การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

326

การท านายคาจดวาบไฟของสารผสม 3 องคประกอบ จากโมเดลคอสโม-อารเอส และโมเดลยนแฟก

Estimation of Flash Point of Ternary Mixtures by Cosmo-RS Model and UNIFAC Model

ณฏฐ นมนวล1* และ สาธก ไชยกลชนสกล2

Nat Numnual1* and Satok Chaikunchuensakun2

1*นกศกษาปรญญาโท หลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต 99 ม.18 ต.คลองหนง อ.คลองหลวง จ.ปทมธาน 12121

2อาจารยประจ า หลกสตรวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต 99 ม.18 ต.คลองหนง อ.คลองหลวง จ.ปทมธาน 12121

1*Graduate student in Master of Engineering (Chemical engineering) of Engineering Faculty, Thammasat University Rangsit Campus, Khlong Nueng, Patumtanee, Thailand 12121

2Lecturer in Master of Engineering (Chemical engineering) of Engineering Faculty, Thammasat University Rangsit Campus, Khlong Nueng, Patumtanee, Thailand 12121

*Corresponding author, E- mail:YING-KAMIKAZE@windowslive.com

บทคดยอ อณหภมจดวาบไฟของสารผสม 3 องคประกอบ โดยโมเดลทค านวณหาคาสมประสทธแอคทวต ซงเปนคาส าคญในการหาจดวาบไฟหาจากโมเดลคอสโม-อารเอส และโมเดลยนแฟก ผลปรากฏวาโมเดลคอสโม-อารเอส มคา R2 = 0.881 ซงมความแมนย ามากกวาโมเดลยนแฟก ทมคา R2 = 0.799 จากระบบสารผสม 10 ระบบ ออกเทน - เอทานอล - ไอโซโพร- พานอล, ออกเทน - 2 บวทานอล - ไอโซโพรพานอล, เมทานอล - เดคเคน - อะซโตน, น า - เมทานอล - เอทานอล, น า - เมทานอล - ไอโซโพรพานอล, เมทานอล - เมทลอะซเตต - เมทลอะครเลต, น า - เอทานอล - บวทานอล, เมทานอล - โทล-อน - 2, 2, 4ไตรเมทลเพนเทน, เมทานอล - เอทานอล - อะซโตน, น า - บวทานอล - 2 บวทานอล พบวาระบบสาร ออกเทน - เอทานอล - ไอโซโพรพานอล เปนระบบสารทท านายอณหภมจดวาบไฟแมนย าทสด สวนระบบสารผสมเมทานอล - เดค- เคน และ อะซโตน เปนระบบสารทท านายอณหภมจดวาบไฟแมนย านอยทสด เหตผลคอเมทานอลมคาพนธะไฮโดรเจนสงกวาคาในแบบจ าลอง ค ำส ำคญ : จดวาบไฟ คอสโม – อารเอส ยนแฟก

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

327

Abstract Flash point of ternary mixture was calculated by using the Cosmo-RS model and the UNIFAC model to determine the activity coefficient. The R2 values of Cosmo-RS and UNIFAC models were 0.881 and 0.799, respectively. Cosmo-RS model is more precise than UNIFAC model, from these 10 systems, octane - ethanol - iso propanol, octane - 2 butanol - iso propanol, methanol - decace - acetone, water - methanol - ethanol, water - methanol - iso propanol, methanol - methyl acetate - methyl acrylate, water - ethanol - butanol, methanol - toluene - 2, 2, 4 trimethylpentane, methanol - ethanol - acetone and water - butanol - 2 butanol. octane - ethanol - iso propanol, system had the most accurate flash point and methanol - decace - acetone system had the least accurate flash point. Methanol - decane - acetone's flash point were the least accurate because methanol has higher hydrogen bond value than the Cosmo-RS model's value.

