探析高压下甲烷在柴油类混合溶剂中的溶解度测定与计算

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1、天津大学硕士学位论文高压下甲烷在柴油类混合溶剂中的溶解度测定与计算姓名：张国建申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王一平20070601摘要随着我国经济持续、高速增长，我国已是能源大国，石油安全已处于能源战略的核心地位。我国丰富的煤炭资源，使煤直接快速液化工艺成为缓解能源紧缺的有效途径。在煤直接液化的各项成本中，制氢占12一13％，占液化产物总成本的30％左右。本文采用来源广、价格低的甲烷代替氢，研究甲烷在油品中的溶解度，为富氢气氛下煤快速液化提供基础数据。本文首先自建了测定高压下气体溶解度的实验装置并验证了该装置的可靠性。结合煤直接液化的溶剂要求，选择

2、常三柴油、四氢化萘、四氢呋喃为混合溶剂，准确测定了甲烷在其中的溶解度数据。并分析实验温度、压力、溶剂组成对溶解度的影响。其次，对甲烷的高压溶解度进行计算。气液平衡计算需要各物质的物性数据，由于柴油组分的复杂性，本文以单流体理论，将柴油视为一种虚拟的纯物质，结合柴油基团特征，利用n．d-M—LP法确定其基团的种类和数目，并利用Constantinou-Gani法估算柴油的特性参数。(1)选择Peng．Robinson状态方程的两种不同混合规则对甲烷．柴油、甲烷．四氢化萘．柴油、甲烷．四氢呋喃．柴油物系的气液平衡数据进行了拟合计算。计算结果表明：Peng．Robi

3、nson状态方程对实验物系拟合较好，适合非极性、极性物系气液平衡计算。(2)用建立在UNIFAC法基础上的Sander参考溶剂法，对甲烷．柴油、甲烷．四氢化萘．柴油物系的气液平衡进行估算。结果表明：甲烷．柴油以及甲烷．四氢化萘(w=16．7％)．柴油物系估算较好，但随着四氢化萘在体系中的质量含量升高，甲烷．四氢化萘(w--40．0％)．柴油物系估算效果差，实验证明在实验条件范围内，Sander参考溶剂法不适合甲烷．纯四氢化萘物系估算。综上所述，计算中处理柴油的方法，可以解决该类复杂物系的气液平衡计算问题，为煤直接液化工艺计算富氢气体在其它溶剂油中的溶解度，提供

4、了一种方法。关键词：甲烷，溶解度，气液平衡，n．d．M．LP法，Constaatinou-Gani法ABSTRACTWiththesustainableandrapiddevelopmentofnationaleconomy,Chinaisabigenergycountryandoilsecurityisbeing011thecorepositionofChineseenergystrategy．Limitedgrowthsinpetroleumsupplyandunevenpetroleummarkethavebeingbroughtasignificant

5、gapbetweensupplyanddemandofliquidfuel．Directliquefactionofcoalwillbecomeaviableoptionfortheproductionoffuelwithabundantlow-rankcoalsinChina．Duepartlytothat12％13％inallthecosts．andabout30％ofthecostsofproductsthroughdirectcoalliquefactionareinhydrogengeneration，theuseofmethaneindirectc

6、oalliquefactionhasbeengivenseriousconsideration．Thedeterminationandstudyonthesolubilityofmethaneinoilwillbeofvalueintheuseofmethaneincoalliquefactionprocess．AsetofexperimentapparatusfordetermininggassolubilityinliquidsathighpressuresWasdesignedandestablished．Thereliabilityofitwascon

7、firmedwithliteraturedata．Accordingtotherequirementofthedirectcoalliquefaction,atmosphericNO．3dieseloilanditmixingwithtetrahydronapthaleneandtetrahydrofuranwereselectedassolventsseparately．Thesolubilityofmethaneindifferentkindsofmixedsolventathighpressureswasmeasuredexactly,andtheeff

8、ectsoftheexperiment