第34卷第5期2002年9月
四川大学学报(工程科学版)
JOURNA L OF SICHUAN UNIVERSITY (E NGINEERING SCIE NCE E DITION )
V ol. 34N o. 5 Sept. 2002
文章编号:100923087(2002) 0520115204
单一含盐溶液饱和蒸汽压的测定关联及应用
赵素英, 王良恩, 黄诗煌
(福州大学化学工程系, 福建福州350002)
摘 要:用动态-双沸点仪测定了不同温度和不同盐浓度下甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠的饱和蒸汽压以及水-醋酸-硫酸钠的汽液相平衡数据, 提出了一个形似Antoine 方程的饱和蒸汽压关联模型。用此模型对实验数据进行了关联, 结果表明计算值能较好地与实验值相吻合。此模型成功地应用在水-醋酸-硫酸钠含盐溶液的汽液平衡关联中。
关键词:饱和蒸汽压; 盐溶液; 测定; 关联中图分类号:TQ013. 1
文献标识码:A
Measurement of the V apor Solutions
ZH AO , , HUANG Shi 2huang
Dept. , Fuzhou Univ. , Fuzhou 350002,China )
Abstract :VaporCH 3OH -CH 3C OONa and H 2O -Na 2S O 4systems and the Vapor 2liquid equilibrium data of H 2O -CH 3C OOH -Na 2S O 4system were detected under different tem peratures and salt concentrations. A m odel based on Antoine equation was established to calculate vapor pressures. The calculation and experimental results show that the m odel can be used to estimate the vapor pressure in salt 2s olvent systems. It was success fully used to correlate the vapor 2liquid equilibrium of the H 2O -CH 3C OOH -Na 2S O 4system.
K ey w ords :salt 2s olvent system ;vapor pressure ;vapor 2liquid equilibrium
在现有的几种计算汽液平衡盐效应的方法中,
拟二元法[1,2]被广泛采用。无论活度系数法还是状态方程法经由拟二元处理含盐溶液汽液平衡的计
(即单一溶剂盐溶液) 的蒸汽算, 都需要“特殊组分”
压数据。这些蒸汽压数据的准确性直接影响汽液平衡的计算精度。罗大忱等[3]考虑到工程实际需要提出了一个单参数方程, 此方法在工程设计时比较简单、方便。李伯耿[4]等用拟二元方法把单一溶剂盐溶液作为一种特殊组分, 然后用CC OR 状态方程来回归这种特殊组分的参数, 该方法精度较高, 参数较多。然而, 对于单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的研究还很少。鉴于此及计算含盐溶液汽液平衡数据的需
收稿日期:2002204230
作者简介:赵素英, 女,32岁, 讲师. 研究方向:化工热力学.
要, 本文测定了不同温度和不同盐浓度下甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠的饱和蒸汽压数据。提出一关联模型, 并用在水-醋酸-硫酸钠的相平衡计算中。
1 蒸汽压数据的测定
1. 1 试剂
水为实验室自制的蒸馏水; 甲醇、醋酸为分析纯试剂。醋酸钠、硫酸钠实验前于烘箱中烘干至恒重, 储存备用。1. 2 实验装置
采用由浙江大学提供的双沸点仪(试液沸点仪和参比沸点仪) 测定单一溶剂盐溶液的饱和蒸汽压和含盐溶液的相平衡数据。温度采用校验过的1/10刻度水银温度计, 其露颈部分用夹套保温, 造成
116四川大学学报(工程科学版) 第34卷
全浸式。用恒压控制系统来控制实验压力, 该恒压系统由气压计与系统压差计组成。大气压采用校验过的气压计读数,U 型压差计用测高仪读数(精确到±0. 05mmHg ) 。为考察装置及操作的可靠性, 先对文献数据可靠的氯化钠水溶液进行了测定, 测定值与可靠的文献值[4]的比较如表1所示。
) 表1 氯化钠水溶液蒸汽压(T =100℃