Keywords: flash point, Cosmo-RS, UNIFAC

1. บทน า

สมบตเฉพาะตวทส าคญของสารผสมคาหนง คออณหภมจดวาบไฟ ซงเปนอณหภมทไอเชอเพลงจะลกตดไฟได ดงนนจงจ าเปนทตองทราบอณหภมจดวาบไฟของสารผสม เพอปองกนความเสยง และอนตรายจากอคคภย โดยวธหาจดวาบไฟสามารถหาจากผลการทดลอง หรอการค านวณจากแบบจ าลอง เนองจากการท าการทดลองหาจดวาบไฟอาจเกดไอของสารมพษ และยงมคาใชจายสงในการทดลอง ดงนนการค านวณหาอณหภม-จดวาบไฟจากแบบจ าลองในเบองตน จงมความเหมาะสมกวา สารทใชในอตสาหกรรมเปนสารผสม และอณหภมจดวาบไฟเปนสมบตทบอกอณหภมทสารบรสทธและสารผสมลกตดไฟ ดงนนการวจยนจ าเปนตองศกษาอณหภมจดวาบไฟของสารผสม (Migvia et al., 2005) จากการศกษาทผานมา หลวและคณะ (2006) (2010) พบวาน าเปนสวนส าคญตอการเพมความปลอดภย หรอไปเพมอณหภมจดวาบไฟของสารผสมอนทรยนน

และอณหภม จดวาบไฟทค านวณโดยโมเดลววสน (Wilson Model), โมเดลเอนอารทแอล (NRTL Model), โมเดลยนแควก (UNIQUAC Model) มคาใกลเคยงกบผลการทดลอง โมกาดมและคณะ (2009) พบวาสารผสม 2 องคประกอบ (เอทานอล - ออกเทน, 1 - พรอพานอล - ออกเทน, 1 -พรอพานอล - เดคเคน, 1 - พรอพานอล - น า, 1 - บวทา-นอล - ออกเทน, 2 บวทานอล - ออกเทน และน า - กรดโพรไพโอนค) มอณหภมจดวาบไฟ จากการค านวณใกลเคยงกบผลการทดลอง หรอมคาเบยงเบนเลกนอย และคาสมประสทธแอคทวตกค านวณหาโดยโมเดลเอน-อารทแอล,โมเดลววสน,โมเดลยนแควก คาแรรโต และคณะ (2011) พบวาการค านวณหาอณหภมจดวาบไฟของสารเชอเพลงชวภาพ กบเอทานอลใกลเคยงกบผลการทดลอง และโมเดลเอนอารทแอลเปนโมเดลทท านายคาสมประสทธแอคทวต วดอล และคณะ (2006) ไดค านวณหาอณหภมจดวาบไฟของสารผสมแบบ 2- องคประกอบ พบวา อณหภมจดวาบไฟของสารผสมต ากวาอณหภมจดวาบไฟ

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

328

ของสารบรสทธ โดย น า - เอทา-นอล, ออกเทน - เอทานอล และ ออกเทน - บวทานอล มคาสมประสทธแอคทวตซงค านวณหา โดยโมเดลยนแฟก และโมเดลยนแควก, โมเดลยนแฟก และ โมเดลยนแฟก ตามล าดบ สวนโมเดลคอสโม - อารเอส ค านวณหาคาสมประสทธแอคทวตของสารละลายเจอจาง 2. วตถประสงค ศกษา และค านวณคาอณหภมจดวาบไฟของระบบสารผสม 3 องคประกอบ โดยใชโมเดลคอสโม - อารเอส และโมเดลยนแฟก เพอเปรยบเทยบกบผลการ-ทดลอง 3. ทฤษฎ อณหภม จ ด วาบไฟของสารผสม 3dองค ประกอบสามารถค านวณไดตามสมการท (1)

) ) ) fp1 fp2 fp3( ( ( T T T1 1 1 2 2 2 3 3 3

1 2 3

sat sat sat

sat sat sat

,fp ,fp ,fp

x γ P x γ P x γ P + + = 1

P P P (1)

1 2 3

sat sat satP P P, , คอ ความดนไอทอณหภมจดวาบไฟของสารผสม

sat sat sat 1 , fp fp 1 2 , fp fp 2 3 , fp fp 3( ) , ( ) , ( )P T P T P T คอ ความดนไอ

ทจดวาบไฟของสารบรสทธ

T f p 1 , T f p 2 , T f p 3 คออณหภมจดวาบไฟของสารบรสทธ

1 2 3x x x, , คอสดสวนโมลของของเหลว

1 2 3γ γ γ, , คอคาสมประสทธแอคทวตของ

ของเหลวแตละชนดในสารผสม

3.1 ความดนไอ ความดนไอเปนคาส าคญ ในการค านวณหาอณหภมจดวาบไฟ มอลเลอร (Moller, 2007) ไดเสนอวธการค านวณความดนไอแบบกรปคอนทบวชน (group

contribution) ซงใชขอมลสตรโครงสรางโมเลกลของสาร และอณหภมจดเดอด ในการค านวณคาความดนไอ

