謝浩東, 徐可凡, 于亞楠, 張勝振, 張翠清, 蔣晨光, 張 帆, 陳勝利

費(fèi)托蠟在五種有機(jī)溶劑中的溶解度測(cè)定及關(guān)聯(lián)

謝浩東1, 徐可凡1, 于亞楠1, 張勝振2, 張翠清2, 蔣晨光2, 張 帆3, 陳勝利1

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院, 北京102249;2. 北京低碳清潔能源研究院,北京102211;3. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院, 北京102249)

研究采用動(dòng)態(tài)法測(cè)定常壓下費(fèi)托蠟在正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯溶劑體系中的溶解度。結(jié)果表明，費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解度均隨溫度升高而增大，且在不同溶劑中費(fèi)托蠟的溶解度存在較大差異。采用Apelblat方程、多項(xiàng)式方程以及簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程關(guān)聯(lián)溶解度數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)結(jié)果良好，但Apelblat方程、多項(xiàng)式方程的擬合效果優(yōu)于簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程。此外，通過(guò)修正的Van’t Hoff方程計(jì)算，得到費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解焓Δsol、溶解熵Δsol和溶解吉布斯自由能Δsol，結(jié)果表明費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解過(guò)程均為吸熱、熵增的非自發(fā)過(guò)程。所得結(jié)果能夠?yàn)橘M(fèi)托蠟結(jié)晶工藝的開(kāi)發(fā)提供重要的理論依據(jù)。

費(fèi)托蠟；固液平衡；溶解度；溶解熱力學(xué)性質(zhì)

1 前 言

費(fèi)托蠟(Fischer-Tropsch wax)是費(fèi)托合成工藝中的一種亞甲基混合物，主要組成是直鏈的飽和烷烴，碳數(shù)分布在20～100[1]，其熔點(diǎn)最高可達(dá)120 ℃。高質(zhì)量的費(fèi)托蠟呈白色，不含硫、氮、芳烴等雜質(zhì)，具有晶體結(jié)構(gòu)精細(xì)、熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好及堅(jiān)硬、耐磨等特點(diǎn)[2]。基于以上優(yōu)點(diǎn)，費(fèi)托蠟廣泛應(yīng)用于建筑、涂料、塑料、食品及化妝品等領(lǐng)域，具有非常廣闊的應(yīng)用前景[3-4]。

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)費(fèi)托合成技術(shù)的提升以及在應(yīng)用方面的拓展，高附加值費(fèi)托蠟產(chǎn)品的需求量逐年增加，因此，對(duì)費(fèi)托蠟精制和提純的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。分級(jí)結(jié)晶法[5]是提升費(fèi)托蠟產(chǎn)品質(zhì)量的重要方法，同時(shí)可以有效控制結(jié)晶過(guò)程晶體的粒度和晶習(xí)，以利于固液分離。選擇合適的萃取溶劑并獲取其準(zhǔn)確全面的溶解度數(shù)據(jù)，是溶液萃取耦合分級(jí)結(jié)晶工藝開(kāi)發(fā)的必要工作。但目前費(fèi)托蠟在有機(jī)溶劑中的溶解度數(shù)據(jù)十分有限[6]，所以仍需對(duì)其溶解熱力學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究。

基于中、高熔點(diǎn)費(fèi)托蠟生產(chǎn)加工的技術(shù)需要，本研究所選溫度較高，同時(shí)選擇5種化學(xué)工業(yè)中比較常用的有機(jī)溶劑進(jìn)行比較。采用動(dòng)態(tài)法測(cè)定常壓下費(fèi)托蠟在正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯溶劑體系中的溶解度數(shù)據(jù)，并用Apelblat方程、多項(xiàng)式方程以及簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程對(duì)溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對(duì)費(fèi)托蠟溶解焓、溶解熵和溶解吉布斯自由能進(jìn)行計(jì)算。本工作可為費(fèi)托蠟結(jié)晶過(guò)程工藝開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑

費(fèi)托蠟(國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司)；正丁醇(分析純，天津市福晨化學(xué)試劑有限公司)；乙酸丁酯(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠)；正辛烷(分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；石油醚(分析純，沸程90～120 ℃，北京市通廣精細(xì)化工公司)；甲苯(分析純，北京化工廠)。

