CO2 + 丁酸丙酯和CO2 + 丙酸丁酯二元体系在293.15至363.15 K温度下的相平衡数据

《The Journal of Supercritical Fluids》：Phase equilibrium data for CO2 + propyl butanoate and CO2 + butyl propanoate binary systems at temperatures between 293.15 and 363.15 K

　　

研究人员研究了CO₂ + 丁酸丙酯和CO₂ + 丙酸丁酯二元体系在293.15至363.15 K温度范围内的流体相平衡。采用合成可视法（synthetic-visual method）获得了相转变压力，覆盖了9条等温线，温度范围从293.15 K到363.15 K。实验数据与Peng-Robinson状态方程（Peng-Robinson equation of state, PR EOS）进行了关联。

超临界二氧化碳（CO₂）高压过程被广泛应用于从食品基材料中提取高附加值物质或去除不期望化合物。相平衡数据是设计此类分离过程和开发热力学模型的关键基础信息。目前，关于二氧化碳与酯类混合物相行为的研究多集中于短链酯或脂肪酸甲酯（FAME）和脂肪酸乙酯（FAEE），而涉及中链酯的研究相对较少。然而，许多中链酯是挥发性芳香化合物，常见于天然原料、食品、果汁和酒精饮料中。对于含有7个碳原子的饱和酯（C₇H₁₄O₂），仅有少数二元体系被研究过，如CO₂ + 戊酸乙酯、CO₂ + 异戊酸乙酯等。因此，存在对新的中链酯相平衡数据的迫切需求，以支持超临界流体分馏和酯纯化等工艺的开发与放大。本研究的目的是测定两种未分支的C7酯——丁酸丙酯（propyl butanoate）和丙酸丁酯（butyl propanoate）与CO₂的二元相平衡数据，这两种酯广泛用于食品加工、香料和化妆品工业。超临界CO₂萃取可用于回收这些关键气味化合物，而相平衡数据对于设计和优化生产单元至关重要。该研究论文发表在《The Journal of Supercritical Fluids》上。

研究人员采用合成可视法（synthetic-visual method）在高压可视釜（SynVisVar）中测量了CO₂ + 丁酸丙酯和CO₂ + 丙酸丁酯二元体系从293.15 K到363.15 K的液-气相转变压力。通过精确配制不同组成的混合物，覆盖了从0.20到0.98的CO₂摩尔分数范围，共获得161个泡点和23个露点，压力最高达13.7 MPa。实验数据表明，两种体系表现出非常相似的饱和压力，且属于类型I（type I）二元体系，其连续临界曲线在(p,T)平面上呈现压力最大值。此外，研究人员使用Peng-Robinson状态方程（Peng-Robinson equation of state, PR EOS）与经典van der Waals混合规则对实验数据进行了关联，回归了温度独立的二元相互作用参数（binary interaction parameter, k_ij）。该模型能很好地描述相行为，为超临界流体过程的设计提供了可靠的热力学数据。本研究的结论是，所研究的两种酯在CO₂中的相行为几乎相同，酯官能团的位置对饱和压力影响很小，且PR EOS可以准确关联这些数据。

本研究采用的主要技术方法包括：合成可视法（synthetic-visual method）在高压可变容积可视釜（SynVisVar）中进行相转变压力测量。通过双秤量法精确配制已知组成的混合物，将酯和CO₂依次注入釜内，利用分析天平称量质量，不确定度小于0.005 g。在恒温条件下，通过改变活塞位置调节压力，视觉观察泡点或露点。压力测量不确定度为0.02 MPa（远离临界点）或0.04 MPa（近临界点或露点）。数据处理采用Peng-Robinson状态方程（PR EOS）与经典van der Waals二次混合规则，回归温度独立的二元相互作用参数（k_ij），以最小化液相和气相摩尔分数的平均绝对偏差。

**3. 实验结果**
研究人员测量了CO₂ + 丁酸丙酯（11个混合物）和CO₂ + 丙酸丁酯（12个混合物）的相转变压力。数据以等组分线形式给出，并通过