' b

b b

' T - T Tln ( P ) B + D ln ( )

T - C (T ) T= (2)

'B และ 'D ค านวณจากสตรโครงสรางโมเลกล

bC (T ) มความสมพนธดงสมการท (3) โดย Tb คอ

อณหภมจดเดอดทความดน 1 บรรยากาศ

b

b

1.485TC ( T ) - 2.65 +

135= (3)

หลกการของกรปคอนทบวชน คอแตกโมเลกลเปนฟงกชนกรปยอยๆ แลวน าคาของกรปยอยๆแตละกรปมารวมกน ตามสมการท (4) และ (5)

i i

m

'

i = 1

B A + v dB= (4)

iv คอคาความถ หรอจ านวนของแตละกรปนน

idB คอคาคอนทบวชนของแตละกรป สมการทใชหาคา 'D คอสมการท (5)

i

'

m

i = 1

i

i

dDD D + v

n = (5)

in คอจ านวนอะตอมหนก ในโมเลกลสารบรสทธนน

เนองจากการค านวณคาความดนไอ โดยกรป-คอนทบวชน ไมใชขอมลจากการทดลอง นอกจากจด-เดอดปกตของสารบรสทธ จงเลอกใชกรปคอนทบวชนท านายคาความดนไอ 3.2 สมประสทธแอคทวต ( γ )

คาสมประสทธแอคทวต คอพารามเตอรทใชบอกคาเบยงเบนไปจากสารละลายอดมคตของสารผสม

โดยในงานวจยนใชโมเดลคอสโม-อารเอส และโมเดลย-

นแฟกในการค านวณ

3.2.1 โมเดลคอสโม-อารเอส

โมเดลคอสโม-อารเอส เปนโมเดลทค านวณคาสมประสทธแอคทวตของสารประกอบ ซงเกยวของกบ

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

329

พลงงานอสระจากประจรอบๆโมเลกล ของตวถกละลาย และรปรางโมเลกลของสารแตละชนดในสารผสม การค านวณคาสมประสทธแอคทวต สามารถใชวธทางสถตดงสมการตอไปน

mm m

m

SGi/s i i/a

lnγi s i

σ

p ( σ ) [ ln Γ (σ ) - ln Γ (σ ) ] + lnγn = (6)

Solvent:

n

n

s m s n s nσ

-ΔW (σ , σ )

ln Γ ( σ ) - ln p (σ ) Γ (σ ) exp R T

m = (7)

Solute:

k

i n

n

m s n s nσ

-ΔW (σ , σ )

ln Γ ( σ ) - ln p (σ ) Γ (σ ) exp R T

m = (8)

2m n m n

α

ΔW ( σ , σ ) ( σ + σ )2

'

=

acc hb don hb hb

+ C max [0 , σ - σ ] min [ 0, σ + σ ] (9)

α ' = คาคงท misfit energy, 2• •

kcal mol

e 4Å

hb

C = คาคงท hydrogen bonding, 2e / Å

hbσ = คา sigma ส าหรบพนธะไฮโดรเจน, 2e / Å

accσ = คา sigma ของ acceptor

donσ = คา sigma ของ donor เทอมของ Starverman - Guggenheim Com-binatorial ( γSG

i/s ln )

เขยนดงสมการขางลาง

SG

i/s

i

z θ

ln γ ln + q ln + l - x lx 2 x

i i i

i j jji i

i= (10)

i = สดสวนปรมาตรทนอมลไลซ หรอน าคาคลาด

เคลอนออก θ

i = สดสวนพนทผวทนอมลไลซ หรอน าคาคลาด

เคลอนออก

i i i i

Zl r - q - r - 1

2=

Z = Coordination Number (มคาเทากบ 10)

ix = สดสวนโมล

ir = พารามเตอรปรมาตรทนอมลไลซ หรอน าคาคลาด เคลอนออก

iq = พารามเตอรพนทผวทนอมลไลซ หรอน าคาคลาด เคลอนออก

3.2.2 คาซกมาโพรไฟล ( p (σ) , Klamt, 1998)

