丁烯醛及丁烯醛-乙醛二元体系汽液相平衡模拟

杨华明，张敏华，马静

（1 天津大学石油化工技术开发中心，绿色合成与转化教育部重点实验室，天津 300072； 2 天津化学化工协同创新中心，天津 300072）

引 言

丁烯醛又名巴豆醛，是一种无色、易燃，具有催泪性，在水中溶解度适中，在有机溶剂中易溶的醛类物质[1]。其工业应用广泛，常用于食品防腐剂、酵母和霉菌抑制剂山梨酸的制备，也可用作酒精抑制剂和四乙基铅的稳定剂等[2]。我国现有的乙烯氧化法生产乙醛[3]装置主要采用的德国弗里德里希·伍德有限公司设备[4]，在生产乙醛的同时副产丁烯醛。因此，有效地把副产品丁烯醛从乙醛中进行回收利用是提高工厂经济效益的有效途径，同时可以获得高质量要求的乙醛产品。

流体的汽液相平衡数据是分离技术以及分离设备开发和设计的理论基础。因不受实验条件、体系稳定性等限制，分子模拟法[5-7]成为实验测定方法外又一重要的相平衡数据获取途径。同时，其还具有计算周期短、计算成本低等优势。Gibbs 系综Monte Carlo 法[8-10]（GEMC）因不考虑相边界条件，无须计算化学势，被广泛地应用于流体相平衡的计算中。Gibbs 系综Monte Carlo 法计算汽液相平衡数据的准确性直接与力场相关。常见的力场有TraPPE力场[11-12]、OPLS 力场[13]、AUA 力场[14]等。

其中，美国明尼苏达大学Siepmann 课题组开发的TraPPE 力场参数是通过拟合液相及临界点实验数据所得，因此在汽液相平衡计算方面较为准确。同时，联合原子力场（UA）的计算速率要高于全原子力场（AA）的计算速率。Siepmann 课题组已经分别对正构烷烃[8]，直链和支链烯烃[11]，醚、酮、醛类[12]等体系进行了系统性研究，并补充了相关基团的非键作用参数及键参数，将该力场应用于相关物质纯组分及混合组分的汽液相平衡计算中，取得了相当高的准确度。……