ارزیابی رابطه صدیقی ـ لوکاس و اصلاح آن برای تخمین ضریب نفوذ در سیستم های الکلی

نوع مقاله: کوتاه پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی شیمی، مرکز تحقیقات مهندسی محیط زیست

2 تهران-شرکت ملی نفت مناطق مرکزی ایران

چکیده

با توجه به اهمیت و کاربرد بالای ضریب نفوذ در محاسبه ‌های انتقال جرم، رابطه ‌های بسیاری برای محاسبه آن در شرایط گوناگون ارایه شده است. در این مقاله یکی از عمومی‌ترین، ساده‌ترین و پرکاربردترین این رابطه‌ ها برای محاسبه نفوذپذیری در سامانه‌های مایع یعنی رابطه صدیقی ـ لوکاس انتخاب شده و دقت و توانایی آن در محاسبه ضریب نفوذ 150 سامانه مایع گوناگون بررسی شده است. نتیجه ‌ها نشان می‌دهند که خطای متوسط مطلق این رابطه در پیش ‌بینی ضریب نفوذ سامانه ‌های هیدروکربنی1/25% و محلول‌های آبی 8 /20% می باشد. همچنین این رابطه در پیش ‌بینی ضریب نفوذ سامانه ‌های دارای حلال الکلی ضعیف می ‌باشد. از نتیجه‌ های موجود در متون نیز برمی ‌آید که بیشتر رابطه‌ ها در تخمین ضریب‌ های نفوذ شرایط الکلی نسبت به شرایط غیرالکلی، خطای بسیار بالاتری دارند. بر اساس این شاهدها و نیز نبود رابط ه‌ای ویژه برای محلول‌های الکلی، رابطه ‌ی جدیدی به شکل رابطه صدیقی ـ لوکاس برای محاسبه ضریب نفوذ در سامانه ‌های الکلی ارایه شده است.  با استفاده از این رابطه، خطای متوسط برای شرایط الکلی از 8 /44% به 5 /28 و نیز درصد نتیجه ‌های دارای خطای بالاتر از 70% از 24 به صفر کاهش یافت. برای تأیید بیشتر، رابطه پیشنهادی با رابطه ‌های تین ـ کالوس، هایدوک ـ مینهاس و ویلک ـ چانگ نیز مقایسه شد. که نتیج ه‌های به دست آمده بهبود بسیار خوب ضریب‌های نفوذ محاسبه شده و دقت بالاتر رابطه پیشنهادی را آشکار می‌ سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Perry R.H., “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”,7th Ed., Chapters 2 and 5, McGraw-Hill, USA, (1997).

[2] Byron Bird R., Stewart W.E., Lightfoot E.N., “Transport Phenomena”, 2th Ed., Chapters 17, John Wiley & Sons, New York, (2002).

[3] Treybal R.E., “Mass Transfer Operations”, 3th Ed., McGraw-Hill, Boston, (1980).

[4] Reid R.C., Prausnitz J.M., Poling B.E., “The Properties of Gases and Liquids”, McGraw-Hill, Singapore, (1987).

[5] Wilk C.R., Chang P., Correlation of Diffusion Coefficient in Dilute Solutions, AIChE. J., 1, p. 264 (1955).

[6] Tyn M.T., Calus W.F., Diffusion Coefficients in Dilute Binary Liquid Mixtures, J. Chem. Eng. Data, 20, p. 106(1975).

[7] Nakanishi K., Prediction of Diffusion Coefficient of Non-Electrolytes in Dilute Solution Based on Generalized Hammond-Stokes, Ind. Eng. Chem. Fundam, 17, p. 253 (1978).

[8] Siddiqi M.A., Lucas K., Correlations for Prediction of Diffusion in Liquids, Can. J. Chem. Eng., 64, p. 839 (1986).

[9] Reddy K.A., Doraiswamy L.K., Estimating Liquid Diffusivity, Ind. Eng. Chem. Fundam., 6, p. 77 (1967).

[10] Lusis M.A., Ratcliff G.A., Diffusion in Binary Liquid Mixtures at Infinite Dilution, Can. J. Chem. Eng., 46, p. 385 (1968).

[11] Sridhar T., Potter O.E., Predicting Diffusion Coefficents, AIChE J., 23, p. 590 (1977).

[12] Akgerman A., Gainer J.L., Predicting Gas-Liquid Diffusivities, J. Chem. Eng. Data, 17, p. 372 (1972).

[13] Chen B.H.C., Chen S.H., Diffusion of Slightly Soluble Gases in Liquids: Measurement and Crrelation with Implications on Liquid Structures, Chem. Eng. Sci., 40, p. 1735 (1985).

[14] Hayduk W., Minhas B.S., Correlations for Prediction of Molecular Diffusivities in Liquids, Can. J. Chem. Eng., 60, p. 295 (1982).

[15] Umesi N.O., Danner R.P., Predicting Diffusion Coefficients in Nonpolar Solvents, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 20, p. 662 (1981).

[16] Matthews M.A., Akgerman A., Diffusion Coefficients for Binary Alkane Mixtures to 573 K and 3.5 MPa, AIChE J., 33, p. 881 (1987).

[17] Yaws C.L., “Chemical Properties Handbook”, McGraw-Hill, New York, (1999).