N-甲酰吗啉-苯体系无限稀释活度系数的推算

马毅（山西省潞安集团煤化工产业发展管理处，山西长治 046000）

N-甲酰吗啉-苯体系无限稀释活度系数的推算

马毅
（山西省潞安集团煤化工产业发展管理处，山西长治 046000）

本文介绍了三种计算二元体系无限稀释活度系数推算的方法，并分别利用这三种方法计算了苯-N-甲酰吗啉（N FM）体系无限稀释活度系数。结果表明，W ilson方程和N RTL方程计算法能较好地用于该体系，而活度系数方程计算法适用于近似的计算。

苯；N-甲酰吗啉；无限稀释活度系数

1 引言

苯是重要的化工原料，是合成纤维、塑料、橡胶等产品的基本原料，主要来源于焦化和炼油［1］。随着化学工业技术的不断发展，苯产品颇受国内外化工界的青睐，因此对其生产工艺条件研究的报道很多。目前，苯的分离技术有日本甲烷制苯技术［2］、甲苯脱烷基制苯［3］、环丁砜抽提蒸馏制苯工艺［4］和精馏抽提制苯［5］等。其中，采用N-甲酰吗啉（NFM）萃取精馏制苯的工艺已经被广泛采用，其工艺关键在于苯的分离问题［6］，因此，对其分离体系性质的研究就显得尤为重要。

在萃取精馏分离过程中，无限稀释活度系数是较重要的数据，用它可确定活度系数的常数值，对于溶剂选择以及二元系形成共沸体系的判断等都有着重要的作用［7］，为此，对苯-NFM体系的无限稀释活度系数进行了推算。

2 无限稀释活度

无限稀释活度系数可用来确定活度系数式的常数。此外还可用于萃取蒸馏、恒沸蒸馏和液液萃取等，对于所谓过程溶剂的选择，二元系形成恒沸条件的判断，液-液体系的互溶性的判断等，它也是不可缺少的量。

对于二元系，组分1和组分2的无限稀释活度系数定义如下。

使用天津大学的汽液平衡数据测定仪，在等压（101.3kpa）的条件下，测定苯（1）—NFM（2）二元体系的汽液平衡数据，以及按上式计算汽液平衡数值列于表1中。

2.1 Wilson方程关联计算

Wilson方程［8］计算二组分无限稀释活度系数方程为：

表1 苯（1）—NFM（2）体系VLE数据

将表1数据代入Wilson方程，计算苯-NFM二元体系的Wilson方程参数为：

2.2 无限稀释活度系数方程计算

图1 沸点数据的△T/X1X2与X1的关系

代入式（2-9）（2-10）式中得：

两组分的饱和蒸汽压利用Antoine方程［10］计算式和Antoine常数如下：

表2 Antoine方程常数表

代入式（2-11）（2-12）式得：

将所得结果代入方程（2-7）（2-8）可得：

2.3 NRTL方程关联计算

对于二元体系，NRTL方程［11］活度计算式如下：

则无限稀释活度系数表达式为：

NRTL方程参数如下：

3 结果和讨论

通过上面三种不同的方法进行了苯-NFM二元体系无限稀释活度系数的计算，计算结果如表3所示。

表3 三种方法计算得到的无限稀释活度系数

活度系数是指使组分的浓度符合若干物理化学定律的校正系数，其反映了有效浓度和实际浓度的差异。从计算结果可以看出，Wilson方程和NRTL方程关联的方法计算得到的无限稀释活度系数与推荐值较接近，能较好地应用于该体系来推算无限稀释活度系数。而活度系数方程计算法与推荐值存在着一定的偏差，这主要是因为在计算过程中的简化以及外推法获得端点值所带来的误差，该方法可作为一种近似的方法来计算体系的无限稀释活度系数。

4 结论

利用三种不同的方法计算了苯-NFM二元体系的无限稀释活度系数，计算结果表明，Wilson方程和NRTL方程关联的方法能较好地用于该体系，而活度系数方程计算法适用于近似的计算。

符号说明

[1]吕国志,叶煌.国内焦化粗苯加工发展趋势[J].燃料与化工,2006,37(1):35-38.

[2]李雅丽.日本甲烷制苯技术最新动态[J].石油化工技术与经济,2015(3):14.

[3]柳民极.甲苯脱烷基制苯[J].石油炼制与化工,1990(9):22-27.

[4]李炜.环丁砜抽提蒸馏制苯工艺的工业应用[J].炼油技术与工程,2006,36(5):16-19.

[5]丁志忠.精馏抽提制苯工艺的影响因素探讨[D].天津:天津大学,2006.

[6]严才成,曾旭,黄超明,等.N-甲酰吗啉在萃取精馏法焦化苯精制新工艺中的应用[J].天然气化工,2010,35(6):64-67.

[7]刘洪勤.无限稀释活度系数的应用与测定[J].化学工业与工程，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]小岛和夫.化工过程设计的相平衡[M].北京：化学工业出版社,1977:59-63.

[10]熊杰明,张丽萍.N-甲酰吗啉与苯的二元等压气液平衡[J].化工学报,2007,58(5):1087-1090.

[11]傅吉全.特殊体系的相平衡和精馏模拟计算[M].北京:中国石化出版社,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

马毅（1983-），男，山西长治人，本科，化工分析工技师，研究方向：大型煤化工化验分析方面。