PR状态方程+基团贡献模型预测CO_(2)+HFC二元混合物的气液相平衡性质

由于良好的性能和环保性,CO_(2)+HFC二元混合物被认为是冷电联合循环系统中良好的替代工作流体。气液相平衡特性是计算混合物焓和熵的关键,这冷电联合循环系统的热力学分析至关重要。为了准确预测CO_(2)和HFC(R23,R32,R41,R125,R134a,R143a,R152a,R161,R227ea)二元混合物的气液平衡性质,本文建立了基于吉布斯自由能混合规则的群贡献模型(PR+MHV1+UNIFAC和PR+LCVM+UNIFAC)。通过CO_(2)和HFC制冷剂的气液相平衡实验获得了-CO_(2)、-烷烃、-CHF和-CHF3等基团之间的相互作用参数,这些基团参数对于预测其气液相平衡性质(压力和气相摩尔分数)至关重要。PR+LCVM+UNIFAC模型计算的AARDp值为5.53%,AADy1值为0.0132,PR+MHV1+UNIFAC模型的AARDp值和AADy1值分别为7.40%和0.0229。然而,对于CO_(2)+R32系统,PR+MHV+UNIFAC预测模型的预测精度较高,AARDp和AADy1的值分别为1.53%和0.0045。综上所述,对于CO_(2)+HFC二元混合物,PR+LCVM+UNIFAC预测模型预测精度较高,但对于CO_(2)+R32二元混合物,PR+MHV1+UNIFAC模型也具有独特的优势。根据基团贡献模型的预测结果,与之前系统使用的PR+MHV1+UNIFAC模型相比,PR+LCVM+UNIFAC模型的计算进度显著提高。

UNIFAC模型预测乙烯基环己烯—乙烯基降冰片烯气液相平衡数据

以乙烯基环己烯—乙烯基降冰片烯为体系 ,在低压下 ,将气相视为理想气体 ,液相为非理想溶液的情况下 ,用UNIFAC模型估算了液相活度系数 ,得到了在 8 0kPa下此二元体系的气液平衡数据 ,并与文献值比较 ,拟合结果较好。结果表明在缺乏此体系的气液平衡数据时 ,可以用UNIFAC模型估算作为基础数据 ,以便顺利进行工程设计。

PSRK-UNIFAC模型在预测煤直接液化高温高压气液相平衡中的应用

为预测煤炭直接液化高温高压气液平衡,将过量吉布斯自由能混合规则和UNIFAC活度系数模型与SRK状态相结合,建立基团状态PSRK-UNIFAC模型。利用该模型对煤液化高温分离器的24种组分气液相平衡进行了预测和关联,计算值和文献值能取得较好一致,并推算了煤液化反应器内气液相组成。结果表明:PSRK-UNIFAC模型可以成功预测高温、高压、强不对称、强极性下的气液相平衡。

高压流体气液相导热系数模型的建立

对温度Ｔ、导热系数λ和压力ｐ三者之间的关系进行了分析，建立了一个能够同时预测纯组分气液相导热系数的统一模型，它能够描述高压流体和超临界流体的导热系数随温度和压力的变化。在较宽的温度和压力范围内（Ｔ＝８０～１４００Ｋ，ｐ＝０．１～３５０ＭＰａ），对油气藏流体中常见组分的气液相导热系数进行了计算，２２个组分３２６３个数据点的拟合结果的平均相对误差为１２．５３％。通过引入常规的状态方程混合规则，将模型拓展应用于混合物导热系数的计算，１３种二元和三元混合物２６０个数据点的平均相对误差为１１．１９％；对３个石油馏分２２个点导热系数的预测结果的平均相对误差为８．８９％

聚合物溶液气液相平衡中改进型UNIFAC模型的应用

文中评价了用于聚合物溶液相平衡估算的多种改进型的UNIFAC模型 ,对它们的应用价值、预测能力和预测误差进行了比较分析 ,并预测了这种模型今后的发展趋势。

固液相平衡计算研究进展

围绕固液相平衡计算,综述了活度系数法、经验模型法和状态方程法的研究进展和应用。概括和分析了活度系数模型(Pitzer、ELECNRTL、Wilson、NRTL、UNIQUAC、正规溶液理论)、经验模型(λh、Apelblat、Jouyban-Acree)和状态方程模型(PR、SRK、Martin-Hou),并介绍了模型的适用范围及优缺点。固液相平衡计算模型对化工固液分离过程中的理论研究和工业应用具有重要意义。