T ab. 1 V apor pressure of N aCl -H ) 2O system (T =100℃盐浓度c
-1
() /m ol ・kg 溶剂
0. 7101. 3152. 2203. 210
为计算含盐溶液的汽液平衡, 李伯耿等[4]也曾用双沸点仪测定了单一溶剂盐溶液的蒸汽压, 其装置的
测定误差为±0. 3%。1. 3 实验结果
实验所得一定温度下不同盐浓度的蒸汽压值见表2、3。
表2 甲醇-醋酸钠体系的饱和蒸汽压
T ab. 2 V apor pressure of meth anol -sodium acetate system
浓度c
-1
) (0. 2594
蒸汽压测定值蒸汽压文献值
/mmHg 739. 72725. 92700. 62672. 62
/mmHg 740. 65726. 08700. 96671. 77
相对误差%
-0. 13-0. 02-0. 050. 13
55℃507. 72497. 90489. 69480. 17474. 40470. 30
饱和蒸汽压P /mmHg 60℃65℃70℃
624. 60618. 82601. 02592. 77586. 46583. 20
763. 72748. 22742. 52729. 35719. 22717. 50
922. 80907. 08891. 20876. 55866. 32864. 00
75℃1114. 651096. 381083. 221065. 221051. 121047. 62
0. 51800. 77891. 05431. 28261. 3840
注:平均相对偏差:±0. 08%
表1表明该装置的测定误差在±0. 2%以内。
表3 水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压
T ab. 3 V apor pressure of w -浓度c
-1
) /(m ol ・kg 溶剂
)
75℃287. 10283. 5020268. 95263. 50
80℃346. 62340. 71330. 20324. 40
425. 00423. 31416. 55403. 65396. 65
520. 10516. 20513. 11504. 91489. 52481. 00
95℃629. 09622. 25617. 75609. 01590. 70580. 20
100℃751. 00744. 30742. 85731. 20708. 00695. 50
0. 150. 450. 601. 051. 952. 40
2 单一溶剂盐溶液蒸汽压模型及参数
关联
众所周知,Antoine 方程能够很好地计算无盐溶
液汽液平衡中各纯组分的饱和蒸汽压, 它可以由Clapeyron 方程从理论上推导得到[5]。本文根据Clapeyron 方程和Antoine 方程的关系, 类似地提出了单一溶剂盐溶液蒸汽压的计算方程。该方程提出的思路如下:
Clausius -Clapeyron 方程为:
ΔH s
(1) =
Δd T T V V 式中, p s 为饱和蒸汽压; T 为系统温度; ΔH V 为饱和
蒸汽和饱和液体间的焓变; 为饱和蒸汽和饱和液体间的比容变化值。由(1) 式可得,
ΔH s
=-, 2
d T (PT /p s ) ΔZ V
ΔH s
() =-ΔZ V 2d (1/T ) R
其中, ΔZ V 为饱和蒸汽和饱和液体间的压缩因子差
值。
假设Δ=K (3)
R Z V
单一溶剂中因为加入了盐, 势必影响其蒸发焓, 因此式中必定是盐浓度c 的某种函数关系。但当c 为一定值时, 值在某一定温度区间内可看作常数。这样, 由式(3) 可得,
d ln p s =K d (
T )
(4)
积分得:
ln p s =K (
T -
T
) +ln p (5)
取T =273. 15为参考态, 并用经验方法加入纯组分的Antoine 常数, 化简得:
第5期赵素英, 等:单一含盐溶液饱和蒸汽压的测定关联及应用117
ln p s =K (
T +C
-
) +ln p
273. 15+C
(6)
表6 水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压关联结果 T ab. 6 Fitting results of the vapor pressures of
w ater -sodium sulfate system
盐浓度c
/(m ol ・kg -1) 75℃
其中水和甲醇的安托因常数C 的值来自文献
[6], C 水=-46. 13, C 甲醇=-34. 29。
相对误差(ΔP/P 实验×100%)
80℃0. 2500. 048
85℃-0. 0970. 120
90℃0. 4780. 0000. 000
