CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

CO_2-[emim][Tf_2N]吸收-喷射CCHP性能研究

为解决当下有关低品位热驱动CO_2吸收-喷射式冷热电联供(CCHP)系统研究较少的现状,基于能量守恒和质量守恒原理对工质对为CO_2-[emim][Tf_2N]的吸收-喷射式CCHP系统建立了相关热力学模型,使用模型计算了不同气体加热器热源入口温度、气体冷却器入口水温、余热回收器入口水温及喷射器背压下,系统的循环制冷量Q_e、膨胀机输出功W_(exp)、供热量Q_(he)、制冷系数COP、热效率η_(thm)及效率η_(exg)的变化趋势。结果表明:随着气体加热器热源温度的升高,系统的Q_e,η_(thm),η_(exg)均升高;低气体冷却器入口水温及低余热回收器入口水温均有利于系统性能的提升;喷射器背压升高,系统的Q_(he),W_(exp),Q_e均升高。     

离子液体[BMP][Tf_2N]基本物性的实验及模型关联研究

针对离子液体[BMP][Tf_2N]的物性数据缺乏的问题,在101.325 kPa下对[BMP][Tf_2N]在温度范围为278.15～338.15 K的黏度和温度范围为298.15～338.15 K的密度、电导率进行了实验测定。结果表明,黏度、密度和电导率在温度范围内的值分别是21.6～193.4 mPa·s、1 356.0～1 389.2 kg/m³和0.273～0.893 S/m,黏度、密度和电导率均受温度的影响较大,当压力一定时,[BMP][Tf_2N]的黏度、密度随温度的升高而减小;而电导率随温度的升高而增大;分别采用Arrhenius方程、自然对数方程和VFT方程关联[BMP][Tf_2N]的黏度、密度和电导率的实验数据表明,模型值与实验值的最大相对误差和平均相对误差分别是2.25%和0.94%,5.74%和5.39%,4.412%和4.245%;进一步说明关联模型与实验数据具有良好的一致性。     

[emim]Ac-CO_2二元体系相平衡实验研究

通过实验测定[emim]Ac-CO_2二元体系的相平衡数据,研究[emim]Ac吸收CO_2的性能。结果表明,当压力一定时,CO_2在[emim]Ac中的溶解度随着温度的升高而减小;当温度一定时,CO_2在[emim]Ac中的溶解度随着压力的升高而增大;在温度和压力的耦合作用下,CO_2在[emim]Ac中的溶解度,在温度263.15K、压力1.37 MPa时高达0.391 6,由此可知[emim]Ac是一种良好的CO_2吸收剂。     

CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系汽液相平衡及超额焓研究

针对CO_2-离子液体二元体系的相平衡问题,搭建了一套汽液相平衡数据测定系统,获得了CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系在273.15～328.15 K的汽液相平衡数据,利用PR (Peng-Robinson)状态方程、NRTL (non-random two liquid)活度系数模型结合WS (Wong-Sandler)混合规则对实验数据进行关联,并应用此模型计算得到CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系的超额焓。结果表明:关联得到的压力计算值与实验值相比,两者的平均相对偏差为3.87%,与其他模型对比所选模型偏差最小,能够成功地关联CO_2-[emim][Tf_2N]二元体系汽液相平衡数据。进一步完善了CO_2-离子液体二元体系的关联模型。     

[bmim][PF6]-DMF-水三元体系的液液相平衡测定

为得到含N,N-二甲基甲酰胺(DMF)废水中萃取回收DMF工艺所需的基础数据,用液液平衡釜常压下测定了1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6)离子液体-DMF-H2O三元体系在283.15～323.15 K下的液液分层曲线和液液相平衡数据.在此基础上,考察了三元体系中DMF和[bmim][PF6]离子液体的含量以及温度对[bmim][PF6]的选择性系数的影响.实验结果表明,液液平衡相图中两相区面积随温度升高而减小;相同温度下,[bmim][PF6]的选择性系数随着三元体系中DMF的含量增加而减小,随着离子液体用量增加而增大;溶液组成一定时,[bmim][PF6]的选择性系数随着温度升高而减小;当DMF的含量大于10％时,温度对选择性系数影响不大;283.15 K,三元体系中DMF的质量分数为2.04％时,选择性系数可达33.62,[bmim][PF6]用于萃取分离水中的DMF可行.     

