用分子模擬的方法研究萃取劑的選擇問題與驗證.pdf

1、萃取劑的選擇問題是萃取精餾過程開發(fā)的首要問題。本文使用分子模擬的方法探索萃取劑分子與待分離物系分子間相互作用，試圖以分子間相互作用能和待分離二組分分子與萃取劑分子間混合能的差值大小評價萃取劑的優(yōu)劣。同時對常用萃取劑建立數(shù)據(jù)庫以熱力學 NRTL方程計算萃取劑分離特定二元物系時的選擇性，以對比分子模擬模型的計算結(jié)果。并且使用不同萃取劑對萃取精餾分離甲醇-乙酸甲酯的過程進行了流程模擬驗證。
　　首先，本文以量子力學模擬的方法計算兩分子間

2、的相互作用能。計算結(jié)果表明氟化氫與水分子間相互作用能處在101 kcal/mol數(shù)量級，而苯胺和苯、苯胺和環(huán)己烷、NMP和苯、NMP和環(huán)己烷、苯酚和苯、水和苯、水和環(huán)己烷等分子間相互作用能均處在100 kcal/mol數(shù)量級。新戊烷和苯分子間相互作用能處在10-1 kcal/mol數(shù)量級，丙烷和正丁烷分子間相互作用能處在10-2 kcal/mol數(shù)量級。因而初步判斷大部分萃取劑分子與與待分離組分分子間相互作用能處在100 kcal/mo

3、l數(shù)量級范圍內(nèi)。
　　然后，使用分子力學模擬的方法計算待分離兩組分分子與萃取劑分子間的混合能，并以兩個混合能的差值大小來評價萃取劑。同時使用熱力學NRTL方程計算萃取劑的選擇性作為模型結(jié)果的對比。以苯-環(huán)己烷體系為例，采用分子力學模擬的方法計算了一元醇類、一元羧酸類和常用的萃取劑和幾種離子液體分子間的混合能，同時計算不同萃取劑的選擇性以驗證模型結(jié)果。對比結(jié)果表明選擇性與混合能差值基本呈線性關系，選擇性隨混合能差值的增大而增大。