乙酸-乙醇汽液平衡数据的测定与关联

第29卷第1期光谱实验Vol. 29, No. 12012年1月Chinese journal of spectroscopy LaboratoryJanuary,201 2乙酸-乙醇汽液平衡数据的测定与关联谷永庆①乔梅英河南科技学院化学化工学院河南省新乡市华兰大道东段453003)摘要用小型循环式汽液平衡金测定了常压下乙酸乙醇二元体系的汽液平衡数据,并用Wlon方程关联实验数据,利用 willson方程进行了汽液平衡数据计算,计算结果与实验值基本吻合。关键词乙酸;乙醇;汽液平衡;wlon方程中图分类号:O645.16文献标识码:B文章编号:10048138(2012)01-0529-031引言乙醇和乙酸都是常见的有机溶剂和精细有机合成的重要原料,例如乙醇是制取染料、涂料、洗涤剂等产品的原料,乙酸可合成医药如氯乙酸、乙酰水杨酸、乙酰苯胺等。目前国内外分离提纯乙醇和乙酸的方法有普通精馏、萃取精馏、化学分离方法等。本文主要测定了乙酸和乙醇的混合体系在常压条件下温度与组成之间的关系,研究了乙酸和乙醇混合体系常压平衡的特征和性质,为乙酸和乙醇体系的分离提供理论依据。本文实验测定用 Willson方程关联体系的汽液平衡数据,得到了wlon参数值,为精馏生产乙醇和乙酸提供必需的基础数据和计算模型[2-42实验部分2.1仪器与试剂汽液平衡釜(天津大学北方化工新技术开发公司);WYA-2W型阿贝折射仪(上海精密科学仪器有限公司)。乙酸(分析纯天津市德恩化学试剂有限公司);乙醇(分析纯洛阳市化学试剂厂)实验用水为去离子水。2.2绘制乙酸乙醇二元体系的折光率浓度校准曲线配制不同浓度的乙酸乙醇溶液,并用阿贝折射仪测定折光率平行测定3次,取其平均值数据如表1所示,并绘制折光率浓度校准曲线如图1所示。裒1乙酸乙醇体系折光率浓度(n=3)序号3乙醇含量(%1001.35521.36311.36651.3667①联系人,手机:(0)13598640749电话;(0373)3040148 E-mail hngyq@163cm作者简介:谷永庆(1977-),男,河南省沁阳市人,讲师硕士主要从事热力学方面的教学和研究工作收稿臼期:2011-10-31;接受日期:2011-11-18530光谱实验室第29卷2.3乙酸-乙醇二元体系汽液平衡相图的绘制实验采用小型循环汽液平衡装置在平衡釜内加入20-30mL无水乙醇打开冷却水接通电源,开始时加热电流为0.1A,5min后慢慢调到0.2A左右即可冷凝回流液控制在每秒2-3滴,稳定回流15mn左右建立平衡状态。达到平衡后,记录平衡温度,并用阿贝折射仪测其折光率,并在乙酸乙醇折光率校准曲线上查得相应的组成实验所得数据列于表2并绘制乙酸乙醇二元体系相图如图2所示,图中以温度为纵坐标,分别以乙酸的汽相组成(y)和液相组成(x)为横坐标由图可以看出,此体系为一般正偏差体系。亵2乙酸-乙醇体系汽液平衡数据序号I(C)序号t(C)78.500.4840.0750.5420.117101.840.7990.48087.490.1670.117106.860.6190.2610.800.71889.900.3330.170n23456112.780.820114.850.9750.8400.4080.200117.801.00092.39注—平衡温度x—乙酸液相摩尔分率y乙酸汽相摩尔分率,1.3681201.36413601.356乙含量图1乙酸-乙醇折光率-浓度校准曲线图2乙酸乙醇体系常压汽液平衡3汽液平衡数据关联3.1用非线性最小二乘法回归配偶参数A1、A2对于二元体系, Willson方程①表达式为7=(3+2+x<3+x+知a2 a,lny2=-n(x2+21x++1x1x1+2x2式中:y1、y2—分别为乙酸和乙醇的活度系数;x1、x2分别为乙酸和乙醇的液相组成;12、an-Wlon参数。根据表2中列出的汽液平衡数据,用非线性最小二乘法回归求取配偶参数λ12、l1,结果分别为:1.9231,0.79483.2计算乙酸-乙醇汽液平衡数据根据表2中液相组成,利用Wlon方程计算常压下汽液平衡数据并与实验值比较,结果列于第1期谷永庆等:乙酸乙醇汽液平衡数据的测定与关联531衮3乙酸乙醇体系LE计算值与实验值序号y(实验值)y(计算值)误差序号y(实验值)y(计算值)误差0.0060.0500.3250.3190.0370.4800.4880.1170.1140.6190.0010.7180.7090.0090.1420.8200.8150.1700.1670.8400.8321.0001.0000.2550.2480.007F点(y-yr)=0.0119从表3列出数据可以看出,最大误差为0.009,最小为0.00,误差的平方和为0.01189,计算数据与实验数据基本吻合,在缺乏乙酸乙醇二元体系汽液平衡数据时,可以利用Wlon方程进行计算4结论本文采用小型汽液平衡金测定了常压下乙酸乙醇二元体系汽液平衡数据该方法具有试剂用量少建立平衡快的特点,为乙酸和乙醇的分离提供了基础数据。选用wlon方程对上述二元体系汽液平衡数据进行关联,并计算出wlon参数,并由Willson方程计算出汽相组成,计算结果与实验值基本吻合,实验数据可用于化工生产的设计和优化参考文献1]张秋荣朱平华异丙醇异戊醇二元体系的汽液平衡数据测定及关联[门天津化工,2005,19(2);26-27[2]张秋荣朱平华.叔丁醇异戊醇二元体系的汽液平衡数据测定及关联[]山东化工,200534(5)1-2.[3]刘新刚气液平衡的测定及理论研究进展[门]化季推进剂与高分子材料,2005,3(4):45-48[4]马沛生,李永红,化工热力学[M]北京化学工业出版社,2010143-147[5]陈钟秀顾飞燕.化工热力学[M]北京:化学工业出版社,2001.90-97Determination and Relevance of Vapour Liquid Equilibrium Dataof Acetic Acid-Ethanol SystemGu Yong-Qing QIAo Mei-Ying(School of Chemistry and Chemical Engineering. Henan Institute of Science and Techmology. Xinxiang. Henan 453003,P.R. China)Abstract The vapour liquid equilibrium data of acetic acid-ethanol binary system were measuredby vapor-liquid equilibrium caldron in ordinary pressure, and the experimental date were correlated byWillson equation, then the date of vapor liquid equilibrium were calculated by Willson equation, andthe calculated results were basically consistent with experimental date.