬毅
（山西省潞安集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理處，山西長(zhǎng)治 046000）

本文介紹了三種計(jì)算二元體系無(wú)限稀釋活度系數(shù)推算的方法，并分別利用這三種方法計(jì)算了苯-N-甲酰嗎啉（N FM）體系無(wú)限稀釋活度系數(shù)。結(jié)果表明，W ilson方程和N RTL方程計(jì)算法能較好地用于該體系，而活度系數(shù)方程計(jì)算法適用于近似的計(jì)算。

苯；N-甲酰嗎啉；無(wú)限稀釋活度系數(shù)

1 引言

苯是重要的化工原料，是合成纖維、塑料、橡膠等產(chǎn)品的基本原料，主要來(lái)源于焦化和煉油［1］。隨著化學(xué)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，苯產(chǎn)品頗受?chē)?guó)內(nèi)外化工界的青睞，因此對(duì)其生產(chǎn)工藝條件研究的報(bào)道很多。目前，苯的分離技術(shù)有日本甲烷制苯技術(shù)［2］、甲苯脫烷基制苯［3］、環(huán)丁砜抽提蒸餾制苯工藝［4］和精餾抽提制苯［5］等。其中，采用N-甲酰嗎啉（NFM）萃取精餾制苯的工藝已經(jīng)被廣泛采用，其工藝關(guān)鍵在于苯的分離問(wèn)題［6］，因此，對(duì)其分離體系性質(zhì)的研究就顯得尤為重要。

在萃取精餾分離過(guò)程中，無(wú)限稀釋活度系數(shù)是較重要的數(shù)據(jù)，用它可確定活度系數(shù)的常數(shù)值，對(duì)于溶劑選擇以及二元系形成共沸體系的判斷等都有著重要的作用［7］，為此，對(duì)苯-NFM體系的無(wú)限稀釋活度系數(shù)進(jìn)行了推算。

2 無(wú)限稀釋活度

無(wú)限稀釋活度系數(shù)可用來(lái)確定活度系數(shù)式的常數(shù)。此外還可用于萃取蒸餾、恒沸蒸餾和液液萃取等，對(duì)于所謂過(guò)程溶劑的選擇，二元系形成恒沸條件的判斷，液-液體系的互溶性的判斷等，它也是不可缺少的量。

對(duì)于二元系，組分1和組分2的無(wú)限稀釋活度系數(shù)定義如下。

使用天津大學(xué)的汽液平衡數(shù)據(jù)測(cè)定儀，在等壓（101.3kpa）的條件下，測(cè)定苯（1）—NFM（2）二元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，以及按上式計(jì)算汽液平衡數(shù)值列于表1中。

2.1 Wilson方程關(guān)聯(lián)計(jì)算

Wilson方程［8］計(jì)算二組分無(wú)限稀釋活度系數(shù)方程為：

表1 苯（1）—NFM（2）體系VLE數(shù)據(jù)

將表1數(shù)據(jù)代入Wilson方程，計(jì)算苯-NFM二元體系的Wilson方程參數(shù)為：

2.2 無(wú)限稀釋活度系數(shù)方程計(jì)算

圖1 沸點(diǎn)數(shù)據(jù)的△T/X1X2與X1的關(guān)系

代入式（2-9）（2-10）式中得：

兩組分的飽和蒸汽壓利用Antoine方程［10］計(jì)算式和Antoine常數(shù)如下：

表2 Antoine方程常數(shù)表

代入式（2-11）（2-12）式得：

將所得結(jié)果代入方程（2-7）（2-8）可得：

2.3 NRTL方程關(guān)聯(lián)計(jì)算

對(duì)于二元體系，NRTL方程［11］活度計(jì)算式如下：

則無(wú)限稀釋活度系數(shù)表達(dá)式為：

NRTL方程參數(shù)如下：

3 結(jié)果和討論

通過(guò)上面三種不同的方法進(jìn)行了苯-NFM二元體系無(wú)限稀釋活度系數(shù)的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 三種方法計(jì)算得到的無(wú)限稀釋活度系數(shù)

活度系數(shù)是指使組分的濃度符合若干物理化學(xué)定律的校正系數(shù)，其反映了有效濃度和實(shí)際濃度的差異。從計(jì)算結(jié)果可以看出，Wilson方程和NRTL方程關(guān)聯(lián)的方法計(jì)算得到的無(wú)限稀釋活度系數(shù)與推薦值較接近，能較好地應(yīng)用于該體系來(lái)推算無(wú)限稀釋活度系數(shù)。而活度系數(shù)方程計(jì)算法與推薦值存在著一定的偏差，這主要是因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程中的簡(jiǎn)化以及外推法獲得端點(diǎn)值所帶來(lái)的誤差，該方法可作為一種近似的方法來(lái)計(jì)算體系的無(wú)限稀釋活度系數(shù)。

4 結(jié)論

利用三種不同的方法計(jì)算了苯-NFM二元體系的無(wú)限稀釋活度系數(shù)，計(jì)算結(jié)果表明，Wilson方程和NRTL方程關(guān)聯(lián)的方法能較好地用于該體系，而活度系數(shù)方程計(jì)算法適用于近似的計(jì)算。

符號(hào)說(shuō)明

[1]呂國(guó)志,葉煌.國(guó)內(nèi)焦化粗苯加工發(fā)展趨勢(shì)[J].燃料與化工,2006,37(1):35-38.

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[3]柳民極.甲苯脫烷基制苯[J].石油煉制與化工,1990(9):22-27.

[4]李煒.環(huán)丁砜抽提蒸餾制苯工藝的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2006,36(5):16-19.

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[11]傅吉全.特殊體系的相平衡和精餾模擬計(jì)算[M].北京:中國(guó)石化出版社,2002:12-13.

Calculation of the Activity Coefficients Infinite Dilution in Binary System of Benzene-N-Formylmorpholine

MA Yi
(Shanxi Lu'an Group coal chemical industry management offi ce, Shanxi Changzhi 046000)

The paper presents three methods to calculate the activity coefficients at infinite dilution of binary system, which applied to describe the Binary system of benzene-N-formylmorpholine. The results show that the methods of Wilson and NRTL equations are suitable to the system, but activity coefficient equation is fit to approximate calculation.

Benzene, N-Formylmorpholine，Activity Coefficients at Infinite Dilution

TQ253

A

2096-0387（2015）01-0060-03

馬毅（1983-），男，山西長(zhǎng)治人，本科，化工分析工技師，研究方向：大型煤化工化驗(yàn)分析方面。