功能离子液体[NH_2ebim][PF_6]的合成及其吸收CO_2的研究

采用两步法合成了离子液体1-胺乙基丁基咪唑六氟磷酸盐([NH2ebim][PF6]),进行吸收CO2的研究。结果表明,CO2与离子液体[NH2ebim][PF6]的反应摩尔比介于0.5~1.0,模拟[NH2ebim][PF6]的溶解度参数为18.09 MPa0.5,比常规离子液体的溶解度参数更接近CO2的溶解度参数,说明[NH2ebim][PF6]与CO2有更好的互溶性,利于对CO2的吸收。     

功能离子液体[NH_2ebim][PF_6]的合成及其吸收CO_2的研究

采用两步法合成了离子液体1-胺乙基丁基咪唑六氟磷酸盐([NH2ebim][PF6]),进行吸收CO2的研究。结果表明,CO2与离子液体[NH2ebim][PF6]的反应摩尔比介于0.5¹.0,模拟[NH2ebim][PF6]的溶解度参数为18.09 MPa0.5,比常规离子液体的溶解度参数更接近CO2的溶解度参数,说明[NH2ebim][PF6]与CO2有更好的互溶性,利于对CO2的吸收。     

[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜吸收CO2性能研究

为了研究离子液体支撑膜吸收CO_2的性能,针对CO_2的传统捕获方法造成环境污染、腐蚀设备等缺点,文章选用新型绿色工质离子液体[Emim][Tf_2N]作为CO_2的吸收剂,并负载于PVDF、PES 2种支撑膜上,在压力为0.2 MPa、流量为50 mL/min,温度为298—318 K范围内变化的条件下进行吸收CO_2的实验,并利用渗透系数、溶解度和扩散系数来评定支撑膜的吸收性能,其中溶解度数据采用van′t Hoff方程进行关联,扩散系数数据和渗透系数数据采用Arrhenius方程进行关联。模拟和实验结果表明:CO_2在2种离子液体支撑膜中的渗透系数和扩散系数随着温度的升高而增大,而溶解度随着温度的升高而降低,且PVDF离子液体支撑膜对CO_2的吸收性能优于PES离子液体支撑膜。因此,PVDF支撑膜较PES支撑膜更加适合用于工业应用中。     

常压下微量水-正丁醇汽液相平衡研究

采用自制的单循环汽-液相平衡釜,测定了常压下含微量水的乙醇/正丁醇溶液二元体系的汽液平衡数据,测得的乙醇-水数据与文献中数据相比,两者吻合较好,验证了汽-液平衡釜的可靠性.正丁醇-水体系的实验结果发现:当水质量分数＜0.02时,其平衡常数趋于5.0,同时其活度系数趋于3.0.进一步用Aspen Plus v8.4计算机...     

A new approach for correlating of H2S solubility in [emim][Lac], [bmim][ac] and [emim][pro] ionic liquids using two-parts combined models

Two bi-part combined models containing reaction equilibrium thermodynamic model and an equation of state (EoS) including cubic plus association (CPA) or modified Soave-Redlich-Kwong (SRK), were employed to correlate H₂S solubility in ionic liquids [emim][Lac], [bmim][Ac] and [emim][Pro]. RETM and CPA/mSRK are responsible for chemical and phase equilibria calculations, respectively. The RETM defines a complex formation reaction between an H₂S and two IL molecules into the liquid phase so that a complex in the form of H₂S(IL)₂ is probable to produce. On the other side, CPA/mSRK EoSs perform phase equilibria computations to find pressure and vapor phase concentrations. In the case of CPA, both of H₂S and the ionic liquids were considered as self-associating components which pursue 4C and 2B schemes, respectively. This model computes the pure IL parameters using experimental density data. In this work, critical properties were estimated through the modified Lydersen-Joback-Reid method, Eotvos and Guggenheim relations. Afterward, the binary systems were investigated by applying RETM. CPA presents average absolute deviations (AADs) equal to 2.41%, 13.42% and 3.52% for [emim][Lac], [bmim][Ac], and [emim][Pro], respectively. Moreover, the AADs obtained by mSRK are 3.75%, 5.07%, and 6.06%, respectively. As it is evident from the results, the combination of RETM with both CPA and mSRK EoSs will result in good correlation accuracy.     

