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研究生: 紀婉韻
Wong-wing Ji
論文名稱: 恆壓下丙酸酯類雙成分混合物之汽液平衡研究
Isobaric Vapor-Liquid Equilibrium for Binary Mixtures Containing Propionates
指導教授: 林河木
Ho-mu Lin
李明哲
Ming-jer Lee
口試委員: 翁文爐
none
陳立仁
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 120
中文關鍵詞: 乙酸甲酯丙酸異丙酯恆壓汽液相平衡丙酸甲酯
外文關鍵詞: Methyl acetate, Isopropyl propionate, Isobaric vapor-liquid equilibrium, Methyl Propionate
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  • 本研究分別對丙酸甲酯+乙酸甲酯,丙酸+丙酸甲酯、丙酸+乙酸甲酯、乙酸+丙酸甲酯,以及丙酸異丙酯+異丙醇等雙成分系統量測在恆壓 (760 mmHg) 下的汽液相平衡數據,所量取的汽液相平衡數據均通過熱力學一致性測試。觀察汽液相平衡的T-x-y曲線,相對於理想溶液而言,僅丙酸異丙酯+異丙醇系統呈現負偏差,其餘系統均呈現正偏差。本研究之相平衡數據關聯分別採用三種汽相逸壓模式 - 理想氣體模式或保留兩項之維里方程式,其中之第二維里係數以Hayden-O’ Connell (HOC) 模式或Nothnagel (NTH) 模式估算,並結合液相活性係數模式(Wilson, NRTL, UNIQUAC )。所獲得的迴歸結果顯示對於不含酸類分子的雙成分系統,改變汽相逸壓模式獲得的迴歸結果均很相近;然而對於含有酸類分子的混合物系統,考慮汽相中酸類成分有結合效應的方法獲得較佳的成果。不論使用何種液相活性係數模式,對丙酸+丙酸甲酯系統而言,以使用HOC之汽相逸壓模式可獲得較為良好的迴歸效果;同樣的對於丙酸+乙酸甲酯與乙酸+丙酸甲酯系統而言,使用HOC之汽相逸壓模式也獲得較佳的數據關聯結果。


    Isobaric vapor-liquid phase equilibrium (VLE) data were measured for the binary systems of methyl propionate + methyl acetate, propionic acid + methyl propionate, propionic acid + methyl acetate, acetic acid + methyl propionate, and isopropyl propionate + isopropanol at 760 mmHg. All the binary VLE data passed the thermodynamic consistency test. While the system of isopropyl propionate + isopropanol exhibited negative deviation, the other four binary systems showed positive deviation. The VLE data were correlated with the Wilson, the NRTL, and the UNIQUAC models combining with ideal gas assumption or the two-term virial equation here the second virial coefficients were estimated from the Hayden–O’ Connell (HOC) or the Nothnagel (NTH) method. For the binary systems without containing organic acids, the correlated results were almost the same by using different vapor-fugacity calculation models. However, the correlated results were much better while the association effect in the vapor phase was considered for the systems containing organic acids. Regardless of the activity coefficient models to be used, estimation of the second virial coefficient from the HOC method is better for propionic acid + methyl propionate, propionic acid + methyl acetate and acetic acid + methyl propionate.