ซกมาโพรไฟล คอความนาจะเปนจะพบประจทบรเวณผวของโมเลกลของสาร สามารถหาไดโดย

ip (σ)

i

i

i

i i

σ σp σ

n ( ) A ( )( )

n A= = (11)

eff

n ai

ii

σ

A n ( ) σ= = (12)

A i i

σ

(σA )= (9)

ท in (σ) = จ านวน Segment ของความหนาแนนของประจทพนผวทไมตอเนอง (σ) A i = พนททเปนหลมทงหมด, 2Å

iA (σ) = พนททงหมดทประกอบดวยความหนาแนน ของประจแตละสวน, 2Å

effa d= พนทผวทมประสทธภาพของพนทผวมาตรฐาน ระหวางสองโมเลกลทตดกน (มคาเทากบ 7.5 2 )Å

การท านายคาซกมาสโพรไฟลของสารผสมทมาจากซกมาสโพรไฟลของสารบรสทธ แตละชนดรวมกน ดงสมการท (13)

si i

AA

i i i i

i

i

i i

i

i

i i( ) p σ

p σx n ( ) x (p σ)

x n x= = (13)

ดงนนสามารถหาความหนาแนนของประจเฉลย โดยโมเดลคอสโม - อารเอส ดงน

2 2

2 2

22 2

n av mn

2 2

av n av

22 2

n av mn

2 2

n av n av

nn

n

+ +

+ +

*n

m

*n

σ

σ

σ

exp

exp

r r

r r=

d

r r

d

r r

( )

( )

r r

r r

(14)

mσ = คาเฉลยความหนาแนนของประจของ segment m

ทงหมด

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

330

nr = รศมจรงของ segment ทพนผว, 2Å (สมมตวาเปน segment วงกลม)

avr = รศมเฉลยของ segment (เทากบ 0.81764 2 )Å

mnd = ระยะหางระหวางสอง segment, 2Å

เนองจากโมเดลคอสโม-อารเอส ใชคาซกมา-โพรไฟล และคาทเกยวกบรปรางโมเลกล ซงเปนคาจากการค านวณ ไมใชผลการทดลอง นอกจากนโมเดลคอสโม-อารเอส ใชท านายคาสมประสทธแอคทวต ซงเปนคาส าคญในการท านายคาอณหภมจดวาบไฟ ดงนนวจยนจงเลอกใชโมเดลคอสโม-อารเอส 3.3 โมเดลยนแฟก (UNIFAC Model) (Poling et al., 2001)

คาสมประสทธแอคทวต จากโมเดลยนแฟกหาจากสองสวนคอสวน Residual และสวน combinatorial สวน combinatorial หาจากสมการท (15)

C

j jj

N

i

i

z θ

ln γ ln + q ln + l - x lx 2 x

i i i

ii i

i= (15)

สวน Residual หาจากสมการท (16)

ln k

(i)Ri k

(i)

k kγ v ln Γ - ln Γ= (16)

k

mkm m

m km

k k mn n nk

θ ψln Γ Q [ 1 - ln θ ψ -

θ ψ=

m m

m

n n k

θ

n

X

θ ψ

Q=

mQ คอคาคอนทบวชน ทเกยวกบพนทผวของสาร

(i)m

m

i

(i)

m

i

n i

Xv x i

v x

=

mX คอสดสวนเฉลยของคาสดสวนโมลของสาร

m n

m k

a

exp - T

ψ =

m kψ คอคาพารามเตอรทเกยวของกบพลงงานของแตละฟงกชนกรปทกระท าตอกน

ในบทความนใชโปรแกรม Aspen Plus

ค านวณคาสมประสทธแอคทวตของโมเดลยนแฟก ในชวงอณหภมตางๆ ของสารผสม และน าไปเขยนในรปสมการโพลโนเมยล (AspenTech, 2004) เนองจากโมเดลยนแฟก ใชคาพารามเตอรทเกยวกบพลงงาน ซงเปนคามาจากการค านวณ ไมใชผลการทดลอง นอกจากนโมเดลยนแฟกใชท านายคาสมประ- สทธแอคทวต ซงเปนคาส าคญในการท านายคาอณหภมจดวาบไฟ ดงนนวจยนจงเลอกใชโมเดลยนแฟก

