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应用PSRK状态方程预测高分子溶液汽液平衡

  PSRK状态方程;高分子溶液;汽液平衡,混合规则0642.4. A在篼分子材料的合成及加工过程中,常涉及篼分子溶液的应用,但篼分子溶液具有高度的非理想性,汽液平衡的测定相当困难。因此,建立一种可靠的数学模型来预测高分子溶液的汽液平衡对现代材料工业的发展与应用有重要意义。近年来,已有大量的报道,国内对这方面研究很少。自从Huron等提出将超额Gibbs自由能模型引入立方型状态方程的混合规则,它在常规流体的汽液平衡计算中达到与活度系数模型相同的精度,这引起了人们将它应用到篼分子溶液汽液平衡关联中的兴趣。Kont等等首先采用范德华状态方程结合Vdw单流体理论的混合规则来探索高分子溶液的汽液平衡,但相互作用参数具有依温性。随后,Or-bey等将新的混合规则应用到PSRV状态方程来研究篼分子溶液的汽液平衡,取得了很好的关联结果。可见,选取一个合适的混合规则,立方型状态方程将会成为关联篼分子溶液汽液平衡强有力的工具。本工作采用PSRK(PredictiveSoave-Redlich-Kwong)模型,改进混合规则,将其扩展到篼分子溶液的汽液平衡计算中。
 
  1热力学模型PSRK状态方程建立在SRK状态方程基础之上,具体形式为:溶剂的参数a和6可用临界性来表示为:a;)=0.42748i2Tl;a(T)/溶剂的有关物性可从中得。a(T)为温度函数,有如下的改进方程:为常数,收集在DortmundDataBank中。1.1篼分子参数a和高分子的临界点不存在,不能用临界性质来求取高分子纯组分的参数a和6,且高分子大都是非挥发性的,在篼分子溶液中的汽相压力很低,可用零压下测出的密度来计算参数a和6,或假设篼分子的饱和蒸气压为17MPa.本工作采用中给出的高分子参数a和6的数据,对于不同相对分子质量的高分子6/Mw是相同的。
 
  1.2改进的混合规则在篼分子溶液中,混合规则被简化为:y为活度系数,由unifac模型来计算为常数,0.64663.考虑到自由体积对过量吉布斯自由能的贡献,参数6采用如下的混合规则:1.3逸度系数的计算利用上述状态方程及其改进的混合规则导出组份i在混合物中的逸度系数:+ 2结果与讨论利用C语言对PSRK模型编制程序,进而关联多种溶剂和聚异烯(PIB)、聚苯乙烯(PS)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚丁二烯(PBD)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)等篼分子组成的二元体系的高分子溶液的汽液平衡,结果见表1,数据来源见。
 
  其中压力相对误差为:其中NP为数据点数。
 
  表1 PSRK状态方程对高分子溶液泡点压力的关联高分子+溶剂温度/K匕高分子(Mw)+溶剂温度/K聚异丁烯(50000)+甲苯聚狳酸乙烯酯(83400)+ 2-甲基庚烷聚异丁烯(100000)+环己烷聚醋酸乙烯酯(14300)+狳酸乙酯聚苯乙烯(53700)+间二甲苯聚丁二烯<250000〉+乙苯聚苯乙烯(10300)十1,4-二氧杂化己烷聚丁二烯(250000)+壬烷聚环氧乙烷(600000)+苯聚丙烯(225000)+四化碳聚环氧乙烷(6000)十氯仿聚丙烯(225000)+正戊烷聚环氧丙烷(500000)+苯低密度聚乙烯(76000)+醋酸丙酯聚环氧丙烷(400)+水低密度聚乙烯(76000)+异丙氨总平均误差3结论利用PSRK状态方程及改进的混合规则,在温度298500K和压力05MPa内,对16个二元体系高分子溶液的汽液平衡数据进行了关联和计算,泡点压力的总平均相对误差为1.16%,计箅值和实验值取得了良好的******性。
 
  改进的混合规则是简单和可靠的,这个纯预测模型PSRK状态方程对篼分子工业的发展具有重要的现实意义。
 
  符号说明a状态方程中的能参数,Pam6/md b状态方程中的体积参数,Pa-mVmol2 r液相摩尔分数a温度函数(了)7活度系数伞逸度系数上标过纛性质res剩余性质下标c临界性质m混合性质r对比性质
 
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