    目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 III 目錄 IV 圖表索引 VI 1-1 前言 1 1-2 汽液相平衡量測系統 2 1-3 研究目的 7 1-3.1 乙酸、丙酸 7 1-3.2 丙酸甲酯、乙酸甲酯 7 1-3.3 丙酸異丙酯、異丙醇 7 1-4 理論計算回顧 8 1-5 本文架構 9 第二章 汽液相平衡實驗 10 2-1 儀器設備 10 2-2 實驗藥品 11 2-3 實驗裝置 11 2-4 實驗步驟 12 2-5 分析方法 13 2-5.1 配件規格 13 2-5.2 分析條件 13 2-5.3 檢量線的製作 15 2-5.4 未知成分樣品分析 16 2-6 實驗量測結果 16 2-7 一致性測試 17 2-7.1 一致性測試結果 19 第三章 結果與討論 47 3-1 汽液相平衡計算 47 3-2 迴歸計算結果 56 第四章 結論 92 參考文獻 93 符號說明 97 圖表索引 圖1-1 R’ock and Sieg Ebulliometer (Grenner et al. ,2005) 4 圖1-2 Vilim & Hala Ebulliometer (Munoz and Kra1henbuhl, 2001) 5 圖1-3 Labdost 602 (Fisher Labor and Verfahrenstechnik, Germany) Ebulliometer (Arce et al., 2005) 6 圖2-1 靜態式儀器說明圖 30 圖2-2 實驗儀器連接示意圖 31 圖2-3 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 之校正曲線 32 圖2-4 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 之校正曲線 33 圖2-5 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 之校正曲線 34 圖2-6 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 之校正曲線 35 圖2-7 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 之校正曲線 36 圖2-8 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 之常壓(760 mmHg)下汽液相衡圖 37 圖2-9 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 之常壓(760 mmHg)下汽液相平衡圖 38 圖2-10 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 之常壓(760 mmHg)下汽液相平衡圖 39 圖2-11 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 之常壓(760 mmHg)下汽液相平衡圖 41 圖2-12 丙酸甲酯 (1) +乙酸甲酯 (2) 在常壓(760 mmHg)下之x-y圖 42 圖2-13 丙酸 (1) +丙酸甲酯 (2) 在常壓(760 mmHg)下之x-y圖 43 圖2-14 丙酸 (1) +乙酸甲酯 (2) 在常壓(760 mmHg)下之x-y圖 44 圖2-15 乙酸 (1) +丙酸甲酯 (2) 在常壓(760 mmHg)下之x-y圖 45 圖2-16 丙酸異丙酯 (1) +異丙醇 (2) 在常壓(760 mmHg)下之x-y圖 46 圖3-1 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以活性係數 (NRTL)結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 62 圖3-2 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以活性係 數模式(UNIQUAC) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 63 圖3-3 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以活性係數模式(Wilson) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 64 圖3-4 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以不同液相 活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓模式 (ideal) 計算值與實驗值比較 65 圖3-5 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以不同液 相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓模式 (HOC) 計算值與實驗值比較 66 圖3-6 丙酸甲酯 (1) + 乙酸甲酯 (2) 汽液相平衡圖,以不同液 相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓模式 (NTH) 計算值與實驗值比較 67 圖3-7 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以活 性係數模式 (NRTL) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 68 圖3-8 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以活性係數模式 (UNIQUAC) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 69 圖3-9 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以活 性係數模式 (Wilson) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC)計算值與實驗值比較 70 圖3-10 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (ideal) 計算值與實驗值比較 71 圖3-11 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (HOC) 計算值與實驗值比較 72 圖3-12 丙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (NTH) 計算值與實驗值比較 73 圖3-13 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 活性係數模式 (NRTL) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 74 圖3-14 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 活性係數模式 (UNIQUAC) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 75 圖3-15 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據, 以活性係數模式 (Wilson) 結合不同汽相逸壓係數模 式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 76 圖3-16 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結 合汽相逸壓係數模式 (ideal) 計算值與實驗值比較 77 圖3-17 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson)結 合汽相逸壓係數模式 (HOC) 計算值與實驗值比較 78 圖3-18 丙酸 (1) + 乙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據, 以不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (NTH) 計算值與實驗值比較 79 圖3-19 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據, 以活性係數模式 (NRTL) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較。 80 圖3-20 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 活性係數模式 (UNIQUAC) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 81 圖3-21 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據, 以活性係數模式 (Wilson) 結合不同汽相逸壓係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 82 圖3-22 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以不 同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合 汽相逸係數模式 (ideal) 計算值與實驗值比較 83 圖3-23 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以不 同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合 汽相逸壓係數模式 (HOC) 計算值與實驗值比較 84 圖3-24 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓下汽液相平衡數據,以 不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (NTH) 計算值與實驗值比較 85 圖3-25 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據,以活性係數模式 (NRTL) 結合不同汽相逸壓係數 模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 86 圖3-26 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據,以活性係數模式 (UNIQUAC) 結合不同汽相逸壓 係數模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 87 圖3-27 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據,以活性係數模式 (Wilson) 結合不同汽相逸壓係數 模式 (ideal, NTH, HOC) 計算值與實驗值比較 88 圖3-28 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據 ,以不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (ideal) 計算值與實驗 值比較 89 圖3-29 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據,以不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (HOC) 計算值與實驗 值比較 90 圖3-30 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓下汽液相平衡數 據,以不同液相活性係數模式 (NRTL, UNIQUAC, Wilson) 結合汽相逸壓係數模式 (NTH) 計算值與實驗 91 表2-1 實驗系統 20 表2-2 純質成分物性 21 表2-3 純質成分之Antoine參數 22 表2-4 丙酸異丙酯純質蒸汽壓數據與計算值之比較 23 表2-5 校正曲線的平均偏差 24 表2-6 丙酸甲酯 (1) +乙酸甲酯 (2) 常壓(760 mmHg)下汽液 相平衡數據 25 表2-7 丙酸 (1) +丙酸甲酯 (2) 常壓(760 mmHg)下汽液相平衡數據 26 表2-8 丙酸 (1) +乙酸甲酯 (2) 常壓(760 mmHg)下汽液相平衡數據 27 表2-9 乙酸 (1) + 丙酸甲酯 (2) 常壓(760 mmHg)下汽液相平衡數據 28 表2-10 丙酸異丙酯 (1) + 異丙醇 (2) 常壓(760 mmHg)下汽液相平衡數據 29 表2-11 熱力學一致性測試結果 29 表3-1 Hayden and O’ Connell模式 50 表3-2 Nothnagel 模式 51 表3-3 雙成分系統之活性係數計算公式 54 表3-4 HOC模式 and UNIQUAC模式計算所需參數 58 表3-5 丙酸甲酯(1)+乙酸甲酯(2)數據關聯結果 59 表3-6 丙酸(1)+丙酸甲酯(2)數據關聯結果 60 表3-7 丙酸(1)+乙酸甲酯(2)數據關聯結果 60 表3-8 乙酸(1)+丙酸甲酯(2)數據關聯結果 61 表3-9 丙酸異丙酯(1)+異丙醇(2)數據關聯結果 61

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