95℃0. 1580. 0420. 180
100℃0. 5670. 281-0. 0090. 1990. 0360. 360
将(6) 式变形为:
ln p s =
-+ln p
T +C 273. 15+C
(7)
0. 150. 450. 601. 051. 952. 40
0. 0780. 1190. 8510. 215
设b =ln p ′=-别影响ln p ′和--273. 15+C
, 由于盐的存在分
-0. 056-0. 080-0. 119
0. 2270. 2850. 000
273. 15+C
, 盐的存在使ln p ′减小,
-0. 110-0. 095-0. 1710. 150
0. 1500. 230
-0. 440-0. 0250. 109
-0. 040
273. 15+C
增大, 而两者的影响将相互有所抵消,
故假设盐浓度对b 的影响可以忽略。又由于应用在
无盐情况下, 应符合Antoine 方程ln p s =A -,
T +C
故b =A 。
3 饱和蒸汽压方程在含盐相平衡中的
应用
, 本(据8, (s ) 3s s
φi =x i y i p i φi exp y i p^
RT
3
3
3
在数据处理时发现的值与盐浓度c 的关系成二次方关系。因此令
(8) K =A 1c 2+B 1c +C 1用线性最小二乘法可以回归出参数A 、B 11
的值, 见表4。56计算结果可见, 表4 回归参数
T ab. 4 Optimized p arameters of the vapor pressure mod 2
el of the one 2salt solution
体系甲醇-醋酸钠水-硫酸钠
A 1-1. 32-0. 76
B 1
C 1
(9)
式中, x i 3为i 组分的液相无盐基分率; y i 为i 组
分的汽相分率; γi 为i 组分的活度系数; P 为系统压力, Pa ; R 为气体通用常数, J/(m ol. K ) ; T 为系统温度, K ; V i 为i 组分在温度T 时液相的摩尔体积, m /m ol ; p i 为特殊组分(单一溶剂盐溶液) 的蒸汽
3
s
3
22. 2813. 42
3626. 553816. 44
压, Pa 。由式(6) 蒸汽压模型计算; φ^i 为i 组分的逸度系数; φ^i 为特殊组分在p i 、系统温度T 下的汽相φφ逸度系数。^i 、^s i 由维里方程计算。分别用二个局部组成活度系数模型Wilson 、NRT L 方程来关联三元体系VLE 数据。根据相平衡关系式(9) , 以活度系数相对误差为目标函数, 用阻尼最小二乘法, 优化得Wilson 、NRT L 方程的最佳配偶参数见表6。关联的结果见表7。
表7 优化所得Wils on 、NRT L 方程的最佳配偶参数 T ab. 7 Optimized p arameters of the equ ations
of Wilson and NRT L
W ils on 方程W (1) 647. 9817
W (2) 413. 7069
W (1)
NRT L 方程W (2)
3
注:C 1为Antoine 方程中的参数B
s
3
s
3
表5 甲醇-醋酸钠体系的饱和蒸汽压关联结果 T ab. 5 Fitting results of the vapor pressures of
meth anol -sodium acetate system
盐浓度c
/(m ol ・kg -1)
相对误差(ΔP/P 实验×100%)
75℃-0. 1050. 1510. 1550. 2200. 4510. 322
55℃0. 147-0. 8900. 4130. 140
60℃-0. 2710. 150-0. 678-0. 510
65℃0. 1610. 2680. 4700. 5300. 4300. 150
70℃0. 0050. 071-0. 262-0. 163-0. 075-0. 275
0. 25940. 51800. 77891. 05431. 28261. 3840
-0. 099-0. 405-0. 109-0. 720
α
0. 45
-485. 19071457. 0774
118四川大学学报(工程科学版)
表8 醋酸(1) -水(2) -硫酸钠汽液平衡实测数据(1. 013×105Pa ) 及关联误差
T ab. 8 Fitting results and the experimental V LE d ata of acetate acid (1) -w ater(2) -sodium sulfate 盐浓度c
平衡温度
