مدل‎سازی تعادل فازی بخار- مایع مخلوط‌های آروماتیکی حاوی ان-فورمیل‌مورفولین با استفاده از معادله حالت مکعبی/ تجمعی CPA

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر

چکیده

خواص ترمودینامیکی و تعادل فازی مخلوط‌های تجمعی را معمولا نمی‌توان با استفاده از مدل‌های مرسوم مانند معادلات مکعبی پیش‌بینی نمود. معادله حالت مکعبی/ تجمعی CPA، معادله حالتی است که معادله حالت مکعبی SRK را با عبارت تجمعی معادله SAFT ترکیب می‌کند. در این تحقیق، ابتدا با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی فشار بخار و حجم مایع اشباع ان‌فرمیل مورفولین (NFM)، پارامترهای معادله  حالت CPA برای ان‌فرمیل مورفولین به دست آمد. سپس محاسبات مربوط به نقطه حباب برای تعادل فازی بخار- مایع برای سیستم‌های حاوی ان‌فرمیل‌ مورفولین انجام شد و پارامتر برهم‌کنش برای سیستم‌های دوجزیی ان‌فرمیل ‌مورفولین- آروماتیک استخراج گردید و در ادامه نتایج شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه و طرح‌های تجمعی مناسب برای ان‌فرمیل مورفولین معرفی گردید. با استفاده از نتایج مدل‌سازی مشخص شد که طرح‌های تجمعی 4B و 4C  بهترین نتایج را در پیش‌بینی تعادل بخار- مایع مخلوط‌های شامل ان‌فرمیل مورفولین و آروماتیک‌ها دارند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling Vapor-liquid Phase Equilibrium of Mixtures Containing Aromatic and N-formyl Morpholine by CPA Equation of State

نویسندگان [English]

  • Hossein Mahmoudjanloo
  • Amir Abbas Izadpanah
  • Shahriar Osfouri
چکیده [English]

In this study, at first, by using the experimental vapor pressure and saturated liquid volume of N-formyl morpholine, the parameters of cubic plus association (CPA) equation of state for NFM are evaluated. In this work, five association schemes (1A, 2A, 3B, 4B, and 4C) are used for NFM and the parameters of CPA equation of state are evaluated for these association schemes. Then, bubble point calculation is used for vapor-liquid equilibrium calculation in these mixtures. For this purpose, aromatics were considered as two types; in the first type, aromatics cannot cross associate with NFM and in the second type aromatics can cross association with NFM. Binary interaction parameters between aromatics and NFM were obtained and the modeling results were compared to experimental data and the best association scheme for NFM was obtained. The results show that 4C and 4B association schemes give the best results for correlating vapor-liquid equilibrium of mixtures containing aromatics and NFM
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • N-formylmorpholine
  • CPA EoS
  • Associating Fluid
  • Vapor-liquid Phase Equilibrium
  • Aromatic Compounds

[1]. Kontogeorgis G. M., Voutsas E., Yakoumis I., and Tassios D. P., “An equation of state for associating fluid”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 35, pp. 4310-4318, 1996.##

[2]. Kontogeorgis G. M., Michelsen M. L.; Folas G. K., Derawi S., Solms N. V. and Stenby E. H., “Ten years with the CPA equation of state. part 1. pure compounds and self-associating systems”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 45, No. 14, pp. 4855-4868, 2006.##

[3]. Folas G. K., Kontogeorgis G. M., Michelsen M. L. and Stenby E. H., “Application of the cubic-plus-association(CPA) equation of state to complex mixtures with aromatic hydrocarbons”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 45, No. 4, pp. 1527-1538, 2006.##

[4]. Yakoumis I. V., Kontogeorgis G. M., Voutsas E. C., Hendriks E. M., and Tassios D. P., “Prediction of phase equilibria in binary aqueous systems containing alkanes”, Cycloalkanes, and Alkenes with the Cubic-plus-Association Equation of State., Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 37, pp. 4175-4182, 1998.##

[5]. Kontogeorgis G. M., Yakoumis I. V., Meijer H., Hendriks E. M., and Moorwood T., “Multicomponent phase equilibrium calculations for water-methanol-alkane mixtures”, Fluid Phase Equilib., Vol. 201, pp. 158-160., 1999.##

[6]. Queimada A. J., Miqueuc C., Marrucho I. M., Kontogeorgis G. M., and Coutinho J. A. P., “Modeling vaporliquid interfaces with the gradient theory in combination with the CPA equation of state”, Fluid Phase Equilib., Vol. 228–229, pp. 479–485, 2005.##

[7]. Kaarsholm M., Derawi S. O., Michelsen M. L., and Kontogeorgis G. M., “Extension of the Cubic-plus-Association (CPA) Equation of State to Amines”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 44, pp. 4406-4413., 2005.##

[8]. Oliveira, M. B., Queimada, A. J., Coutinho, J. A. P., “Mutual solubilities of hydrocarbons and waterwith the CPA EoS, Fluid Phase Equilib., Vol. 258, pp. 58–66., 2007.##

[9]. Park S. J., Gmehllng J., Isobaric Vapor-Liquid Equilibrium Data for the Binary Systems 1, 3, 5-Trimet hylbenzene/N-Formylmorpholine and m-Xylene/N-Formylmorpholine., J. Chem. Eng. Data, Vol. 34, pp. 399-401, 1989. ##

[10]. Huang X., Xia S., Ma P., Song S., Ma B., “Vaporliquid equilibrium of N-Formylmorpholine with toluene and xylene at 101.33 kPa”, J. Chem. Eng. Data, Vol. 53, pp. 252–255, 2008.##

[11]. Huang S. H., Radosz M., “Equation of state for small, large, polydisperse, and associating molecules”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 29, pp. 2284-2294, 1990.##

[12]. Nelder J. A. and Mead. R., “A simplex method for function minimization”. Computer Journal, Vol. 7, pp. 308-313, 1965.##

[13]. Physical and Chemical Properties Division National Institute of Standards and Technology, Boulder, Colorado 80305, April, U.S. Department of Commerce, 2007##

[14]. VonNiederhausern D., M., Wilson G. M., and Giles N. F., “Critical point and vapor Pressure measurements for 17 compounds by a low residence time flow method”, J. Chem. Eng. Data, Vol. 51, pp. 1990-1995, 2006.##

[15]. Oliveira M. B., Teles A. R. R.,  Queimada A. J., Coutinho J. A. P., “Phase equilibria of glycerol containing systems and their description with the cubic-plus-association (CPA) equation of state”, Fluid Phase Equilib., Vol. 280, pp. 22-29, 2009.##

[16]. Yin. W., Ding. S., Xia. S., Ma. P., Huang. X., and Zhu. Z., “Cosolvent selection for benzene-cyclohexane separation in extractive distillation”, J. Chem. Eng. Data, Vol. 55, pp. 3274–3277, 2010.##

[17]. Kontogeorgis G. M., Folas G. K., Su N. M., Solms N. V., Michelsen M. L., Stenby E. H., “Modeling of associating mixtures for applications in the oil & gas and chemical industry”, Fluid Phase Equilib., Vol. 261, pp. 205-211, 2007.##