unifac法估算甲烷在常三柴油中的高压溶解度

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1、UNIFAC法估算甲烷在常三柴油中的高压溶解度UNIFAC法估算甲烷在常三柴油中的高压溶解度王一平张国建黄群武刘卫兵（天津大学化工学院天津300072）摘要：为了满足富氢气氛下煤直接液化基础数据的需要，选择大港常三柴油做溶剂，利用自建的循环法测定气体高压溶解度试验装置，测定了甲烷在柴油中的高压溶解度数据（273.45～293.75K，1.79～8.06MPa），利用n-d-M-LP法计算了柴油的平均结构，应用UNIFAC方程估算同条件下的溶解度值，结果估算值与实验值的平均相对误差为3.36％，满足数据缺乏下的估算要求。关键词：甲烷；溶解度；UNIFAC法；n-d-M-LP法Calc

2、ulationonthesolubilityofMethaneinatmosphericNO.3dieseloilunderhighpressureswithUNIFACmethodWangYiping,ZhangGuojian,HuangQunwu,LiuWeibing(SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,Tianjin,300072)Abstract:Inordertomeettherequirementforbasicdataofcoaldirectliquefactioninhydrogen-

3、richgas,dataonthehigh-pressuresolubilityofmethaneinatmosphericNO.3dieseloilofDaGangwerecollectedundertheconditionsoftemperaturefrom273.45Kto293.75Kandpressurefrom1.79MPato8.06MPawithaself-establishedapparatusthatmeasuredthesolubilityinthecircularway.Theaveragestructuralparametersofdieseloilwer

4、ecalculatedwithn-d-M-LPmethod.ThesolubilityvaluescalculatedunderthesameconditionwithUNIFACshowedthattheaveragerelativeerrorstotheexperimentalvalueswere3.36%andUNIFACmethodwasfeasible.Keywords:methane;solubility;UNIFACmethod;n-d-M-LPmethod1引言煤直接液化工艺大多以氢气为反应气，制氢成本高达总投资的30％以上[1]。以来源广、廉价的甲烷等富氢气体代替

5、氢气作为反应气的研究越来越引起世界各国研究人员的重视[2]。煤直接液化过程所用溶剂油可分为长链烷烃、环烷烃和芳烃[3]。根据相似相溶的原理，本文采用常三柴油为溶剂，通过实验测得甲烷气体在常三柴油中的高压溶解度数据，在此基础上，探索UNIFAC基团贡献模型对甲烷在常三柴油中的高压溶解度进行预测的可能性。2实验2.1试剂甲烷由四川鸿鹤精细化工股份有限公司生产，纯度为99.99％；溶剂为大港常三柴油，其物性数据见表1。表1常三柴油物性数据Table.1physicalpropertyofatmosphericNO.3dieseloil分子量（M)密度(EMBEDEquation.3)折光

6、率(EMBEDEquation.3)266.00.84391.47212.2仪器整个测定系统由高压气液平衡部分和常压液相分析部分组成。(1)高压气液平衡系统如图1（a）所示，主要由低温恒温槽、高压平衡釜、液体循环泵、甲烷气源、液相取样器，以及压力和温度传感器采集系统组成。恒温槽温度控制精度为±0.2℃,压力传感器精度为0.1级，高压平衡釜体积为2400ml，取样器体积为26.65ml。(2)常压液相分析系统如图1(b)所示,主要由取样器、闪蒸罐、排水系统、体积计量器及管道阀门组成。EMBEDAutoCAD.Drawing.172.3实验步骤气体溶解平衡：检验系统的气密性后，启动低温

7、恒温槽，调节温度控制系统，使系统温度稳定在实验所需温度；用甲烷置换系统3次，将脱气的柴油从进样罐加入釜内；打开气源，加压至所需压力，启动搅拌器和液体循环泵，直到压力在30分钟内不发生变化，记下此时压力，即相平衡压力。关闭循环泵和取样器两端阀门，进行常压分析。液相常压分析：缓慢打开阀门，待闪蒸10min后，慢慢旋开阀门，使气相通过排水系统，用体积计量器测定排出水的体积，即取样器中溶剂所溶解甲烷体积，记下此时室温和大气压力。卸下闪蒸罐，表面擦净后用分析天平称量质量，减去最