Уточненная корреляция для прогнозирования критической температуры высококипящих алканов нормального и разветвленного строения

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведен сравнительный анализ наиболее известных расчетных моделей, разработанных для определения критической температуры углеводородов в первую очередь гомологического ряда н-алканов. Отмечены основные преимущества и недостатки предлагаемых в литературе корреляций. Предложена уточненная корреляция для определения критической температуры алканов нормального и разветвленного строения, применимая для гомологов с числом атомов углерода от NC = 3–7 и практически вплоть до 100 и более. Приведено сравнение результатов вычислений по предлагаемой зависимости и по корреляциям других авторов. Отмечено преимущество предложенной корреляции для критической температуры индивидуальных соединений по сравнению с полиномиальными и сложными нелинейными моделями, а именно, возможность распространения принятого подхода на соединения других структурных групп, а также прогнозирования критических температур рядов гомологов при незначительном и даже полном отсутствии экспериментальных опорных данных.

About the authors

Б. Д. Донских

ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Author for correspondence.
Email: borix2222@yandex.ru
Russian Federation, Москва

В. А. Истомин

ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Email: vlistomin@yandex.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Nikitin E.D., Paviov P.A., Skripov P.V. Estimation of the Critical Constants Normal Alkanes // Int. J. Thermophys. 1996. V. 17. № 2. Р. 455.
  2. Никитин Е.Д. Критические свойства термонестабильных веществ: методы измерений, некоторые результаты, корреляции // ТВТ. 1998. Т. 36. № 2. С. 322.
  3. Никитин Е.Д. Асимптотическое поведение критических свойств веществ, состоящих из длинных цепных молекул // ТВТ. 2000. Т. 38. № 2. С. 337.
  4. Никитин Е.Д., Павлов П.А. Ван-дер-ваальсовский флюид цепных молекул в приближении самосогласованного поля. Некоторые теплофизические свойства // ТВТ. 2000. Т. 38. № 5. С. 716.
  5. Богатищева Н.С., Никитин Е.Д. Критические свойства двенадцати гомологических рядов с общей формулой H(CH2)SR // ТВТ. 2005. Т. 43. № 2. С. 196.
  6. Nikitin E.D., Bogatishcheva N.S. Method of Self-similar Functions for Estimating the Critical Properties of Homologous Series // Fluid Phase Equilibria. 2021. V. 537. P. 1.
  7. Chickos J., Wang T., Sharma E. Hypothetical Thermodynamic Properties: Vapor Pressures and Vaporization Enthalpies of the even n-Alkanes from C40 to C76 at T = 298.15 K by Correlation-gas Chromatography. Are the Vaporization Enthalpies a Linear Function of Carbon Number? // J. Chem. Eng. Data. 2008. V. 53(2). P. 481.
  8. Nikitin E.D., Pavlov P.A., Bogatishcheva N.S. Critical Properties of Long-chain Substances from the Hypothesis of Functional Self-similarity // Fluid Phase Equilibria. 2005. V. 235(1). P. 1.
  9. Teja A.S., Lee R.J., Rosenthal D., Anselme M. Correlation of the Critical Properties of Alkanes and Alkanols // Fluid Phase Equilibria. 1990. V. 56. P. 153.
  10. Nikitin E.D., Pavlov P.A., Popov A.P. Vapour-liquid Cri-tical Temperatures and Pressures of Normal Alkanes with from 19 to 36 Carbon Atoms, Naphthalene, and m-Terphenyl Determined by the Pulse-heating Technique // Fluid Phase Equilibria. 1997. V. 141(1-2). P. 155.
  11. Nikitin E.D., Popov A.P. Critical Temperatures and Pressures of C40, C44, and C60 Normal Alkanes Measured by the Pulse-heating Technique // Fluid Phase Equilibria. 2014. V. 379. P. 191.
  12. Joback K.G., Reid R.C. Estimation of Pure-component Properties from Group-contributions // Chem. Eng. Commun. 1987. V. 57 (1-6). P. 233.
  13. Nannoolal Y., Rarey J., Ramjugernath D. Estimation of Pure Component Properties. Part 2. Estimation of Critical Property Data by Group Contribution // Fluid Phase Equilibria. 2007. V. 252(1-2). P. 1.
  14. Constantinou L., Gani R. New Group Contribution Method for Estimating Properties of Pure Compounds // AIChE J. 1994. V. 40. № 10. P. 1697.
  15. Poling B.E., Prausnitz J.M., O’Connell J.P. The Properties of Gases and Liquids. 5th ed. N.Y.: McGraw Hill, 2000. 768 p.
  16. Tsonopoulos C. Critical Constants of Normal Alkanes from Methane to Polyethylene // AIChE J. 1987. V. 33(12). P. 2080.
  17. Tsonopoulos C., Tan Z.M. The Critical Constants of Normal Alkanes from Methane to Polyethylene. 2. Application of the Flory Theory // Fluid Phase Equilibria. 1993. V. 83. P. 127.
  18. Lemmon E.W., Goodwin A.R.H. Critical Properties and Vapor Pressure Equation for Alkanes CnH2n+2: Normal Alkanes with n ≤ 36 and Isomers for n = 4 through n = 9 // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2000. V. 29(1). P. 1.
  19. Kontogeorgis G.M., Tassios D.P. Critical Constants and Acentric Factors for Long-chain Alkanes Suitable for Corresponding States Applications. A Critical Review // Chem. Eng. J. 1997. V. 66. P. 35.
