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甲醇制烯烃(MTO)技术的迅速发展对MTO生产过程中产生的低沸点产物的分离提出了更高的要求。一方面,其低沸点产物中的C02、CO、NOx、N2、02, C2H2等可采用常规的物理和化学方法进行脱除;另一方面,二甲醚却和低碳烯烃生成了强非理想体系,在分离流程的设计时不能直接将传统石油制乙烯分离流程用于甲醇制烯烃的产物分离,而应充分考虑二甲醚在分离过程中的分布问题,因此需要建立一套高压汽液相平衡装置来测定汽液相平衡数据,对二甲醚和低碳烯烃体系进行系统研究。
本文综述了MTO技术的发展、汽液相平衡的测定和计算方法,设计并建立了一套汽液相同步循环的高压汽液相平衡测定装置,其主要特点有:
(1)能够使常温常压下为气态的物质以液态的形式定量的进入平衡釜,能够在保证加料浓度稳定的同时,确保有足够的物料来维持汽液相平衡;
(2)汽、液两相依靠循环泵强制同步循环,能够有效加速汽液平衡过程;
(3)采用六通阀在线取样分析,解决了常温常压下气态组分取样分析的问题,增加了装置的自动化程度和准确度;同时,由于六通阀所截取的样品量为微升级,有效避免了取样对系统平衡状态的干扰。
通过对已知体系的汽液相平衡数据的测定,对该套装置测定汽液相平衡数据的准确性和稳定性进行了校验,结果表明该套装置是可靠的。在此基础上,测定了二甲醚-丙烯、二甲醚-丁烷、二甲醚-异丁烷二元体系在303.15 K、313.15 K、333.15 K、353.15 K下等温的汽液平衡数据。
采用HOC-Wilson方程对测定的汽液平衡数据进行了关联。关联结果显示,计算值与实验值的相对误差较小,相对误差最大值为5.8815%,最小值为0.0004%。