4. ผลการวจยและวเคราะหผล คาอณหภมจดเดอด อณหภมจดวาบไฟ คา- พารามเตอรทไดจากกรปคอนทบวชน แสดงดงตารางท 1 และ 2 คาซกมาโพรไฟลของสารในบทความนมาจากฐาน ขอมลเวอรจเนยรเทกซ (Mullin et al., 2005) ตารางท 1 จดเดอดปกต (Tb), อณหภมจดวาบไฟ (Tfp), คาพารามเตอรทไดจากวธกรปคอนทบวชน ในสมการท (2)

สารประกอบ Tb ( C) Tfp ( C) B' D' 2 บวทานอล 99.50 297.00 14.663 -3.482 ออกเทน 125.60 286.00 9.902 - เอทานอล 78.00 290.00 14.849 -2.605 ไอโซโพรพานอล

82.50 285.00 14.581 -3.154

โทลอน 110.56 277.00 9.639 - 2,2,4ไตรเม ทลเพนเทน

99.24 261.00 9.545 - มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

331

ตารางท 2 จดเดอดปกต (Tb), อณหภมจดวาบไฟ (Tfp), คาพารามเตอรทไดจากวธกรปคอนทบวชน ในสมการท (2)

ตารางท 3 คา R2 ของทกระบบสารผสม

ระบบสารผสม R2 (คอสโม-อารเอส)

R2 (ยนแฟก)

รปท

ออกเทน - เอทานอล - ไอโซโพรพานอล

0.958

0.483

1

ออกเทน - 2บวทานอล - ไอโซโพรพานอล

0.933

0.017

2

เมทานอล-เดคเคน- อะซโตน

0.548

0.058

3

น า - เมทานอล - เอทานอล

0.998

0.961

4

น า - เมทานอล - ไอโซโพรพานอล

0.997

0.977

5

เมทานอล - เมทลอะซ-เตต -เมทลอะครเลต

0.930

0.036

6

น า - เอทานอล - บวทา-นอล

0.991

0.992

7

เมทานอล -โทลอน-2,2,4ไตรเมทลเพนเทน

0.992

0.931

8

เมทานอล - เอทานอล- อะซโตน

0.728

0.508

9

น า-2บวทานอล- บวทานอล

0.991

0.992 10

.

คา R2 ของทงสองโมเดล เปรยบเทยบกบผล-การทดลองของระบบสาร 10 ระบบเปนไปตามตารางท 3 จะพบวาคา R2 ของโมเดลคอสโม-อารเอส ดกวาคา R2

ของโมเดลยนแฟก โดยระบบน า - เมทานอล - เอทานอลมคา R2 ของโมเดลคอสโม - อารเอส มากทสด (R2 = 0.998) และเมทานอล - เดคเคน - อะซโตน มคา R2 ของโมเดลคอสโม - อารเอส นอยทสด (R2 = 0.548) ระบบน า - เอทานอล - บวทานอล และ น า - 2 บวทานอล - บวทา-นอล มคา R2 ของโมเดลยนแฟกมากทสด (R2 = 0.992) และออกเทน - 2 บวทานอล -ไอโซโพรพานอลมคา R2 ของโมเดลยนแฟกนอยทสด (R2=0.017)

รปท 1 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2008) ของสาร- ผสมออกเทน - เอทานอล -ไอโซโพรพานอล

รปท 2 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2008) ของสาร-ผสมออกเทน - 2 บวทานอล -ไอโซโพรพานอล

สารประกอบ Tb ( C) Tfp ( C) B' D' เดคเคน 174.10 319.00 10.041 - อะซโตน 56.20 253.00 9.962 - เมทลอะซเตต 57.40 263.00 10.059 - เมทลอะครเลต 80.50 270.00 10.019 - บวทานอล 117.70 310.00 14.768 -3.482

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

332

4.1 ระบบสารผสมระหวางออกเทน - เอทานอล -ไอโซโพรพานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวก และเปนลบ สวนใหญจะเปนบวก ในขณะทโมเดลยน-

แฟก มเพยงคาสวนเบยงเบนเปนลบ ทกสดสวนโมล ดงแสดงในรปท 1 4.2 ระบบสารผสมระหวาง ออกเทน - 2 บว-

ทานอล-ไอโซโพรพานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มทงคาสวนเบยงเบนเปนบวก และเปนลบ โดยสวนใหญจะเปนลบ ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนลบ ดงแสดงในรปท 2 จากระบบสารผสมในรปท 1 และ 2 คาสวน-เบยงเบนทงหมดมาจากคาแอคทวตทมากกวาปกต ผลมาจากคาคงทของแบบจ าลองจากสมดลเฟส ในกรณหาอณหภมจดวาบไฟ และความดนไอของสารบรสทธ

