脂肪酸酯汽液相平衡實(shí)驗(yàn)及分子模擬研究.pdf

1、生物柴油是一種可再生的、清潔的柴油替代品，其主要組分脂肪酸酯的汽液相平衡數(shù)據(jù)對(duì)其分離設(shè)計(jì)及模擬優(yōu)化至關(guān)重要。目前對(duì)于生物柴油主要成分脂肪酸甲酯的汽液相平衡實(shí)驗(yàn)與分子模擬研究還比較缺乏，開(kāi)展脂肪酸酯類的汽液相平衡研究為生物柴油的高值化精制分離及優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝條件奠定重要基礎(chǔ)。
　　本文選擇十四酸甲酯和十六酸甲酯這兩種生物柴油的主要組成成分作為研究對(duì)象，使用改進(jìn)的Othmer平衡釜測(cè)定了0.5kPa、1.0kPa和1.4kPa下二元體系

2、的汽液相平衡數(shù)據(jù)。所測(cè)定的汽液相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)了Herington、Van Ness及Wisniak三種熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)，證明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。
　　論文采用Wilson模型和NRTL模型對(duì)三組減壓條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，并采用UNIFAC模型和修正的UNIFAC(Dortmund)模型進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，四種熱力學(xué)模型的計(jì)算值均與實(shí)驗(yàn)值很好的吻合。與其它三個(gè)模型相比，NRTL模型的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的吻合度最好。NRTL

3、模型的預(yù)測(cè)值汽相組成y1和溫度T與實(shí)驗(yàn)值之間的最大平均偏差分別為0.0063和0.50K。而Dortmund模型與其它三個(gè)模型相比，其擬合度則略差。Dortmund模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所測(cè)值之間的汽相組成y1和溫度T的最大平均偏差分別為0.0220和1.42K。在0.5kPa下，四個(gè)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性較1.0和1.4kPa這兩個(gè)壓力下略差。從工程分離設(shè)計(jì)的要求考慮，四個(gè)模型均可用于減壓條件下十四酸甲酯和十六酸甲酯二元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)

4、關(guān)聯(lián)或預(yù)測(cè)。
　　本文嘗試采用分子模擬的方法對(duì)脂肪酸甲酯類的汽液相平衡關(guān)系進(jìn)行模擬。模擬使用Towhee分子模擬軟件，選用了TraPPE-UA力場(chǎng)。純組分的模擬采用NVT-Gibbs系綜，模擬計(jì)算了乙酸甲酯、丙酸甲酯和十六酸甲酯從而驗(yàn)證了汽液平衡分子模擬方法的有效性。二元體系的模擬采用NpT-Gibbs系綜，模擬了乙酸甲酯-丙酸甲酯和十四酸甲酯-十六酸甲酯體系的汽液相平衡，并作出T-x-y相圖來(lái)表征汽液平衡關(guān)系。模擬結(jié)果表明，純組