2.2 費(fèi)托蠟組成及性質(zhì)測(cè)定

碳、氫、氮元素含量的測(cè)定采用Vario EL cube碳?xì)涞胤治鰞x；氧元素含量的測(cè)定采用Rapid OXY cube氧元素分析儀；硫元素含量的測(cè)定采用HIR-94B型高頻紅外碳硫分析儀。費(fèi)托蠟的碳數(shù)分布測(cè)定采用Aglient 6890N型氣相色譜儀，具體條件為：以二硫化碳為溶劑，初始柱溫為40 ℃，升溫速率為20 ℃×min-1，汽化溫度為420 ℃，以C20～C72正構(gòu)烷烴(色譜純)為標(biāo)樣。費(fèi)托蠟的初始結(jié)晶溫度和熔程測(cè)定采用美國(guó)TA公司Q20型差示掃描量熱儀，具體條件為：氮?dú)鈿夥?，流量?0 mL×min-1，降溫速率為10 ℃×min-1，溫度范圍為20～130 ℃。

2.3 溶解度測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置和方法

采用動(dòng)態(tài)法[7-9]測(cè)定費(fèi)托蠟在正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯中的溶解度，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。該裝置是一帶夾套的結(jié)晶器，容積為150 mL。結(jié)晶器與超級(jí)恒溫槽相連，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的升溫可由循環(huán)水來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用磁力攪拌器使固液兩相混合均勻并且加快費(fèi)托蠟的溶解。采用傳統(tǒng)的目測(cè)法判定平衡點(diǎn)，通過(guò)多次測(cè)定消除偶然誤差。為避免溶劑在測(cè)定過(guò)程中的揮發(fā)，用橡膠塞密封結(jié)晶器瓶口。費(fèi)托蠟在加入溶劑之前將其充分研磨，以加大費(fèi)托蠟顆粒與溶劑的接觸面積，使固液兩相盡可能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡。體系溫度由插入溶液的熱電偶測(cè)量，其精度為± 0.1 ℃。

圖1 溶解度測(cè)定裝置圖

1. thermostatic water-circulator bath 2. Thermocouple 3. jacketed glass vessel 4. magnetic stirring bar 5. magnetic agitator drive

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，溶質(zhì)和溶劑先后經(jīng)電子分析天平(精度為± 0.1 mg)準(zhǔn)確稱量后加入夾套結(jié)晶器中。開(kāi)啟磁力攪拌器使固液兩相混合均勻，開(kāi)啟超級(jí)恒溫槽控制體系的溫度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液渾濁程度變化，當(dāng)溶液變澄清時(shí)，可以認(rèn)為費(fèi)托蠟固體完全溶解，記錄此時(shí)體系溫度即得到此溶解度下的平衡溫度。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)上述操作過(guò)程3次，取平均值作為最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

采用摩爾分率表示溶解度，計(jì)算公式為

式中：為溶質(zhì)的摩爾分率溶解度；為溶質(zhì)費(fèi)托蠟的質(zhì)量，g；為溶質(zhì)費(fèi)托蠟的摩爾質(zhì)量，g×mol-1；m為溶劑(正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯)的質(zhì)量，g；M為溶劑(正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯)的摩爾質(zhì)量，g×mol-1。

平衡溫度的相對(duì)平均偏差A(yù)RD計(jì)算公式為

式中：T和分別為平衡溫度的測(cè)量值和平衡溫度平均值，K；為測(cè)量次數(shù)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 費(fèi)托蠟組成及性質(zhì)分析

費(fèi)托蠟的元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。表中，r為相對(duì)分子質(zhì)量，C、H和O元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)B分別為84.60%、14.79% 和0.61%，未檢出S和N元素，可見(jiàn)該費(fèi)托蠟純度較高。同時(shí)，費(fèi)托蠟組成較為復(fù)雜，通過(guò)高溫氣相色譜法對(duì)含高碳數(shù)的費(fèi)托蠟的碳數(shù)分布進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)定[10]，結(jié)果如圖2所示，圖中C為不同碳數(shù)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。將費(fèi)托蠟按平均分子進(jìn)行處理，由碳數(shù)分布可計(jì)算出其平均相對(duì)分子質(zhì)量r為579.85。

表1 費(fèi)托蠟組成及性質(zhì)

