强极性流体的气液相平衡行为及其应用

在现有和潜在化工过程中，常常遇到一些强极性非理想混合流体体系，由于其液相中出现分子缔合或产生氢键作用，导致无法应用普适性较强的热力学相关模型对其气液相平衡进行准确的理论描述，因而直接影响到涉及强极性体系的化工应用技术的应用与研发。鉴于此，本申请以目前极具普适性的用于活度系数计算MDUNIFAC模型为出发点，结合实验数据，运用Nelder-Mead可变单纯形法等优化方法补充MDUNIFAC数据库中尚缺的一些基团的模型参数；考查极性溶液中各组分介电常数、分子直径、官能团等物性参数及温度、压力等操作参数对溶液出现缔合或产生氢键现象的作用和权重，对MDUNIFAC模型进行关联并修正，拓展其适用于含有强极性溶液体系；运用修正的MDUNIFAC模型，结合Lee-Kesler估算式及修正Watson方程等热力学模型，对减压操作下的间歇萃取精馏分离过程进行准确模拟，并运用该分离过程数学模型作参变性能分析。

在现有和潜在化工过程中，常常遇到一些强极性非理想混合流体体系，由于其液相中出现分子缔合或产生氢键作用，导致难以对其体系气液相平衡进行准确的理论描述，因而直接影响到涉及强极性体系的化工应用技术的研发与应用。鉴于此，课题组选择多个液相能够形成明显缔合现象或氢键现象且气相可视为理想气体的典型极性流体体系，进行气液相平衡研究，应用Wilson、NRTL、UNIQUAC以及UNIFAC等模型关联了活度系数和液相浓度之间的关系，并初步分析了极性体系中各组物性参数及环境因素参数对强极性溶液相平衡行为改变影响的相互作用机理，为工业化应用提供了较准确的基础数据和理论模型，拓展了强极性非理想混合流体体系研究的理论；运用适宜的热力学模型，结合ASPEN PLUS和PRO II等化工过程模拟软件对研究成果进行了新开发化工过程模拟，并做了过程参变性能分析，推动了萃取精馏技术以及共沸精馏以及液液萃取等分离技术的发展与应用。