پیش‌بینی دمای اشتعال مخلوط‌های مایع دوجزئی و سه‌جزئی با استفاده از روش لییا و به‌کارگیری مدل‌های ضریب فعالیت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه کوازلو- ناتال، آفریقای جنوبی

10.22078/pr.2019.3677.2679

چکیده

دمای اشتعال یک مایع خالص به‌طور تجربی محاسبه می‌شود اما در ترکیب‌های چند‌تایی این دما در غلظت‌های خاصی اندازه‌گیری شده است. بنابراین ارائه مدلی با دقت خوب که بتواند این دما را در غلظت‌های مختلف اندازه‌گیری کند، ضروری است. در این تحقیق دمای اشتعال محفظه بسته چند ترکیب دوجزئی (آب+ متانول، آب+ اتانول، اکتان+ هپتان، اکتان+ دودکان، نونان+ دکان، نونان+ دودکان، استیک اسید+ پنتانول، استیک اسید+ نرمال- هگزانول، پنتانول+ سیکلوهگزانون، استیک اسید+ سیکلوهگزانون، نرمال-هگزانول+ سیکلوهگزانون) و سه‌جزئی (اکتان+ دکان+ دودکان، نونان+ دکان+ دودکان، استیک اسید+ نرمال- هگزانول+ سیکلوهگزانون) با استفاده از روش لییا برای حالت‌های مختلف ایده‌آل و غیر ایده‌آل محاسبه شد. در حالت غیر ایده‌آل چند مدل ضریب فعالیت مختلف (NRTLا، Wilsonا، Margules) استفاده شد. در آخر نتایج به‌دست آمده از این مدل با نتایج تجربی برگرفته شده از مقالات مقایسه شدند. به‌جز ترکیب دوجزئی اکتان+ هپتان همراه با مدل ضریب فعالیت Wilson بقیه ترکیب‌های دوجزئی و سه‌جزئی نتایج پیش‌بینی شده خوبی ارائه دادند. با توجه به نتایج مشاهده شده، دو ترکیب آب+ متانول و آب+ اتانول به‌شدت غیر ایده‌آل هستند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Prediction of the Flash Point of Binary and Ternary Liquid Mixtures Using Liaw Method and Different Activity Coefficient Models

نویسندگان [English]

  • maryam seif 1
  • arash kamran-pirzaman 1
  • Amir Hossein Mohammadi 2
1 Department of Chemical Engineering, Mazandaran university of science and technology, Behshahr, Iran
2 Department of Chemical Engineering, KwaZulu-Natal University, Durban, South Africa
چکیده [English]

Flash point is measured experimentally for a pure liquid, but this temperature is measured for multi-component mixtures in specific concentrations. Therefore, a model should be presented to estimate the aforementioned temperature for liquid mixtures over wide ranges of concentrations. In this communication, closed cup flash points of binary mixtures (Water+ Methanol, Water+ Ethanol, Octane+ Heptane, Octane+ Dodecane, Nonane+ Decane, nonane+ dodecane+ acetic acid+ pentan-1-ol, acetic acid+ n-hexanol, , pentan-1-ol+ cyclohexanon, acetic acid+ Cyclohexanon, n-Hexanol+ Cyclohexanon) and ternary mixtures (Octane+ Decane+ Dodecane, Nonane+ Decane+ Dodecane, Acetic acid+ n-Hexanol+ Cyclohexanon ) have been calculated using Liaw method for different state of  ideal and non-ideal solutions. For non-ideal solutions, different activity coefficient models (NRTL, Wilson, Margules) have been used. Finally, results of the present models for both binary and ternary systems are compared with experimental data. Except Octane + Heptane binary mixture with Wilson activity coefficient model, other binary and ternary systems have been indicated good result prediction, and NRTL model with 2.64 AAD% had the better results. Due to the observed results, two mixtures Water+ Methanol and Water+ Ethanol are non-ideal intensively.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flash Point
  • Liaw Method
  • Activity Coefficient Model
  • Binary Mixture
  • Ternary Mixtures
[1]. Noorollahy M. and Zarringhalam Moghaddam A., “Calculation of mixture equilibrium binary interaction parameters in thermodynamic models using closed cup flash point,” Fuel and Combustion, Vol. 1, pp. 13-20, 1387.##

[2]. Haristova M., “Measurement and prediction of binary mixture flash point,” Chemistry, Vol. 11, Issue 1, pp. 57-82, 2013.##