圖2 費(fèi)托蠟的碳數(shù)分布測(cè)定結(jié)果

圖3 費(fèi)托蠟冷卻結(jié)晶過(guò)程DSC曲線

費(fèi)托蠟作為一種混合物，其熔程主要受烴類組成影響。針對(duì)某一種特定的蠟，其組成較為穩(wěn)定。因此，可由DSC法[11]測(cè)得費(fèi)托蠟的初始結(jié)晶溫度和熔程等物性參數(shù)。圖3費(fèi)托蠟冷卻結(jié)晶DSC曲線上放熱峰前斜率最大點(diǎn)的切線與曲線上水平線的交點(diǎn)即為該費(fèi)托蠟的初始結(jié)晶溫度，熔程為DSC曲線上有明顯放熱現(xiàn)象的溫度區(qū)間。取3次測(cè)試結(jié)果的平均值，計(jì)算得到該費(fèi)托蠟初始結(jié)晶溫度為88.4 ℃，熔程為20～88.4 ℃。

3.2 溶解度測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置的可靠性驗(yàn)證

氯化鉀在水中的溶解度已有廣泛報(bào)道，因此，用氯化鉀-水作為標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)溶解度測(cè)定裝置和方法的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。采用動(dòng)態(tài)法測(cè)定氯化鉀在水中的溶解度，并與文獻(xiàn)[12]值比較，結(jié)果如圖4所示。圖中w為質(zhì)量溶解度，從圖4可以看出，實(shí)驗(yàn)測(cè)定值與文獻(xiàn)值符合良好，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)裝置和方法可靠，可用于測(cè)定費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解度。

圖4 KCl在水中的溶解度

3.3 費(fèi)托蠟溶解度數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)

實(shí)驗(yàn)測(cè)得的費(fèi)托蠟在正丁醇、乙酸丁酯、正辛烷、石油醚和甲苯5種有機(jī)溶劑中溶解度x,exp見(jiàn)表2。平衡溫度結(jié)果的相對(duì)平均偏差均在0.04%～0.41%，說(shuō)明動(dòng)態(tài)法測(cè)費(fèi)托蠟溶解度具有較好的精密度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解度均隨溫度的升高而增大；在相同溫度下，費(fèi)托蠟在不同溶劑中的溶解度大小依次為：甲苯>石油醚>正辛烷>乙酸丁酯>正丁醇。費(fèi)托蠟是一種非極性溶質(zhì)，所以在非極性溶劑甲苯、石油醚和正辛烷中的溶解性能較好，即溶質(zhì)和溶劑極性越相似，分子間引力越強(qiáng)，越有利于溶質(zhì)在溶劑中的溶解。

表2 費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解度及擬合偏差

be continued

采用Apelblat方程[13-15](式(3))、多項(xiàng)式方程[16-17](式(4))以及簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程[18](式(5))對(duì)費(fèi)托蠟溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)回歸。

式中：、、、、、、1和1分別為所對(duì)應(yīng)方程的模型參數(shù)，這些參數(shù)的回歸值列于表3。采用相關(guān)指數(shù)2來(lái)描述3種模型的擬合程度。

利用相對(duì)偏差RD、平均相對(duì)偏差RAD和均方根偏差RMSD來(lái)評(píng)估模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間的偏差，計(jì)算如式(6)～(8)所示。3種模型的計(jì)算值(102x,cal)、實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值之間的偏差(RD、RAD、RSMD)結(jié)果見(jiàn)表2。

式中：x,exp和x,cal分別為溶質(zhì)摩爾分率溶解度的實(shí)驗(yàn)值和溶質(zhì)摩爾分率溶解度的模型關(guān)聯(lián)計(jì)算值。

從表3可以看出，采用Apelblat方程、多項(xiàng)式方程和簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程均能較好地關(guān)聯(lián)費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解度數(shù)據(jù)，所得模型方程可預(yù)測(cè)所測(cè)溫度范圍內(nèi)費(fèi)托蠟在不同溶劑中的溶解度。對(duì)比3種模型的關(guān)聯(lián)結(jié)果，Apelblat方程和多項(xiàng)式方程的擬合效果明顯優(yōu)于簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程。其中，Apelblat方程關(guān)聯(lián)曲線如圖5所示。

表3 Apelblat方程、多項(xiàng)式方程和簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程參數(shù)關(guān)聯(lián)結(jié)果

3.4 溶解熱力學(xué)性質(zhì)分析

在實(shí)際工程應(yīng)用中，當(dāng)溫度變化不大時(shí)，溶解焓、溶解熵等熱力學(xué)參數(shù)可近似看作常數(shù)。目前溶解過(guò)程中熱力學(xué)參數(shù)的計(jì)算普遍采用修正的Van’t Hoff方程[19-22]進(jìn)行分析。溶解焓Δsol可以用式(9)、(10)進(jìn)行計(jì)算。

