Calculation of Vapor–Liquid–Liquid Equilibria at Atmospheric and High Pressures

Abstract

Numerical values of the NRTL equation parameters for calculation of the vapor−liquid−liquid equilibria (VLLE) at atmospheric pressures for 27 ternary mixtures are presented. These values were fitted to the experimental VLLE and vapor− liquid equilibrium (VLE) data to describe simultaneously, as accurately as possible, VLE and liquid−liquid equilibria (LLE). Coefficients obtained in this manner allow calculation of the VLLE and VLE of ternary mixtures and binary subsystems with sufficient accuracy. In the case of VLLE, the model, called NRTL-VLL, usually gives mean deviations between the calculated and measured component concentrations of less than 1.3 mol %. Average deviations of the calculated and measured temperatures (or pressures) for most of the mixtures did not exceed 0.45 K (or 3%). Simultaneously, the model calculates the VLE of the homogeneous part of the considered ternary systems and their binary subsystems with good or fairly good accuracy. VLLE calculations were also carried out for four models based on equations of state (EoS). They predicted the VLLE much less accurately than the NRTL-VLL model. For VLLE calculations at high pressures (six systems), the Wong and Sandler model was used in which the coefficients k ij were equal to 0 and the G E value was calculated with the NRTL equation. The parameters of this equation were fitted to the experimental VLLE data. This model, called WS-NRTL, describes VLLE with high accuracy. In most cases, the mean deviations between the calculated and measured component concentrations in the gas phase and the two liquid phases did not exceed 1 mol %, and the average deviations between the calculated and measured pressures were lower than 3%. For two mixtures at high pressure, the another method presented in the literature was also tested. This method used the Wong− Sandler model in which G E was calculated by the UNIFAC method and the coefficients k ij in the mixing rule were fitted to the experimental binary VLE data. This model showed a quite good accuracy but was less precise than the presented WS-NRTL method.

Zastosowanie symulatora ChemCAD do modelowania osuszania n-butanolu poprzez destylację heteroazeotropową

“…Dla mieszaniny trójskładnikowej minimalizowana funkcja celu oblicza 9 współczynników (A 12 , A 21 , A 13 , A 31 , A 23 , A 32 , α 12 , α 13 i α 23 ). Szczegółowy opis algorytmu obliczania tych parametrów przedstawiono w pracy [20].…”

“…Symulacja takiego procesu została porówna-na z wynikami obliczeń uzyskanymi przy użyciu: toluenu, p-ksylenu, cykloheksanu i n-heksanu. Parametry modelu NRTL-VLL dla układu woda-n-butanol-n-heksan przedstawiono w poprzedniej pracy autora [20]. Dla pozostałych układów parametry te są umieszczone w tablicy 2.…”

“…Dodatkowo, aby równanie opisywało również dobrze region odległy od VLLE, parametry równania NRTL powinny być dopasowane równocze-śnie do danych VLE, które mogą dotyczyć zarówno danych trójskładnikowych, jak i dwuskładnikowych podsystemów tworzących rozpatrywany układ. Szczegółowy opis algorytmu obliczania tych współczynników, jak i ich wartości dopasowane dla 27 układów trójskładnikowych przedstawiono w pracy [20]. Publikowano już prace dotyczące symulacji odwadniania etanolu [2,5,12,17,21], n-propanolu [16] i izopropanolu [1,3,19], jednak z wyjątkiem artykułu [21] prace te nie pokazują, z jaką dokładnością wyniki symulacji opisują dane LLE.…”

“…Wybór tych substancji jest podyktowany dostępnością literaturowych danych eksperymentalnych VLLE [8][9][10][11] opracowanych przez ich autorów z myślą o osuszaniu n-butanolu. Dla trzech pierwszych układów dopasowano współczynniki równania NRTL, a w przypadku mieszaniny z n-heksanem wzięto je z pracy poprzedniej [20]. Dopasowanych parametrów użyto w miejsce oryginalnych parametrów znajdujących się w bazie danych ChemCAD.…”

Simplified COSMO‐SAC‐based phase equilibria predictions for extractive distillation of toluene–heptane mixtures using ionic liquids

“…Hence, high pressure (>10 bar) VLE and VLLE systems can be modeled quite reliably using EoS approaches. 10,11 On the other hand, excess Gibbs free energy (g excess ) models accurately describe regular solution behavior in low to moderate pressure ranges (0-4 atm). Considering the majority of separation processes occur at low to moderate pressure ranges with T < 550 K, g excess models are preferred.…”