/℃100. 48100. 53100. 80107. 52104. 97100. 52100. 53100. 51100. 70100. 88102. 30102. 81104. 02104. 81102. 45102. 80104. 09102. 78101. 50102. 16101. 55102. 3170
x 13
y 1
第34卷
W ils on DT 0. 184-0. 027-0. 0970. 2550. 3310. 225-0. 0270. 2170. 1480. 0040. 9430. 7730. 9610. 2951. 0930. 9480. 9981. 4341. 2980. 8591. 4080. 681
DY -0. 0030-0. 01110. 0001-0. 01650. 0109-0. 0023-0. 01120. 0017-0. 0003-0. 0118-0. 00040. 01080. 0008-0. 01170. 01600. 0. 0. 0. 0066-0. 00040. 01940. 02040. 01730. 00690. 00990. 0094
DT 0. 132-0. 099-0. 1630. 2440. 4400. 172-0. 0990. 1650. 076-0. 0620. 9140. 8061. 0580. 1281. 3940. 8761. 2180. 9261. 3681. 2260. 8061. 3560. 680
NRT L
DY -0. 0022-0. 0119-0. 0017-0. 00480. 0215-0. 0015-0. 01200. 0024-0. 0011-0. 0141-0. 00160. 01220. 0066-0. 00140. 01470. 01630. 02310. 01150. 0059-0. 00220. 01870. 01870. 01660. 00770. 01070. 0096
-1
) /(m ol ・kg 溶剂
0. 050. 050. 050. 050. 050. 100. 100. 150. 150. 150. 150. 150. 150. 150. 300. 300. 300. 450. 750. 751. 051. 051. 201. 201. 65
0. 03330. 07130. 11650. 55770. 41740. 03330. 07130. 03290. 07060. 11380. 16920. 23440. 31500. 41060. 16920. 2344031500. 16920. 07060. 11380. 003270. 0327
0. 02020. 03460. 06980. 38490. 28480. 02090. 03450. 02460. 04500. 05640. 09630. 14360. 18530. 24630. 11270. 14770. 20180. 10950. 0. 0. 0. 08860. 06260. 02920. 0327
平均误差
由关联结果可见, 单一溶剂盐溶液的模型可成
功地应用在含盐汽液相平衡的计算中。
参考文献:
[1]王守玉, 蔡成良. 乙酸甲酯-甲醇含盐体系汽液平衡[J].
4 结 论
本文测定了甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压和水-醋酸-硫酸钠的汽液相平衡数据, 提出了单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的计算方法, 结果表明该方法拟合出的单一溶剂盐溶液的蒸汽压值与本文实测值的平均相对误差为0. 30%(甲醇-醋酸钠) 和0. 18%(水-硫酸钠) , 并成功地应用在含盐溶液的相平衡计算中, 因此, 该计算方法是可行的。该方程把含盐溶剂的饱和蒸汽压当作温度和盐浓度的函数, 较为合理, 方程参数少, 计算方便。所得的方程参数可在多元含盐溶液的汽液平衡计算中得以应用。
石油化工,1993,22(7) :444～450.
[2]陈新志, 侯虞钧. 含盐体系汽液平衡测定和关联[J].化工
学报,1991,42(1) :114～118.
[3]罗大忱, 赵丽娟, 虞大江. 含盐有机溶剂饱和蒸汽压的测
定与关联[J].化学工程,1989,17(5) :68～71.
[4]李伯耿, 骆有寿, 朱自强. 含盐汽液平衡的状态方程法研
究———单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的测定及关联[J].化工学报,1986,37(1) :51～57.
[5]马沛生. 石油化工基础数据手册(续编) [M].北京:化学
工业出版社,1993.
[6]卢焕章. 石油化工基础数据手册[M].北京:化学工业出
版社,1982.