[3]. Keshavarz M. H., Jafari M., Kamalvand M., Karami A., Keshavarz Z., Zamani A. and Rajaee S., “A simple and reliable method for prediction of flash point of alcohols based on their elemental composition and structure parameters,” Process Safety and Environmental Protection, Vol. 102, pp. 1-8, 2016.##

[4]. Haristova M. and Dimitir D., “Flash point of organic binary mixtures containing alcohols: experimental and prediction,” Central European Journal of Chemistry, Vol. 11, Issue 3, pp. 388-393, 2013.##

[5]. Affens W. A. and McLaren G. W., “Flammability properties of hydrocarbon solutions in air,” Chemical and Engineering Data, Vol. 17, No. 4, pp. 482-488, 1972.##

[6]. White D., Beyler C. L., Fulper C. and Leonard J., “Flame spread on aviation fuels,” Fire and Safety, Vol. 28, Issue 1, pp. 1-31, 1997.##

[7]. Liaw H. J. and Chiu Y. Y., “A general model for prediction the flash point of miscible mixtures,” Hazardous Materials, Vol. 137, Issue 1, pp. 38-46, 2006.##

[8]. Liaw H. J., Lee Y. H., Tang C. L., Hsu H. H. and Liu J. H., “A mathematical model for prediction the flash point of binary solution,” Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 15, Issue 6, pp. 429-438, 2002.##

[9]. Liaw H. J. and Lee Y. H., “The prediction of flash point for binary aqueous- organic solution,”  Hazardous Materials, Vol. 101, Issue 2, pp. 83-106, 2003.##

[10]. Liaw H. J., Gerbaud V. and Li Y. H., “Prediction of miscible mixtures flash point from UNIFAC group contribution methods,” Fluid Phase Equilibria, Vol. 300, Issue 1-2, pp. 70-82, 2011.##

[11]. Liaw H. J., Tang C. L. and Lai J. S., “A model for predicting the flash point of ternary flammable solutions of liquid,” Combustion and Flame, Vol. 138, Issue 4, pp. 308-319, 2004.##

[12]. Catoire L. and Naudent V., “A unique equation to estimate flash point of selected pure liquids application to the correction of probably erroneous flash point values,” Physics and Chemistry Reference Data, Vol. 33, Vol. 4, pp. 1083-1111, 2004.##

[13]. Catoire L., Paulmier S. and Naudent V., “Estimation of closed cup flash points of combustible solvent blends,” Physics and Chemistry Reference Data, Vol. 35, No. 1, pp. 9-14, 2005.##

[14]. Catoire L., Paulmier S. and Naudet V., “Experimental determination and estimation of closed cup flash point of mixtures of flammable solvents,” Process Safety, Vol. 25, Issue 1, pp. 33-39, 2006.##

[15]. Pan Y., Cheng J., Song X., Li G., Li D. and Jiang J., “Flash points measurements and prediction for binary miscible mixtures,”  Loss Prevention in The Process Industries, Vol. 34, pp. 56-64, 2015.##

[16]. Haghtalab A., Yousefi Seyf J. and Mansouri Y., “Flash Point prediction of the binary and ternary systems using the different local composition activity coefficient models,” Fluid Phase Equilibria, Vol. 415, pp. 58-63, 2016.##

[17]. Perry R. H. and Green D. W., “Perry’s chemical engineers handbook,” 8th ed., New York, McGraw Hill, 2008.##

[18]. Faundez C. A. and Valderrama J. O., “Activity coefficient models to describe vapor- liquid equilibrium in ternary Hydro- Alcoholic solutions,” Thermodynamics and Chemical Engineering Data, Vol. 17, Issue 2, pp. 259-267, 2009.##

[19]. Chase M. W., “NIST- JANAF thermochemical tables,” Physics and Chemistry Reference Data Monograph, Vol. 25, Issue 2, 1998.##

[20]. Li X., Duan P. P., Sun K. N. and Yan X., “Prediction of the flash point of binary and ternary straight- chain alkane mixtures,” Advances in Materials Science and Engineering, Vol. 2014, pp. 1-5, 2014.##

[21]. Martines P. J., Rus E. and Compana J. M., “Flash point determination of binary mixtures of alcohols, ketones and water,” Departamento de Ingeniería Química. Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga. 29071 Málaga (SPAIN).##

[22]. Zarringhalam Moghadam A., Rafiei A. and Khalili T., “Assessing prediction models on calculating the flash point of organic acid, ketone and alcohol mixtures,” Fluid Phase Equilibria, Vol. 316, pp. 117-121, 2012.##