New process development and process evaluation for capturing CO2 in flue gas from power plants using ionic liquid [emim][Tf2N]

Using the ionic liquid [emim][Tf_2N] as a physical solvent, it was found by Aspen Plus simulation that it was possible to attempt to capture CO_2 from the flue gas discharged from the coal-fired unit of the power plant.Using the combination of model calculation and experimental determination, the density, isostatic heat capacity,viscosity, vapor pressure, thermal conductivity, surface tension and solubility of [emim][Tf_2N] were obtained.Based on the NRTL model, the Henry coefficient and NRTL binary interaction parameters of CO_2 dissolved in[emim][Tf_2N] were obtained by correlating [emim][Tf_2N] with the gas–liquid equilibrium data of CO_2. Firstly,the calculated relevant data is imported into Aspen Plus, and the whole process model of the ionic liquid absorption process is established. Then the absorption process is optimized according to the temperature distribution in the absorption tower to obtain a new absorption process. Finally, the density, constant pressure heat capacity,surface tension, thermal conductivity, and viscosity of [emim][Tf_2N] were changed to investigate the effect of ionic liquid properties on process energy consumption, solvent circulation and heat exchanger design. The results showed that based on the composition of the inlet gas stream to the absorbers, CO_2 with a capture rate of 90% and a mass purity higher than 99.5% was captured. These results indicate that the [emim][Tf_2N] could be used as a physical solvent for CO_2 capture from coal-fired units. In addition, the results will provide a theoretical basis for the design of new ionic liquids for CO_2 capture.     

离子液体[bmim][Tf2N]的分子动力学模拟

建立了离子液体1-正丁基3-甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）酰亚胺（[bmim][Tf₂N]）的全原子模型,并分别在五种不同的温度和五种不同的压力下对其进行了分子动力学模拟。将[bmim][Tf₂N]密度的模拟结果与实验结果进行了比较,两者吻合良好,验证了模型准确性。此外,还对[bmim][Tf₂N]内部的相互作用能随温度和压力的变化规律进行了分析,结果表明：离子液体内部的库仑能、范德华能、长程作用能均随温度的升高而增加,系统达到平衡所需时间随之变短;相对温度而言,压力对离子液体内部相互作用能的影响较小;在各种相互作用能中,范德华能随温度和压力的变化最大;温度和压力对离子液体的构型不会产生影响。     

[emim]BF4离子液体催化酯化反应研究

研究了环境友好的[emim]BF4离子液体催化亚油酸等高碳脂肪酸与无水乙醇酯化反应,考察了亚油酸与乙醇的摩尔比、反应温度、离子液体用量等条件对亚油酸酯化反应结果的影响,优化了反应的工艺条件.适宜的反应条件为n(乙醇)n(亚油酸)=41,回流反应温度,[emim]BF4用量为反应物质量的42%.结果表明[emim]BF4离子液体对亚油酸等脂肪酸的酯化反应显示了优异的催化活性,亚油酸酯化率最高可达94%.反应产物与离子液体易于分离,离子液体循环使用5次以上,酯化率没有明显降低.     

离子液体[emim]Ac密度和电导率的实验与理论研究

对离子液体[emim]Ac的密度和电导率进行了实验测定与理论模型关联。结果表明,离子液体[emim]Ac的密度随温度的升高逐渐减小,当温度范围为298.15～338.15 K时,[emim]Ac的密度值变化范围为1 072～1 024 kg/m~3;离子液体[emim]Ac的电导率随温度的升高逐渐增大,当温度范围为298.15～338.15 K时,[emim]Ac的电导率值变化范围为0.369～0.983 S/m;通过比较离子液体[emim]Ac密度及电导率的理论模型关联数据与实验测定数据,得出[emim]Ac密度及电导率的理论模型关联平均相对偏差和最大相对偏差分别为:0.82%,2.65%和1.43%,2.91%,关联结果与实验测定结果一致,故认为所选模型可用于实验数据关联。     

离子液体[emim]Ac密度和电导率的实验与理论研究

对离子液体[emim]Ac的密度和电导率进行了实验测定与理论模型关联。结果表明,离子液体[emim]Ac的密度随温度的升高逐渐减小,当温度范围为298.15～338.15 K时,[emim]Ac的密度值变化范围为1 072～1 024 kg/m³;离子液体[emim]Ac的电导率随温度的升高逐渐增大,当温度范围为298.15～338.15 K时,[emim]Ac的电导率值变化范围为0.369～0.983 S/m;通过比较离子液体[emim]Ac密度及电导率的理论模型关联数据与实验测定数据,得出[emim]Ac密度及电导率的理论模型关联平均相对偏差和最大相对偏差分别为:0.82%,2.65%和1.43%,2.91%,关联结果与实验测定结果一致,故认为所选模型可用于实验数据关联。