(编辑 张凌之)
第34卷第5期2002年9月
四川大学学报(工程科学版)
JOURNA L OF SICHUAN UNIVERSITY (E NGINEERING SCIE NCE E DITION )
V ol. 34N o. 5 Sept. 2002
文章编号:100923087(2002) 0520115204
单一含盐溶液饱和蒸汽压的测定关联及应用
赵素英, 王良恩, 黄诗煌
(福州大学化学工程系, 福建福州350002)
摘 要:用动态-双沸点仪测定了不同温度和不同盐浓度下甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠的饱和蒸汽压以及水-醋酸-硫酸钠的汽液相平衡数据, 提出了一个形似Antoine 方程的饱和蒸汽压关联模型。用此模型对实验数据进行了关联, 结果表明计算值能较好地与实验值相吻合。此模型成功地应用在水-醋酸-硫酸钠含盐溶液的汽液平衡关联中。
关键词:饱和蒸汽压; 盐溶液; 测定; 关联中图分类号:TQ013. 1
文献标识码:A
Measurement of the V apor Solutions
ZH AO , , HUANG Shi 2huang
Dept. , Fuzhou Univ. , Fuzhou 350002,China )
Abstract :VaporCH 3OH -CH 3C OONa and H 2O -Na 2S O 4systems and the Vapor 2liquid equilibrium data of H 2O -CH 3C OOH -Na 2S O 4system were detected under different tem peratures and salt concentrations. A m odel based on Antoine equation was established to calculate vapor pressures. The calculation and experimental results show that the m odel can be used to estimate the vapor pressure in salt 2s olvent systems. It was success fully used to correlate the vapor 2liquid equilibrium of the H 2O -CH 3C OOH -Na 2S O 4system.
K ey w ords :salt 2s olvent system ;vapor pressure ;vapor 2liquid equilibrium
在现有的几种计算汽液平衡盐效应的方法中,
拟二元法[1,2]被广泛采用。无论活度系数法还是状态方程法经由拟二元处理含盐溶液汽液平衡的计
(即单一溶剂盐溶液) 的蒸汽算, 都需要“特殊组分”
压数据。这些蒸汽压数据的准确性直接影响汽液平衡的计算精度。罗大忱等[3]考虑到工程实际需要提出了一个单参数方程, 此方法在工程设计时比较简单、方便。李伯耿[4]等用拟二元方法把单一溶剂盐溶液作为一种特殊组分, 然后用CC OR 状态方程来回归这种特殊组分的参数, 该方法精度较高, 参数较多。然而, 对于单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的研究还很少。鉴于此及计算含盐溶液汽液平衡数据的需
收稿日期:2002204230
作者简介:赵素英, 女,32岁, 讲师. 研究方向:化工热力学.
要, 本文测定了不同温度和不同盐浓度下甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠的饱和蒸汽压数据。提出一关联模型, 并用在水-醋酸-硫酸钠的相平衡计算中。
1 蒸汽压数据的测定
1. 1 试剂
水为实验室自制的蒸馏水; 甲醇、醋酸为分析纯试剂。醋酸钠、硫酸钠实验前于烘箱中烘干至恒重, 储存备用。1. 2 实验装置
采用由浙江大学提供的双沸点仪(试液沸点仪和参比沸点仪) 测定单一溶剂盐溶液的饱和蒸汽压和含盐溶液的相平衡数据。温度采用校验过的1/10刻度水银温度计, 其露颈部分用夹套保温, 造成
116四川大学学报(工程科学版) 第34卷
全浸式。用恒压控制系统来控制实验压力, 该恒压系统由气压计与系统压差计组成。大气压采用校验过的气压计读数,U 型压差计用测高仪读数(精确到±0. 05mmHg ) 。为考察装置及操作的可靠性, 先对文献数据可靠的氯化钠水溶液进行了测定, 测定值与可靠的文献值[4]的比较如表1所示。
) 表1 氯化钠水溶液蒸汽压(T =100℃