  20. Gani R. Group Contribution-based Property Estimation Methods: Advances and Perspectives // Curr. Opin. Chem. Eng. 2019. V. 23. P. 184.
  21. Messerly R.A., Knotts T.A., Giles N.F., Wilding W.V. Developing an Internally Consistent Set of Theoretically Based Prediction Models for the Critical Constants and Normal Boiling Point of Large n-Alkanes // Fluid Phase Equilibria. 2017. V. 449. P. 104.
  22. Kurata M., Isida S. Theory of Normal Paraffin Liquids // J. Chem. Phys. 1955. V. 23. P. 1126.
  23. Kreglewski A., Zwolinski B.J. A New Relation for Physical Properties of n-alkanes and n-alkyl Compounds // J. Phys. Chem. 1961. V. 65. P. 1050.
  24. Kumar A., Okuno R. Critical Parameters Optimized for Accurate Phase Behavior Modeling for Heavy n-Alkanes up to C100 Using the Peng–Robinson Equation of State // Fluid Phase Equilibria. 2012. V. 335. P. 46.
  25. Smit B., Karaborni S., Siepmann J.I. Computer-simulations of Vapor–Liquid Phase Equilibria of n-Alkanes // J. Chem. Phys. 1995. V. 102(5). P. 2126.
  26. Nath S.K., Escobedo F.A., de Pablo J.J. On the Simulation of Vapor-liquid Equilibria for Alkanes // J. Chem. Phys. 1998. V. 108(23). P. 9905.
  27. Errington J.R., Panagiotopoulos A.Z. A New Intermolecular Potential Model for the n-Alkane Homologous Series // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103(30). P. 6314.
  28. Zhuravlev N.D., Martin M.G., Siepmann J.I. Vapor-liquid Phase Equilibria of Triacontane Isomers: Deviations from the Principle of Corresponding States // Fluid Phase Equilibria. 2002. V. 202(2). P. 307.
  29. Muller E.A., Mejia A. Comparison of United-atom Potentials for the Simulation of Vapor–Liquid Equilibria and Interfacial Properties of Long-chain n-Alkanes up to n-C-100 // J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115(44). P. 12822.
  30. Messerly R.A., Knotts T.A., Rowley R.L., Wilding W.V. Improved Estimates of the Critical Point Constants for Large n-Alkanes Using Gibbs Ensemble Monte Carlo Simulations // J. Chem. Eng. Data. 2016. V. 61(10). P. 3640.
  31. Messerly R.A., Rowley R.L., Knotts T.A., Wilding W.V. An Improved Statistical Analysis for Predicting the Critical Temperature and Critical Density with Gibbs Ensemble Monte Carlo Simulation // J. Chem. Phys. 2015. V. 143(10). 104101.
  32. Messerly R.A., Knotts T.A., Rowley R.L., Wilding W.V. An Improved Approach for Predicting the Critical Constants of Large Molecules with Gibbs Ensemble Monte Carlo Simulation // Fluid Phase Equilibria. 2016. V. 425. P. 432.
  33. Messerly R.A., Knotts T.A., Wilding W.V. Uncertainty Quantification and Propagation of Errors of the Lennard-Jones 12-6 parameters for n-Alkanes // J. Chem. Phys. 2017. V. 146. 194110.
  34. Vega C., MacDowell L.G. Critical Temperature of Infinitely Long Chains from Wertheim’s Perturbation Theory // Mol. Phys. 2000. V. 98(17). P. 1295.
  35. Gonzalez L., MacDowell L.G., Muller M., Vega C., Binder K. Equation of State and Critical Behavior of Polymer Models: A Quantitative Comparison between Wertheims Thermodynamic Perturbation Theory and Computer Simulations // J. Chem. Phys. 2000. V. 113(1). P. 419.
  36. Muller E.A., Gubbins K.E. Molecular-based Equations of State for Associating Fluids: A Review of SAFT and Related Approaches // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. V. 40(10). P. 2193.
  37. Chickos J.S. Hypothetical Thermodynamic Properties: The Boiling and Critical Temperatures of Polyethylene and Polytetrafluoroethylene // J. Chem. Eng. Data. 2004. V. 49(3). P. 518.
  38. Martin M.G., Siepmann J.I. Transferable Potentials for Phase Equilibria. 1. United-Atom Description of n-Alkanes // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 2569.
  39. Ambrose D., Tsonopoulos C. Vapor–Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 2. Normal Alkanes // J. Chem. Eng. Data. 1995. V. 40(3). P. 531.
  40. Owczarek I., Blazej K. Recommended Critical Temperatures. Part I. Aliphatic Hydrocarbons // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2003. V. 32. P. 1411.
  41. Ambrose D., Tsonopoulos C., Nikitin E.D., Morton D.W., Marsh K.N. Vapor-Liquid Critical Properties of Elements and Compounds. 12. Review of Recent Data for Hydrocarbons and Non-hydrocarbons // J. Chem. Eng. Data. 2015. V. 60(12). P. 3444.
  42. Yaws C.L. The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals: Physical Properties for More Than 54,000 Organic and Inorganic Chemical Compounds, Coverage for C1 to C100 Organics and Ac to Zr Inorganics. 2nd ed. Oxford: Gulf Professio-nal Publ., 2015. 832 p.
  43. Lide D.R., Milne G.W.A. Handbook of Data on Organic Compounds. 3rd ed. CRC-Press, 1993. 6560 p.
  44. Thermophysical Properties of Fluid Systems. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
  45. NIST Standard Reference Database Number 69. 2023. https://webbook.nist.gov/chemistry/

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences