氢气和乙烯与甲基环己烷二元体系的高压气液相平衡测量与模型研究

本文通过分析等温法测定了氢气和乙烯分别与甲基环己烷(MCH)二元体系在333.15-368.15 K、压力高达11 MPa下的高压气液相平衡(VLE)数据，采用Peng-Robinson(PR)状态方程结合van der Waals(vdW)或Wong-Sandler(WS)混合规则进行建模，为液态有机氢载体(LOHC)系统和烯烃生产工艺提供了关键热力学参数。

　　

Highlight

材料

实验采用高纯度氢气(H₂)、乙烯(C₂H₄)和甲基环己烷(C₇H₁₄)，通过气相色谱分析验证纯度，并使用密度计和折光仪对甲基环己烷进行物性校验。

数据处理

采用Aspen Plus V15的phi-phi直接回归法，将Peng-Robinson(PR)状态方程与van der Waals(vdW)或Wong-Sandler(WS)混合规则耦合，其中WS规则结合了非随机双流体模型(NRTL)。温度依赖型二元相互作用参数通过以下公式定义：k_ij = a + bT + cT²

结果与讨论

在333.15-368.15 K温度范围内，首次测得C₂H₄+C₇H₁₄体系的完整VLE数据。对于H₂体系，分析等温毛细管采样法(AnTCap)克服了氢气低分子量带来的实验挑战，数据显示高温下显著的非理想混合行为。

结论

PR-vdW模型能较好描述H₂+MCH体系，而C₂H₄体系需采用PR-WS-NRTL组合模型。研究为液态有机氢载体(LOHC)和乙烯回收工艺提供了关键热力学基础数据。