T ab. 1 V apor pressure of N aCl -H ) 2O system (T =100℃盐浓度c
-1
() /m ol ・kg 溶剂
0. 7101. 3152. 2203. 210
为计算含盐溶液的汽液平衡, 李伯耿等[4]也曾用双沸点仪测定了单一溶剂盐溶液的蒸汽压, 其装置的
测定误差为±0. 3%。1. 3 实验结果
实验所得一定温度下不同盐浓度的蒸汽压值见表2、3。
表2 甲醇-醋酸钠体系的饱和蒸汽压
T ab. 2 V apor pressure of meth anol -sodium acetate system
浓度c
-1
) (0. 2594
蒸汽压测定值蒸汽压文献值
/mmHg 739. 72725. 92700. 62672. 62
/mmHg 740. 65726. 08700. 96671. 77
相对误差%
-0. 13-0. 02-0. 050. 13
55℃507. 72497. 90489. 69480. 17474. 40470. 30
饱和蒸汽压P /mmHg 60℃65℃70℃
624. 60618. 82601. 02592. 77586. 46583. 20
763. 72748. 22742. 52729. 35719. 22717. 50
922. 80907. 08891. 20876. 55866. 32864. 00
75℃1114. 651096. 381083. 221065. 221051. 121047. 62
0. 51800. 77891. 05431. 28261. 3840
注:平均相对偏差:±0. 08%
表1表明该装置的测定误差在±0. 2%以内。
表3 水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压
T ab. 3 V apor pressure of w -浓度c
-1
) /(m ol ・kg 溶剂
)
75℃287. 10283. 5020268. 95263. 50
80℃346. 62340. 71330. 20324. 40
425. 00423. 31416. 55403. 65396. 65
520. 10516. 20513. 11504. 91489. 52481. 00
95℃629. 09622. 25617. 75609. 01590. 70580. 20
100℃751. 00744. 30742. 85731. 20708. 00695. 50
0. 150. 450. 601. 051. 952. 40
2 单一溶剂盐溶液蒸汽压模型及参数
关联
众所周知,Antoine 方程能够很好地计算无盐溶
液汽液平衡中各纯组分的饱和蒸汽压, 它可以由Clapeyron 方程从理论上推导得到[5]。本文根据Clapeyron 方程和Antoine 方程的关系, 类似地提出了单一溶剂盐溶液蒸汽压的计算方程。该方程提出的思路如下:
Clausius -Clapeyron 方程为:
ΔH s
(1) =
Δd T T V V 式中, p s 为饱和蒸汽压; T 为系统温度; ΔH V 为饱和
蒸汽和饱和液体间的焓变; 为饱和蒸汽和饱和液体间的比容变化值。由(1) 式可得,
ΔH s
=-, 2
d T (PT /p s ) ΔZ V
ΔH s
() =-ΔZ V 2d (1/T ) R
其中, ΔZ V 为饱和蒸汽和饱和液体间的压缩因子差
值。
假设Δ=K (3)
R Z V
单一溶剂中因为加入了盐, 势必影响其蒸发焓, 因此式中必定是盐浓度c 的某种函数关系。但当c 为一定值时, 值在某一定温度区间内可看作常数。这样, 由式(3) 可得,
d ln p s =K d (
T )
(4)
积分得:
ln p s =K (
T -
T
) +ln p (5)
取T =273. 15为参考态, 并用经验方法加入纯组分的Antoine 常数, 化简得:
第5期赵素英, 等:单一含盐溶液饱和蒸汽压的测定关联及应用117
ln p s =K (
T +C
-
) +ln p
273. 15+C
(6)
表6 水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压关联结果 T ab. 6 Fitting results of the vapor pressures of
w ater -sodium sulfate system
盐浓度c
/(m ol ・kg -1) 75℃
其中水和甲醇的安托因常数C 的值来自文献
[6], C 水=-46. 13, C 甲醇=-34. 29。
相对误差(ΔP/P 实验×100%)