圖5 費(fèi)托蠟溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及Apelblat方程關(guān)聯(lián)曲線

圖6 修正的Van’t Hoff 方程擬合費(fèi)托蠟溶解度

式中：為通用氣體常數(shù)，8.314 J×mol-1×K-1；T為溫度的調(diào)和平均值，K；為數(shù)據(jù)樣本量。

基于實(shí)驗(yàn)的溶解度數(shù)據(jù)，以1/－1/T為橫坐標(biāo)、ln為縱坐標(biāo)線性擬合，斜率為，截距為，則溶解焓Δsol、溶解吉布斯自由能Δsol和溶解熵Δsol可分別用式(11)、(12)和(13)來(lái)計(jì)算。

修正的Van’t Hoff方程擬合結(jié)果如圖6和表4所示，從2值可以看出，該方程對(duì)費(fèi)托蠟的溶解度數(shù)據(jù)有較好的擬合效果，可用于熱力學(xué)參數(shù)的計(jì)算。

表4 修正的Van’t Hoff方程擬合費(fèi)托蠟溶解度得到的模型參數(shù)

表5 費(fèi)托蠟溶解過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)

利用式(9)～(13)計(jì)算得到的費(fèi)托蠟在不同溶劑中溶解過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)列于表5。從表中可以發(fā)現(xiàn)，Δsol和Δsol均為正值，說(shuō)明費(fèi)托蠟溶解過(guò)程是一個(gè)非自發(fā)的吸熱過(guò)程，即費(fèi)托蠟分子與溶劑分子之間的相互作用比溶劑分子之間的相互作用更弱，導(dǎo)致費(fèi)托蠟與溶劑分子間作用鍵的能量不足以彌補(bǔ)溶劑分子間原有締合鍵的斷裂所需要的能量[18]，因此需要外界提供能量，這與費(fèi)托蠟溶解度隨溫度的升高而增大的結(jié)果相一致。費(fèi)托蠟在乙酸丁酯中的溶解焓最大，說(shuō)明費(fèi)托蠟與乙酸丁酯分子作用引力最小，溫度對(duì)費(fèi)托蠟在乙酸丁酯中的溶解度影響最大。同時(shí)，溶解過(guò)程溶質(zhì)分子與溶劑分子相混合，擾亂了原有溶劑分子的排列，使體系的混亂度增加，故Δsol均為正值。

4 結(jié) 論

(1) 在常壓下，費(fèi)托蠟在所選的5種有機(jī)溶劑中的溶解度均隨溫度升高而增大，且在一定溫度下，費(fèi)托蠟在不同溶劑中的溶解度大小順序?yàn)椋杭妆?石油醚>正辛烷>乙酸丁酯>正丁醇。

(2) 采用Apelblat方程、多項(xiàng)式方程和簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程關(guān)聯(lián)費(fèi)托蠟在不同溶劑中的溶解度數(shù)據(jù)，結(jié)果表明3種模型均能取得較好的關(guān)聯(lián)結(jié)果。對(duì)比3種模型的關(guān)聯(lián)結(jié)果，Apelblat方程和多項(xiàng)式方程擬合效果明顯優(yōu)于簡(jiǎn)化的二參數(shù)方程。

(3) 采用修正的Van’t Hoff方程計(jì)算了費(fèi)托蠟在不同溶劑中的溶解焓、溶解熵和溶解吉布斯自由能，其值均大于0，說(shuō)明費(fèi)托蠟在5種有機(jī)溶劑中的溶解過(guò)程均為吸熱、熵增的非自發(fā)過(guò)程。

[1] 裴曼琳, 張志新, 周敬來(lái), 等. F-T合成蠟的研究進(jìn)展[J]. 石油化工, 1995, 24(12): 900-903.

PEI M L, ZHANG Z X, ZHOU J L,Research progress of F-T synthetic wax [J]. Petrochemical Technology, 1995, 24(12): 900-903.

[2] 孫劍鋒, 畢文卓, 王詩(shī)語(yǔ). 費(fèi)-托合成蠟的性質(zhì)及應(yīng)用展望[J]. 當(dāng)代化工, 2016, 45(12): 2884-2887, 2890.

SUN J F, BI W Z, WANG S Y. Properties and application prospects of Fischer-Tropsch synthetic wax [J]. Contemporary Chemical Industry, 2016, 45(12): 2884-2887, 2890.

