亚（超）临界流体R134a的相平衡和界面现象研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21176012
项目类别：
面上项目
资助金额：
59.0万
负责人：
金君素
依托单位：
北京化工大学
学科分类：
B0804.分离工程
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
张泽廷；刘洪涛；李颖；唐昭；王宇博；苏广训；窦梓铭；胡凯；宁艳英；
关键词：
相平衡亚(超)临界R134a 界面现象临界现象统计力学理论

项目摘要

亚(超)临界R134a (1,1,1,2-四氟乙烷)与超临界CO2 相比，具有临界压力低、溶解能力强、扩散系数大、粘度系数小等优点，使其在众多工业领域有广阔的应用前景。本项目运用理论与实验相结合的方法，对R134a亚（超）临界萃取这一新型分离技术展开研究。理论方面，将统计缔合流体理论、重整化群理论、密度泛函理论和动力学密度泛函理论有机结合起来，分别建立能准确描述亚(超)临界流体的相行为、临界现象和界面现象的数学模型。根据临界特性，强调所建数学模型具有相同的统计力学基础，即从非均相本质出发，通过分析分子内不同基团间相互作用，获得严格的直接相关函数和径向分布函数，以此建立体系的各种自由能表达，达到理论本身的内在统一，实现模型的预测功能。实验方面，测定溶质及其混合物在亚(超)临界R134a中的相平衡等重要数据，一则用来验证所建模型，二则为R134a亚（超）临界技术新工艺的开发和应用提供技术支持。

结项摘要

与超临界CO2 相比，亚临界流体R134a (1,1,1,2-四氟乙烷) 具有临界压力低、溶解能力强、扩散系数大、粘度系数小等优点。本项目对亚临界流体萃取过程中的相行为、临界现象和界面现象进行理论和实验研究，可为该技术的广泛应用提供重要的理论依据和基础数据。本项目采用静态法和动态法实验测试方法，测定了14种单一溶质及6种二元混合物在亚临界R134a中和超临界CO2中的相平衡数据，通过相平衡数据的对比可体现亚临界流体R134a萃取技术的优势，可为亚（超）临界流体的相行为、临界现象和界面现象的模型计算和验证提供基础数据。本项目以基于分子层面的统计力学理论为指导，根据临界流体的特性，通过分析分子内不同基团间相互作用，获得严格的直接相关函数和径向分布函数，建立了体系的各种自由能表达式，并做到了理论本身的内在统一；将统计缔合流体理论、重整化群理论、密度泛函理论和动力学密度泛函理论有机结合起来，分别建立了描述亚（超）临界流体的相行为、临界现象和界面现象的、具有相同统计力学基础的数学模型，并用实验数据和文献数据验证了新建模型的计算精度、应用范围和预测功能。本文所建模型可为R134a亚（超）临界技术新工艺的开发和应用提供重要的理论依据。