80℃0. 2500. 048
85℃-0. 0970. 120
90℃0. 4780. 0000. 000
95℃0. 1580. 0420. 180
100℃0. 5670. 281-0. 0090. 1990. 0360. 360
将(6) 式变形为:
ln p s =
-+ln p
T +C 273. 15+C
(7)
0. 150. 450. 601. 051. 952. 40
0. 0780. 1190. 8510. 215
设b =ln p ′=-别影响ln p ′和--273. 15+C
, 由于盐的存在分
-0. 056-0. 080-0. 119
0. 2270. 2850. 000
273. 15+C
, 盐的存在使ln p ′减小,
-0. 110-0. 095-0. 1710. 150
0. 1500. 230
-0. 440-0. 0250. 109
-0. 040
273. 15+C
增大, 而两者的影响将相互有所抵消,
故假设盐浓度对b 的影响可以忽略。又由于应用在
无盐情况下, 应符合Antoine 方程ln p s =A -,
T +C
故b =A 。
3 饱和蒸汽压方程在含盐相平衡中的
应用
, 本(据8, (s ) 3s s
φi =x i y i p i φi exp y i p^
RT
3
3
3
在数据处理时发现的值与盐浓度c 的关系成二次方关系。因此令
(8) K =A 1c 2+B 1c +C 1用线性最小二乘法可以回归出参数A 、B 11
的值, 见表4。56计算结果可见, 表4 回归参数
T ab. 4 Optimized p arameters of the vapor pressure mod 2
el of the one 2salt solution
体系甲醇-醋酸钠水-硫酸钠
A 1-1. 32-0. 76
B 1
C 1
(9)
式中, x i 3为i 组分的液相无盐基分率; y i 为i 组
分的汽相分率; γi 为i 组分的活度系数; P 为系统压力, Pa ; R 为气体通用常数, J/(m ol. K ) ; T 为系统温度, K ; V i 为i 组分在温度T 时液相的摩尔体积, m /m ol ; p i 为特殊组分(单一溶剂盐溶液) 的蒸汽
3
s
3
22. 2813. 42
3626. 553816. 44
压, Pa 。由式(6) 蒸汽压模型计算; φ^i 为i 组分的逸度系数; φ^i 为特殊组分在p i 、系统温度T 下的汽相φφ逸度系数。^i 、^s i 由维里方程计算。分别用二个局部组成活度系数模型Wilson 、NRT L 方程来关联三元体系VLE 数据。根据相平衡关系式(9) , 以活度系数相对误差为目标函数, 用阻尼最小二乘法, 优化得Wilson 、NRT L 方程的最佳配偶参数见表6。关联的结果见表7。
表7 优化所得Wils on 、NRT L 方程的最佳配偶参数 T ab. 7 Optimized p arameters of the equ ations
of Wilson and NRT L
W ils on 方程W (1) 647. 9817
W (2) 413. 7069
W (1)
NRT L 方程W (2)
3
注:C 1为Antoine 方程中的参数B
s
3
s
3
表5 甲醇-醋酸钠体系的饱和蒸汽压关联结果 T ab. 5 Fitting results of the vapor pressures of
meth anol -sodium acetate system
盐浓度c
/(m ol ・kg -1)
相对误差(ΔP/P 实验×100%)
75℃-0. 1050. 1510. 1550. 2200. 4510. 322
55℃0. 147-0. 8900. 4130. 140
60℃-0. 2710. 150-0. 678-0. 510
65℃0. 1610. 2680. 4700. 5300. 4300. 150
70℃0. 0050. 071-0. 262-0. 163-0. 075-0. 275
0. 25940. 51800. 77891. 05431. 28261. 3840
-0. 099-0. 405-0. 109-0. 720
α
0. 45
-485. 19071457. 0774
118四川大学学报(工程科学版)
表8 醋酸(1) -水(2) -硫酸钠汽液平衡实测数据(1. 013×105Pa ) 及关联误差
T ab. 8 Fitting results and the experimental V LE d ata of acetate acid (1) -w ater(2) -sodium sulfate 盐浓度c