[3] 張怡, 唐勇, 于鵬浩, 等. F-T合成微晶蠟的市場(chǎng)前景和研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展, 2010, 29(S1): 353-356.

ZHANG Y, TANG Y, YU P H,Market prospect and research progress of F-T synthetic microcrystalline wax [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2010, 29(S1): 353-356.

[4] 雙玥. 高熔點(diǎn)費(fèi)托合成蠟的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 化學(xué)工業(yè), 2012, 30(10): 11-15.

SHUANG Y. Application and development tendency of Fischer-Tropsch hard wax [J]. Chemical Industry, 2012, 30(10): 11-15.

[5] 丁緒淮, 談遒. 工業(yè)結(jié)晶[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1985.

DING X W, TAN Q. Industrial crystallization [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 1985.

[6] 孫東旭, 戴詠川, 齊程遠(yuǎn), 等. 費(fèi)-托合成蠟溶劑精制及其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究[J]. 石油煉制與化工, 2016, 47(11): 78-81.

SUN D X, DAI Y C, QI C Y,Research on F-T wax solvent deoiling and wax structure and properties [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2016, 47(11): 78-81.

[7] 沈樂(lè), 李惠萍, 高江濤, 等. 1-芐基-4-羥甲基-1H-1,2,3-三氮唑溶解度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2016, 30(1): 1-6.

SHEN L, LI H P, GAO J T,Measurement and correlation of 1-benzyl-4-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazole solubility [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2016, 30(1): 1-6.

[8] 宋微微, 馬沛生, 相政樂(lè). 丁二酸在五種有機(jī)溶劑中溶解度測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2007, 21(2): 341-344.

SONG W W, MA P S, XIANG Z L. Determination and correlation of the solubility for succinic acid in five different organic solvents [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2007, 21(2): 341-344.

[9] 智敏杰, 陳亮. 氯唑西林鈉的溶解度和晶習(xí)分析研究[J]. 高校化學(xué)工程學(xué)報(bào), 2020, 34(3): 611-618.

ZHI M J, CHEN L. Study on the solubility and crystal habit of cloxacillin sodium [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2020, 34(3): 611-618.

[10] 池朗珠, 李自運(yùn), 蔣瑩, 等. 高溫氣相色譜法測(cè)定費(fèi)-托合成蠟的碳數(shù)分布[J]. 石油煉制與化工, 2016, 47(4): 101-104.

CHI L Z, LI Z Y, JIANG Y,Determination of carbon number distribution of Fischer-Tropsch wax by high temperature gas chromatography [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2016, 47(4): 101-104.

[11] 張喜文, 劉智, 楊春雁, 等. DSC法測(cè)定石蠟熔點(diǎn)[J]. 石油化工, 2003, 32(6): 521-524.

ZHANG X W, LIU Z, YANG C Y, et al. Determination of wax melting point by DSC [J]. Petrochemical Technology, 2003, 32(6): 521-524.

[12] 袁渭康, 王靜康, 費(fèi)維揚(yáng), 等. 化學(xué)工程手冊(cè)[M]. 3版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2019.

YUAN W K, WANG J K, FEI W Y,Chemical engineering handbook [M]. 3rd ed. Beijing: Chemical Industry Press, 2019.

[13] ZHANG X, SONG L C, ZHAO D Y,. Measurement and correlation of solubility of carbendazim in lower alcohols [J]. Thermochimica Acta, 2018, 659: 172-175.

[14] 謝宏昭, 周龍昌, 王琳琳, 等. 樅酸在四種醇類溶劑中的溶解度測(cè)定與關(guān)聯(lián)[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2011, 25(3): 385-389.

XIE H Z, ZHOU L C, WANG L L,Determination and correlation of the solubility for abietic acid in four alcohol solvents [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities,2011, 25(3): 385-389.

[15] 張群艷, 吳艷陽(yáng), 李趙晉, 等. 均四甲苯在不同溶劑中溶解度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J]. 高校化學(xué)工程學(xué)報(bào), 2020, 34(5): 1120-1128.

ZHANG Q Y, WU Y Y, LI Z J,Determination and correlation of the solubility of mesitylene in different solvents [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2020, 34(5): 1120-1128.

[16] 賈青竹, 馬沛生, 王昶, 等. 2,4-二氯苯酚在水中溶解度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J]. 化學(xué)工程, 2006, 34(8): 44-47.

