モンテ・カルロ法による超臨界流体に対する高沸点化合物の溶解度の計算機実験

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06214219
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 岩井 芳夫 九州大学, 工学部, 助教授 (80176528)
• Keywords: 超臨界流体 / 分子シミュレーション / モンテカルロ / 溶解度 / 固気平衡 / 超臨界二酸化炭素 / 芳香族化合物 / 高級アルコール

Research Abstract

1.超臨界CO_2+芳香族化合物系 固相は純芳香族化合物と仮定し、固相の芳香族化合物のフガシティーは飽和蒸気圧データより与えた。気相の芳香族化合物の残余化学ポテンシャルはWidomのテスト分子挿入法を改良した方法を用いて計算を行った。分子間ポテンシャルとしてCO_2は1サイト、芳香族化合物中のベンゼン環、メチル基および水酸基をサイトとするLennard-Jones(12-6)ポテンシャルを用いた。共通のサイト間ポテンシャルを使用することによりフェノール、キシレノール異性体、ナフタレン、ナフトール異性体およびジメチルナフタレン異性体など広い芳香族化合物群において超臨界CO_2に対する溶解度が良好に計算でき、異性体の区別も可能であることが示された。このことは、サイトモデルによるグループ寄与法で溶解度の推算が可能であることを示唆している。
2.超臨界CO_2+高級アルコール系 超臨界CO_2に対する高級アルコール(炭素数が16、18および20)系の溶解度の計算を行った。分子間ポテンシャルとしてはJorgensenらが提案したものを用いた。また、気相中の高級アルコールの残余化学ポテンシャルはKirkwood法を用いて計算した。CO_2とメチル基およびCO_2とメチレン基の相互作用パラメータk_<12>は昨年度の研究により0.12と決定した。そこで、CO_2と水酸基の相互作用パラメータk_<12>を超臨界CO_2に対する高級アルコールの溶解度を良好に表すよう決定したところ-1.5となった。このパラメータを用いて3種の高級アルコールの溶解度を計算したところ実測値との一致はほぼ良好であった。

Research Products

• [Publications] Y.Koga,Y.Iwai,Y.Arai: "Monte Carlo Simulation for chain Molecules in Supercritical Ethane" Journal of Chemical Physics. 101. 2283-2288 (1994)
• [Publications] Y.Iwai,Y.Mori,Y.Koga,Y.Arai,H.Eya: "Monte Carlo Calculation of Solubilities of High-Boiling Component in Supercritical Carbon Dioxide and Solubility Enhancements by Entrainer" Journal of Chemical Engineering of Japan. 27. 334-339 (1994)