平衡温度
/℃100. 48100. 53100. 80107. 52104. 97100. 52100. 53100. 51100. 70100. 88102. 30102. 81104. 02104. 81102. 45102. 80104. 09102. 78101. 50102. 16101. 55102. 3170
x 13
y 1
第34卷
W ils on DT 0. 184-0. 027-0. 0970. 2550. 3310. 225-0. 0270. 2170. 1480. 0040. 9430. 7730. 9610. 2951. 0930. 9480. 9981. 4341. 2980. 8591. 4080. 681
DY -0. 0030-0. 01110. 0001-0. 01650. 0109-0. 0023-0. 01120. 0017-0. 0003-0. 0118-0. 00040. 01080. 0008-0. 01170. 01600. 0. 0. 0. 0066-0. 00040. 01940. 02040. 01730. 00690. 00990. 0094
DT 0. 132-0. 099-0. 1630. 2440. 4400. 172-0. 0990. 1650. 076-0. 0620. 9140. 8061. 0580. 1281. 3940. 8761. 2180. 9261. 3681. 2260. 8061. 3560. 680
NRT L
DY -0. 0022-0. 0119-0. 0017-0. 00480. 0215-0. 0015-0. 01200. 0024-0. 0011-0. 0141-0. 00160. 01220. 0066-0. 00140. 01470. 01630. 02310. 01150. 0059-0. 00220. 01870. 01870. 01660. 00770. 01070. 0096
-1
) /(m ol ・kg 溶剂
0. 050. 050. 050. 050. 050. 100. 100. 150. 150. 150. 150. 150. 150. 150. 300. 300. 300. 450. 750. 751. 051. 051. 201. 201. 65
0. 03330. 07130. 11650. 55770. 41740. 03330. 07130. 03290. 07060. 11380. 16920. 23440. 31500. 41060. 16920. 2344031500. 16920. 07060. 11380. 003270. 0327
0. 02020. 03460. 06980. 38490. 28480. 02090. 03450. 02460. 04500. 05640. 09630. 14360. 18530. 24630. 11270. 14770. 20180. 10950. 0. 0. 0. 08860. 06260. 02920. 0327
平均误差
由关联结果可见, 单一溶剂盐溶液的模型可成
功地应用在含盐汽液相平衡的计算中。
参考文献:
[1]王守玉, 蔡成良. 乙酸甲酯-甲醇含盐体系汽液平衡[J].
4 结 论
本文测定了甲醇-醋酸钠、水-硫酸钠体系的饱和蒸汽压和水-醋酸-硫酸钠的汽液相平衡数据, 提出了单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的计算方法, 结果表明该方法拟合出的单一溶剂盐溶液的蒸汽压值与本文实测值的平均相对误差为0. 30%(甲醇-醋酸钠) 和0. 18%(水-硫酸钠) , 并成功地应用在含盐溶液的相平衡计算中, 因此, 该计算方法是可行的。该方程把含盐溶剂的饱和蒸汽压当作温度和盐浓度的函数, 较为合理, 方程参数少, 计算方便。所得的方程参数可在多元含盐溶液的汽液平衡计算中得以应用。
石油化工,1993,22(7) :444～450.
[2]陈新志, 侯虞钧. 含盐体系汽液平衡测定和关联[J].化工
学报,1991,42(1) :114～118.
[3]罗大忱, 赵丽娟, 虞大江. 含盐有机溶剂饱和蒸汽压的测
定与关联[J].化学工程,1989,17(5) :68～71.
[4]李伯耿, 骆有寿, 朱自强. 含盐汽液平衡的状态方程法研
究———单一溶剂盐溶液饱和蒸汽压的测定及关联[J].化工学报,1986,37(1) :51～57.
[5]马沛生. 石油化工基础数据手册(续编) [M].北京:化学
工业出版社,1993.
[6]卢焕章. 石油化工基础数据手册[M].北京:化学工业出
版社,1982.
(编辑 张凌之)