油品中噻吩类化合物萃取脱硫过程相平衡研究

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汽车所排放的尾气导致了各种各样的危害,例如空气污染、农作物减产、建筑物破坏,已经逐渐成为了人们所关注的焦点。随着科学技术的快速发展和人们的环境保护意识的不断加强,世界上各个国家对于汽油和柴油中硫含量的限制越来越加严格,对于降低催化裂化柴油、汽油中的硫含量是非常必需的。经过数据统计研究表明,催化裂化汽油中的硫化物主要是以噻吩及其衍生物为主,其中噻吩及其衍生物含量多达90%以上。而对于柴油,其中的含硫化合物的80%以上都是噻吩,并且其中噻吩类物质70%以上都是以苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)为主。因此,对于汽油和柴油的脱硫,主要是针对噻吩类硫化物的脱除。萃取脱硫相对于加氢和氧化脱硫具有更温和的操作条件,很适合作为油品深度脱硫的前处理,本论文主要针对油品萃取脱硫过程中相关液液和固液相平衡进行研究,通过相关的实验装置和方法对噻吩类化合物的固液与液液相平衡(LLE)数据进行测定,并运用热力学模型对实验相平衡数据进行关联,为汽油和柴油中的噻吩类硫化物的分离和提纯提供相关的基础物性参数和模型。本论文的内容主要包括:1.在282.75-341.15 K温度范围内,使用自主设计与组装的激光固液动态平衡测定装置分别测定了二苯并噻吩在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、汽油、柴油、乙腈、乙醇、二乙二醇丁醚、正丙醇、正辛烷、二乙二醇、十氢萘、环丁砜、二甲基亚砜(DMSO)和丙酮等溶剂中的溶解度。并运用Apelblat、?h和NRTL模型方程对实验测得的相平衡数据进行了模拟关联,获得了相对应的模型参数。通过Akaike信息准则(AIC)分析的结果表明:Apelblat模型是关联二苯并噻吩在二乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、正辛烷、环丁砜和十氢萘中的溶解度的最佳模型;?h模型是关联二苯并噻吩在柴油和二乙二醇丁醚中的溶解度的最佳模型;NRTL模型是关联二苯并噻吩在N,N-二甲基甲酰胺、汽油、丙酮、二甲基亚砜和正丙醇中的溶解度的最佳模型。此外,通过使用van’t Hoff方程从溶解度数据中获得了包括溶解焓,熵和吉布斯能量的热力学函数。2.在310.15-355.15 K温度范围内,使用平衡法分别测定了正辛烷-N,N-二甲基甲酰胺、正辛烷-二甲基亚砜、正辛烷-环丁砜、正辛烷-N-甲基吡咯烷酮四个二元体系的液液相平衡数据,和正辛烷-N,N-二甲基甲酰胺-噻吩、正辛烷-二甲基亚砜-噻吩、正辛烷-环丁砜-噻吩、正辛烷-N-甲基吡咯烷酮-噻吩四个三元体系的液液相平衡数据,以及正辛烷-N,N-二甲基甲酰胺-二苯并噻吩、正辛烷-二甲基亚砜-二苯并噻吩、正辛烷-环丁砜-二苯并噻吩、正辛烷-N-甲基吡咯烷酮-二苯并噻吩四个三元体系的液液相平衡数据。并运用NRTL模型和UNIQUAC模型分别对实验测定的二元和三元液液相平衡数据进行关联,计算结果显示均方根偏差(RMSD)分别是4.91%和4.32%,且获得了相应的模型的交互作用参数。对通过相关模型关联得到的交互作用参数进行了热力学稳定性的检验,结果表明通过模型关联得到的交互作用参数能准确描述本实验中涉及的液液相平衡过程。3.在310.15-355.15 K温度范围内,使用平衡法分别测定了十氢萘-N,N-二甲基甲酰胺、十氢萘-二甲基亚砜、十氢萘-环丁砜三个二元体系的液液相平衡数据,和十氢萘-N,N-二甲基甲酰胺-噻吩、十氢萘-二甲基亚砜-噻吩、十氢萘-环丁砜-噻吩三个三元体系的液液相平衡数据,以及十氢萘-N,N-二甲基甲酰胺-二苯并噻吩、十氢萘-二甲基亚砜-二苯并噻吩、十氢萘-环丁砜-二苯并噻吩三个三元体系的液液相平衡数据。并运用NRTL模型和UNIQUAC模型分别对实验测得的二元和三元液液相平衡数据进行关联,计算结果显示均方根偏差(RMSD)分别是2.51%和2.93%,且获得了相应的模型的交互作用参数。对通过相关模型关联得到的交互作用参数进行了热力学稳定性的检验,结果显示通过模型关联得到的交互作用参数能准确描述本实验中涉及的液液相平衡过程。
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