JIA Q Z, MA P S, WANG C,Studies on the solid-liquid equilibrium of 2,4-dichlorophenol in water [J]. Chemical Engineering (China), 2006, 34(8): 44-47.

[17] 史小帥, 樂(lè)清華, 方永明, 等. 溶析結(jié)晶法提純龍腦的熱力學(xué)研究[J]. 化學(xué)工程, 2016, 44(3): 30-35.

SHI X S, LE Q H, FANG Y M,Thermodynamic properties of borneol with anti-solvent crystallization [J]. Chemical Engineering (China), 2016, 44(3): 30-35.

[18] 李濤, 沙嬌, 趙瑞, 等. 雙季戊四醇在3種混合溶劑中的固-液相平衡[J]. 化工學(xué)報(bào), 2020, 71(1): 245-253.

LI T, SHA J, ZHAO R,Solid-liquid phase equilibrium of dipentaerythritol in three mixed solvents [J]. CIESC Journal, 2020, 71(1): 245-253.

[19] WANG P, WANG J K, GONG J B,. Determination of the solubility, dissolution enthalpy and entropy of Deflazacort in different solvents [J]. Fluid Phase Equilibria, 2011, 306(2): 171-174.

[20] HOU H, WANG J L, CHEN L Z,. Experimental determination of solubility and metastable zone width of 3,4-bis (3-nitrofurazan-4-yl)furoxan (DNTF) in (acetic acid + water) systems from (298.15 K-338.15 K) [J]. Fluid Phase Equilibria, 2016, 408: 123-131.

[21] ZHOU J Y, FU H L, CAO H,. Measurement and correlation of the solubility of florfenicol in binary 1,2-propanediol+water mixtures from 293.15 K to 316.25 K [J]. Fluid Phase Equilibria, 2013, 360: 118-123.

[22] FAN J P, XIE Y L, TIAN Z Y,. Solubilities of evodiamine in twelve organic solvents from=(283.2 to 323.2)K [J]. Journal of Chemical Thermodynamics, 2013, 58(3): 288-291.

Determination and correlation of the solubility of Fischer-Tropsch wax in five different organic solvents

XIE Hao-dong1, XU Ke-fan1, YU Ya-nan1, ZHANG Sheng-zhen2, ZHANG Cui-qing2,JIANG Chen-guang2, ZHANG Fan3, CHEN Sheng-li1

(1. College of Chemical Engineering and Environment, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;2. National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy, Beijing 102211, China;3. College of Mechanical and Transportation Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)

Solubilities of Fischer-Tropsch wax in organic solvents (-butanol, butyl acetate,-octane, petroleum ether and toluene) under atmospheric pressure were measured by a dynamic method. The results show that the solubilities of Fischer-Tropsch wax in the five organic solvents increase with temperature, and are of great difference in different solvents. The solubility data were well correlated by Apelblat equation, polynomial equation and simplified two-parameter equation, and better correlated by Apelblat equation and polynomial equation than by simplified two-parameter equation. In addition, the values of the dissolution enthalpy Δsol, dissolution entropy Δsoland dissolution Gibbs free energy Δsolof Fischer-Tropsch wax in the five organic solvents were calculated by modified Van’t Hoff equation. The obtained values of these thermodynamic parameters show that the dissolution processes of Fischer-Tropsch wax in the five organic solvents are endothermic, entropic and non-spontaneous. The results obtained can provide an important theoretical basis for the development of Fischer-Tropsch wax crystallization processes.

Fischer-Tropsch wax; solid-liquid equilibrium; solubility; dissolution thermodynamic properties

TQ 645.93

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2022.01.004

1003-9015(2022)01-0028-08

2021-05-27；

2021-08-24。

國(guó)家能源投資集團(tuán)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(ST930019SH10)。

謝浩東(1996-)，男，山東安丘人，中國(guó)石油大學(xué)(北京)碩士生。

陳勝利，E-mail：slchen@cup.edu.cn

謝浩東, 徐可凡, 于亞楠, 張勝振, 張翠清, 蔣晨光, 張帆, 陳勝利. 費(fèi)托蠟在五種有機(jī)溶劑中的溶解度測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2022, 36(1): 28-35.

：XIE Hao-dong, XU Ke-fan, YU Ya-nan, ZHANG Sheng-zhen, ZHANG Cui-qing, JIANG Chen-guang, ZHANG Fan, CHEN Sheng-li. Determination and correlation of the solubility of Fischer-Tropsch wax in five different organic solvents [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities, 2022, 36(1): 28-35.