论文部分内容阅读
近年来,离子液体作为新型的“绿色溶剂”,受到了越来越多的关注,其可设计性使离子液体种类繁多,依靠实验筛选耗时长成本高,UNIFAC模型是目前应用较为广泛的热力学模型之一,依靠有限的实验数据,能够获得较为可靠的热力学数据,对于实际工作能起到一定的指导作用。本文主要探究了CO和H2低温高压条件下在离子液体中的气液相平衡关系。根据从文献中收集的CO和H2在不同温度下,不同离子液体中的溶解度数据,分别拟合出了5种和4种CO、H2与离子液体基团的UNIFAC相互作用参数。为了验证UNIFAC模型在低温(273.2K以下)条件下的适应性,本文在温度为243.2K-333.2K,压力高达6MPa的条件下,分别测定了CO在纯离子液体[BMIM][BF4].[OMIM][BF4].[OMIM][Tf2N]以及50wt%[OMIM][BF4]+50wt%[OMIM][Tf2N]中的溶解度;H2在纯离子液体[EMIM][BF4].[BMIM][BF4]、[OMIM][Tf2N],以及混合离子液体[EMIM][BF4](2)+[OMIM][Tf2N](3)和[BMIM][BF4](2)+[OMIM][Tf2N](3)(w3=0.2,0.5,0.8)中的溶解度。结果发现,在高温和低温(273.2K以下)条件下,UNIFAC对于纯离子液体和混合离子液体中CO和H2的溶解度都能够很好的进行预测,并且温度越低压力越高,CO的溶解度越大,而氢气表现为逆溶解性,温度越高压力越大,溶解度越大。本文还探索了CO、H2的溶解度与离子液体结构性能之间的关系,实验值和UNIFAC预测值都能较好的吻合。在293.2K下,CO的亨利常数和CO对CO2的选择性大致呈现出相同的趋势,即对CO溶解度大的离子液体,通常CO对CO2的选择性较小。H2在离子液体中的溶解度随着阳离子碳链上碳原子个数的增加而增大,但是和CO不同,H2在不同离子液体中的亨利常数及选择性表现出了相反的趋势。对于CO/CO2和H2/CO2体系,在混和离子液体中的亨利常数和选择性都介于它们分别在纯离子液体中的数值。本文还进一步研究了CO(H2)对CO2的选择性受温度的影响,低温不但利于提高它们的选择性,而且还能提高CO2的溶解度,这也解释了对气体分离要求非常严格的著名的低温甲醇洗过程,为什么要在低温下操作的原因。