รปท 3 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม-อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2010) ของสาร-ผสม เมทานอล - เดคเคน - อะซโตน

รปท 4 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2006) ของสารผสมน า - เมทานอล - เอทานอล

รปท 5 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2006) ของสารผสม น า - เมทานอล -ไอโซโพรพานอล

4.3 ระบบสารผสมระหวาง เมทานอล-เดคเคน -อะซโตนพบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มสวนเบยงเบนเปนบวก ในขณะโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนบวก และลบ ดงแสดงในรปท 3 4.4 ระบบสารผสมระหวาง น า - เมทานอล

- เอทานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวกทกสดสวนโมล ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ดงแสดงในรปท 4

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

333

4.5 ระบบสารผสมระหวาง น า - เมทานอล-

ไอโซโพรพานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเปนบวก ทกสดสวนโมล ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ดงแสดงในรปท 5

จากระบบสารผสมในรปท 3, 4 และ 5 คาสวน-เบยงเบนทงหมดมาจากคาแอคทวตทมากกวาปกต ผลมาจากคาคงทของแบบจ าลองจากสมดลเฟส ในกรณหาอณ-หภมจดวาบไฟ และความดนไอของสารบรสทธ

รปท 6 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2004) ของสารผสม เมทานอล - เมทลอะซเตต - เมทลอะครเลต

รปท 7 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส

โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2010) ของสาร-

ผสม น า - เอทานอล - บวทานอล

รปท 8 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2010) ของสารผสม เมทานอล -โทลอน - 2,2,4ไตรเมทลเพนเทน

4.6 ระบบสารผสมระหวาง เมทานอล-เมทล-

อะซเตต - เมทลอะครเลต มคาสวนเบยงเบนเปนบวก และเปนลบ ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ดงแสดงในรปท 6

4.7 ระบบสารผสมระหวาง น า - เอทานอล -บวทานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวก และเปนลบ โดยสวนใหญจะเปนบวก ในขณะทโมเดลยนแฟก มคา สวนเบยงเบนเปนบวก ดงแสดงรปท 7 4.8 ระบบสารผสมระหวาง เมทานอล-โทลอน - 2, 2, 4 ไตรเมทลเพนเทน พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ทกสดสวนโมล ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนลบ ดงแสดงรปท 8

จากระบบสารผสมในรปท 6, 7 และ 8 คาสวน-เบยงเบนทงหมดมาจากคาแอคทวตทมากกวาปกต ผลมาจากคาคงทของแบบจ าลองจากสมดลเฟส ในกรณหาอณหภมจดวาบไฟ และความดนไอของสารบรสทธ

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

334

รปท 9 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2004) ของสารผสม เมทานอล - เอทานอล - อะซโตน

รปท 10 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส โมเดลยนแฟก กบผลการทดลอง (Liaw et al., 2010) ของสารผสม น า - บวทานอล - 2 บวทานอล

4.9 ระบบสารผสมระหวาง เมทานอล - เอทา-นอล -อะซโตนพบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ทกสดสวนโมล ในขณะทโมเดลยนแฟก มคาสวนเบยงเบนเปนบวก และลบ ดงแสดงในรปท 9 4.10 ระบบสารผสมระหวาง น า - บวทานอล - 2 บวทานอล พบวาอณหภมจดวาบไฟ ทค านวณโดยโมเดลคอสโม - อารเอส มคาสวนเบยงเบนเปนบวก ทกสดสวนโมล ในขณะทโมเดลยนแฟกม คาสวนเบยงเบนเปนบวก ดงแสดงรปท 10

จากระบบสารผสมในรปท 9 และ 10 คาสวน-เบยงเบนทงหมดมาจากคาแอคทวตทมากกวาปกต ผลมาจากคาคงทของแบบจ าลองจากสมดลเฟส ในกรณหาอณ-หภมจดวาบไฟ และความดนไอของสารบรสทธ

