馬毅（山西省潞安集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理處，山西長治 046000）

N-甲酰嗎啉-苯體系無限稀釋活度系數(shù)的推算

馬毅
（山西省潞安集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展管理處，山西長治 046000）

本文介紹了三種計算二元體系無限稀釋活度系數(shù)推算的方法，并分別利用這三種方法計算了苯-N-甲酰嗎啉（N FM）體系無限稀釋活度系數(shù)。結(jié)果表明，W ilson方程和N RTL方程計算法能較好地用于該體系，而活度系數(shù)方程計算法適用于近似的計算。

苯；N-甲酰嗎啉；無限稀釋活度系數(shù)

1 引言

苯是重要的化工原料，是合成纖維、塑料、橡膠等產(chǎn)品的基本原料，主要來源于焦化和煉油［1］。隨著化學(xué)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，苯產(chǎn)品頗受國內(nèi)外化工界的青睞，因此對其生產(chǎn)工藝條件研究的報道很多。目前，苯的分離技術(shù)有日本甲烷制苯技術(shù)［2］、甲苯脫烷基制苯［3］、環(huán)丁砜抽提蒸餾制苯工藝［4］和精餾抽提制苯［5］等。其中，采用N-甲酰嗎啉（NFM）萃取精餾制苯的工藝已經(jīng)被廣泛采用，其工藝關(guān)鍵在于苯的分離問題［6］，因此，對其分離體系性質(zhì)的研究就顯得尤為重要。

在萃取精餾分離過程中，無限稀釋活度系數(shù)是較重要的數(shù)據(jù)，用它可確定活度系數(shù)的常數(shù)值，對于溶劑選擇以及二元系形成共沸體系的判斷等都有著重要的作用［7］，為此，對苯-NFM體系的無限稀釋活度系數(shù)進(jìn)行了推算。

2 無限稀釋活度

無限稀釋活度系數(shù)可用來確定活度系數(shù)式的常數(shù)。此外還可用于萃取蒸餾、恒沸蒸餾和液液萃取等，對于所謂過程溶劑的選擇，二元系形成恒沸條件的判斷，液-液體系的互溶性的判斷等，它也是不可缺少的量。

對于二元系，組分1和組分2的無限稀釋活度系數(shù)定義如下。

使用天津大學(xué)的汽液平衡數(shù)據(jù)測定儀，在等壓（101.3kpa）的條件下，測定苯（1）—NFM（2）二元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，以及按上式計算汽液平衡數(shù)值列于表1中。

2.1 Wilson方程關(guān)聯(lián)計算

Wilson方程［8］計算二組分無限稀釋活度系數(shù)方程為：

表1 苯（1）—NFM（2）體系VLE數(shù)據(jù)

將表1數(shù)據(jù)代入Wilson方程，計算苯-NFM二元體系的Wilson方程參數(shù)為：

2.2 無限稀釋活度系數(shù)方程計算

圖1 沸點數(shù)據(jù)的△T/X1X2與X1的關(guān)系

代入式（2-9）（2-10）式中得：

兩組分的飽和蒸汽壓利用Antoine方程［10］計算式和Antoine常數(shù)如下：

表2 Antoine方程常數(shù)表

代入式（2-11）（2-12）式得：

將所得結(jié)果代入方程（2-7）（2-8）可得：

2.3 NRTL方程關(guān)聯(lián)計算

對于二元體系，NRTL方程［11］活度計算式如下：

則無限稀釋活度系數(shù)表達(dá)式為：

NRTL方程參數(shù)如下：

3 結(jié)果和討論

通過上面三種不同的方法進(jìn)行了苯-NFM二元體系無限稀釋活度系數(shù)的計算，計算結(jié)果如表3所示。

表3 三種方法計算得到的無限稀釋活度系數(shù)

活度系數(shù)是指使組分的濃度符合若干物理化學(xué)定律的校正系數(shù)，其反映了有效濃度和實際濃度的差異。從計算結(jié)果可以看出，Wilson方程和NRTL方程關(guān)聯(lián)的方法計算得到的無限稀釋活度系數(shù)與推薦值較接近，能較好地應(yīng)用于該體系來推算無限稀釋活度系數(shù)。而活度系數(shù)方程計算法與推薦值存在著一定的偏差，這主要是因為在計算過程中的簡化以及外推法獲得端點值所帶來的誤差，該方法可作為一種近似的方法來計算體系的無限稀釋活度系數(shù)。

4 結(jié)論

利用三種不同的方法計算了苯-NFM二元體系的無限稀釋活度系數(shù)，計算結(jié)果表明，Wilson方程和NRTL方程關(guān)聯(lián)的方法能較好地用于該體系，而活度系數(shù)方程計算法適用于近似的計算。

符號說明

[1]呂國志,葉煌.國內(nèi)焦化粗苯加工發(fā)展趨勢[J].燃料與化工,2006,37(1):35-38.

[2]李雅麗.日本甲烷制苯技術(shù)最新動態(tài)[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2015(3):14.

[3]柳民極.甲苯脫烷基制苯[J].石油煉制與化工,1990(9):22-27.

[4]李煒.環(huán)丁砜抽提蒸餾制苯工藝的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2006,36(5):16-19.

[5]丁志忠.精餾抽提制苯工藝的影響因素探討[D].天津:天津大學(xué),2006.

[6]嚴(yán)才成,曾旭,黃超明,等.N-甲酰嗎啉在萃取精餾法焦化苯精制新工藝中的應(yīng)用[J].天然氣化工,2010,35(6):64-67.

[7]劉洪勤.無限稀釋活度系數(shù)的應(yīng)用與測定[J].化學(xué)工業(yè)與工程，1995,12(1):14-20.

[8] Wilson G M. A New Expression for the Excess Free Energy of Mixing. J. Am. Chem. Soc,1964,86(2):127-130.

[9]小島和夫.化工過程設(shè)計的相平衡[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1977:59-63.

[10]熊杰明,張麗萍.N-甲酰嗎啉與苯的二元等壓氣液平衡[J].化工學(xué)報,2007,58(5):1087-1090.

[11]傅吉全.特殊體系的相平衡和精餾模擬計算[M].北京:中國石化出版社,2002:12-13.

Calculation of the Activity Coefficients Infinite Dilution in Binary System of Benzene-N-Formylmorpholine

MA Yi
(Shanxi Lu'an Group coal chemical industry management offi ce, Shanxi Changzhi 046000)

The paper presents three methods to calculate the activity coefficients at infinite dilution of binary system, which applied to describe the Binary system of benzene-N-formylmorpholine. The results show that the methods of Wilson and NRTL equations are suitable to the system, but activity coefficient equation is fit to approximate calculation.

Benzene, N-Formylmorpholine，Activity Coefficients at Infinite Dilution

TQ253

A

2096-0387（2015）01-0060-03

馬毅（1983-），男，山西長治人，本科，化工分析工技師，研究方向：大型煤化工化驗分析方面。