Abstract
In this work, high pressure binary phase equilibria data of carbon dioxide with acetonitrile and acrylonitrile were obtained experimentally. A new static type experimental apparatus was built to measure temperature, pressure and phase equilibria composition. The accuracy of the experimental apparatus was tested by comparing the measured phase equilibria data of the carbon dioxide-acetonitrile system at $75^{\circ}C$ with those of McHugh and coworkers. The binary phase behavior data of carbon dioxide-acetonitirle system were measured from 2.4 to 14.5 MPa at $55^{\circ}C$, $75^{\circ}C$ and $100^{\circ}C$. Also, the phase equilibria of the system carbon dioxide-acrylonitrile were measured from 1.6 MPa up to 13.9 MPa at $45^{\circ}C$, $65^{\circ}C$, $85^{\circ}C$ and $105^{\circ}C$. The solubility of acetonitrile and acrylonitrile increases as the temperatures increases at constant pressure. Also, these two carbon dioxide-polar solute system have continuous critical-mixture curves that exhibit maximums in pressure at temperatures between the critical temperatures of carbon dioxide and acetonitrile or acrylonitrile. The experimental data obtained in this study were modeled using the Peng-Robinson equation of state. Good agreement between calculated and experimental results was observed.
본 연구에서는 고압하에서 이산화탄소와 니트릴계인 아세토니트릴 (acetonitrile)과 아크릴로니트릴 (acrylonitrile)과의 이성분계에 대한 상평형데이터를 얻기 위해 실험을 수행하였다. 실험장치는 정지형으로서 본 실험을 위해 자체 제작하여 사용하였으며, 새로이 설계된 실험장치의 재현성과 정확도를 실험하기 위해 $75^{\circ}C$에서 이산화탄소-아세토니트릴계의 실험을 수행하여 McHugh 등[1]의 실험결과와 비교하였다. 이산화탄소와 아세토니트릴과의 이성분계 상거동 실험은 온도 $55.0^{\circ}C$, $75.0^{\circ}C$, 그리고 $100.0^{\circ}C$에서 실험하였으며, 이때 압력은 2.4~14.5 MPa 범위였으며, 이산화탄소-아크릴로니트릴계의 상평형 실험은 온도 $45.0^{\circ}C$, $65.0^{\circ}C$, $85.0^{\circ}C$, 그리고 $105.5^{\circ}C$와 압력 1.6~13.9 MPa 근처까지 실험하였다. 두 계에 대해 동일한 압력에서 아세토니트릴과 아크릴로니트릴의 용해도는 온도가 증가함에 따라 증가함을 알 수 있다. 또한 두 계에 대한 혼합물 임계곡선에나타내었다. 본 연구에서 실험한 결과를 Peng-Robinson상태방정식에 의해 계산하였으며, 그 결과 실험치와 계산치와의 좋은 일치를 보였다.