6. สรปผลการวจย จากการศกษาคาจดวาบไฟ โดยวธการค านวณโดยใชโมเดลคอสโม - อารเอส สามารถท านายจดวาบไฟไดแมนย ากวาโมเดลยนแฟก แตท งสองโมเดลมความคลาดเคลอนตามพนธะไฮโดรเจน ทเกดขนในสารผสม จาก 10 ระบบสารผสม คา R2 ของโมเดลคอสโม-อาร-เอส = 0.881 ระบบสารออกเทน - เอทานอล - ไอโซโพร- พานอล ทสดสวนโมล (0.1, 0.7, 0.2) มคาอณหภมจดวาบไฟ 6.35 oC ณ อณหภมจดวาบไฟน มความแมนย าทสด และ คา R2 ของโมเดลยนแฟก = 0.799 ระบบสารเมทา-นอล - โทลอน 2, 2 ,4 ไตรเมทลเพนเทน(0.1, 0.4, 0.5) มคาอณหภมจดวาบไฟ -8.42 oC ณ อณหภมจดวาบไฟน มความแมนย าทสด

รปท 11 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลคอสโม - อารเอส กบผลการทดลอง

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

335

รปท 12 กราฟเปรยบเทยบจดวาบไฟจากโมเดลยนแฟก กบผลการ-ทดลอง

7. กตตกรรมประกาศ ผวจยขอขอบคณภาควชาวศวกรรมเคม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยธรรมศาสตร ทสนบสนนทนการศกษา และคาใชจายในการน าเสนอผลงานทางวชาการ 8. เอกสารอางอง Aspen Technology, Inc. Houston, Texas 77042 USA, Carareto, N.D.D., Kimura, C.Y.C.S., Oliveira ,E.C., Costa, M.C., (2012). Meirelles, A.J.A . Flash points of mixtures containing ethyl esters or ethylic biodiesel and ethanol. Fuel. 96 :319–326. Klamt, A., Jonas, V., Burger, T., Lohrenz, J.C.W. (1998). Refinement and Parametrization of Cosmo-Rs. J. Phys. Chem. 102(26): 5074-5085. Liaw, H.J., Tang, C.L., Lai, J.S. (2004). A model for predicting the flash point of ternary

flammable solution of liquids. Combust. 138(4): 308-319. Liaw, H.J., Chiu,Y.Y. (2006). A general model for predicting the flash point of miscible mixtures. J Hazard Mater . 137(1): 38–46. Liaw, H.J., Chen, C.T., Cheng, C.C, Yang, Y.T. (2008). Elimination of minimum flash-point behavior by addition of a specified third component. J Loss Prevent Proc. 21(1): 82–100. Liaw, H.J., (2010). Gerbuad, V., Chiu, C.Y., Flash point for Ternary Partially Miscible Mixtures of Flammable Solvents. J. Chem. Eng. Data. 55 (9): 134–146 Liaw, H.J., Gerbuad, V., Wu, H.T. (2010). Flash point Measurements and Modeling for Ternary Partially Miscible Aqueous-Organic Mixtures. J. Chem. Eng. Data . 55 (9): 3451–3461 Migvia, D.C., Vazquez, V., (2005). Binary Mixture Flammability Characteristics For Hazard Assessment. Doctor's Thesis, Department of chemical engineering, Faculty of Engineering, Texas A&M University. Moller, B. (2007). Development of an Improved Group Contribution Method for the Prediction of Vapor Pressures of Organic Compounds. Master ' s Thesis, Department of chemical engineering, Faculty of Engineering, KwaZulu-Natal Durban University .

มหาวทยาลยรงสต

การประชมวชาการระดบชาต มหาวทยาลยรงสต ประจ าป ๒๕๕๘ (RSU National Research Conference 2015) วนท ๒๔ เมษายน ๒๕๕๘

336

Mullins, E., Oldland, R., Liu, Y.A. Sigma profile database for using COSMO-based thermodynamic methods Available from: http://www.design.che.vt.edu/VT- Databases.(May 14, 2014) Moghadam, Z.A., Noorollahy, M., Ghasrodashti, A.A., (2010). Calculation of mixture equilibrium binary interaction parameters using closed cup flash point measurements. Chem Eng Res Des . 88(1): 81–86. Poling, B.E., Prausnitz, J.M., O’Connell, J.P. (2001). The Properties of Gases and Liquids .5th. New York :McGraw-Hill.8.75-8.193. Vidal, M., Rogers, W.J., Mannan, M.S. (2006). Prediction of minimum flash point behavior for binary mixtures. Process Saf Environ . 84(1): 1-9.

มหาวทยาลยรงสต