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通过热化学方法对热裂解所得的生物油进行品味提升及精制处理,使生物油有望成为柴油等动力燃油的理想替代品。目前,生物油的分离精制研究处于初级阶段,如何对生物油提质改性和精制成为利用生物质能源的关键环节。生物油的主要成分包括水、乙酸、糠醛、羟基丙酮等,是有机合成、医药工业的重要原料和合成精细化学品的重要中间体。本文选择NRTL-HOC和UNIQUAC-HOC模型对水(1)-乙酸(2),水(1)-糠醛(3),乙酸(2)-糠醛(3)三个二元体系各压强下的相平衡数据进行了关联,根据二元相互作用参数推算出水(1)-乙酸(2)-糠醛(3)三元体系101.33kPa下的汽液相平衡数据,并对其共沸精馏过程进行了模拟。
对于水(1)-乙酸(2)-糠醛(3)体系及相关二元体系,考虑汽相的非理想性及缔合现象,采用Hayden-OConnell方程计算汽相的逸度系数;考虑液相的非理想性及水-糠醛液相存在部分互溶现象,采用NRTL、UNIQUAC方程计算液相的活度系数。采用以最大似然原理为基础的最小二乘法分别关联了:水(1)-乙酸(2)二元体系26.67、33.33、53.33、66.66、100.00、101.33、273.32kPa下的汽液平衡数据;水(1)-糠醛(3)二元体系20.00、40.00、80.00、94.60、101.33、605.10、769.85、964.03kPa下的汽液平衡数据;乙酸(2)-糠醛(3)二元体系49.34、88.98、101.33kPa下的汽液平衡数据。通过模型参数推算出的计算值与文献值基本吻合。其中,NRTL-HOC模型和UNIQUAC-HOC模型计算出的101.33kPa下水(1)-乙酸(2)二元体系平衡温度的平均绝对偏差分别为0.27K和0.37K,水汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0080和0.0096;计算出的101.33kPa下水(1)-糠醛(3)二元体系平衡温度的平均绝对偏差分别为0.55K和0.50K,水汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0116和0.0079;计算出的101.33kPa下乙酸(2)-糠醛(3)二元体系平衡温度的平均绝对偏差分别为0.14K和0.15K,水汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0047和0.0049。
根据拟合得到的NRTL-HOC模型和UNIQUAC-HOC模型的二元相互作用参数,对水(1)-乙酸(2)-糠醛(3)三元体系101.33kPa下的汽液相平衡数据进行推算,计算结果与文献值吻合较好。其中NRTL-HOC和UNIQUAC-HOC模型平衡温度的计算值与实验值的平均绝对偏差分别为0.39K和0.42K;水汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0177和0.0103;乙酸汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0107和0.0084;糠醛汽相组成的平均绝对偏差分别为0.0086和0.0028。
根据UNIQUAC-HOC模型的二元相互作用参数,利用软件绘出了水(1)-乙酸(2)-糠醛(3)三元体系101.33kPa下的剩余曲线图,结合剩余曲线图,对该三元非均相共沸体系进行了精馏过程模拟,结果表明选择的模型适用于该体系,得到的二元相互作用参数准确可靠,求得的工艺参数对该三元非均相共沸精馏过程的设计和操作均有指导作用。