氨-水体系气液平衡模型的研究

以Aspen Plus 10.1为计算工具,评价了16个热力学模型对氨-水体系气液平衡预测的适用性。在中低压下,适宜的模型有LK-PLOCK、PR、RKS和PSRK等状态方程模型以及WILS-RK、NRTL-RK、UNIQUAC-RK和ELECNTRL等活度系数模型。各模型预测的准确性有如下顺序:PSRK>NRTL-RK>PR>LK-PLOCK>RKS,各模型对液相的预测准确性要明显高于气相。

气液固三相相平衡热力学模型与计算方法

原油中含有大量的高分子有机固相物质 ,因此 ,要准确地描述油气体系相平衡 ,必须对气液固三相相平衡进行研究。在对高分子有机烃类沥青沉降机理有了一定的认识的基础上 ,提出了大的交互作用系数 ,可以描述沥青与原油中轻烃不相容性的程度。根据对油气烃类混合物体系的一般性认识与提出的沥青组分特征化方法 ,导出了与之相应的有其自身特殊性的气液沥青三相相平衡物料平衡方程组。用考虑沥青沉降三相闪蒸数值算法 ,对沥青沉降进行有效的量化模拟计算。此外 ,结合实例分析 ,给出了沥青质参考逸度的计算、饱和压力和沉降量的拟合方法。

致密气水合物相平衡动态模型及其热力学特性

天然气在井筒和管道流动过程中极易形成水合物并不断聚集。为此,提出基于Van Laar混合规则PRSV2状态方程的液相和气相逸度计算方法,建立了致密天然气水合物相平衡动态模型,并依据数值模拟和试验测试分析预测致密天然气水合物生成条件,揭示不同组分及混合组分气体对致密气水合物生成的影响。研究结果表明:温度是影响水合物生成的主要因素,纯乙烷、纯丙烷和纯异丁烷的水合物分别在290、280和275 K附近发生相变并出现转折点,随后生成压力迅速上升;CO_(2)与N_(2)对水合物生成有抑制作用,H_(2) S或其他烷烃会极大降低水合物生成压力,H_(2) S对水合物生成的影响最大并起主导作用。研究结果对防治致密天然气水合物和保障井筒流动安全具有重要意义。

二元共沸物相平衡及活度系数模型回归实验

基于共沸物的分离是化工分离工程的难点,采用气液平衡反应釜测定安全环保的正丙醇-水二元共沸物系的气液平衡数据和共沸点,采用最小二乘法回归Wilson模型,通过热力学一致性检验,建立共沸物系活度系数模型。在数据分析和处理过程中,需灵活运用化工热力学、仪器分析、数理统计等多门专业课程理论知识。学生通过此实验可掌握化工热力学气液平衡数据的测定方法,了解共沸物系的热力学特性,强化化工热力学理论知识与实际应用结合的能力。

氢氟烃/烷烃二元混合物的气液相平衡

整理了已公开发表的氢氟烃(HFC)/烷烃(HC)二元混合物气液相平衡实验数据,对实验数据进行了热力学一致性检验。采用PR方程加van der Waals混合规则描述该类混合物的气液相平衡性质,优化得到了11种混合物的二元交互作用系数,经比较表明采用优化结果能够高精度再现气液相平衡实验数据,比k_(ij)取0的计算结果有很大改善.

固液相平衡模型研究进展

固液相平衡研究对反应混合物的溶剂选择、药物结晶过程及工厂安全评估等方面具有重要的意义,是分离及提纯工艺的设计基础。介绍了活度系数模型、状态方程模型、经验模型、溶剂物性关联模型及人工神经网络法5类固液相平衡模型。重点综述了活度系数模型、状态方程模型及经验模型模型,并对模型的适用性进行了分析。基于目前相平衡模型研究进展,对未来的发展方向进行了展望。

CO_(2)混合工质的气液相平衡的混合规则对比与预测研究

O_(2)混合工质兼顾高效和环境友好的特点,在新一代热功转化循环中受到广泛关注。混合工质气液相平衡性质是循环分析与计算的基础。为了提高O_(2)混合工质气液相平衡数据的计算精度,采用PR状态方程结合三种混合规则(vdW、MHV1、WS),对7种O_(2)+HFCs/HFOs及4种O_(2)+HCs混合工质的气液相平衡性质进行了计算。结果表明,对O_(2)+HCs混合工质,vdW混合规则可达较好的结果;对O_(2)+HFCs/HFOs混合工质,在亚临界区三者计算精度相近,但在超临界区,WS混合规则对计算精度提升明显。最后,提出了一种差值模型预测O_(2)混合工质气液相平衡性质,预测的AARD(p)值为2.03%,AAD(y)值为0.0120,预测精度较高。

锡基合金体系组元活度及气−液平衡的模型预测

采用正规溶液模型、亚正规溶液模型以及简化的分子相互作用体积模型(Simplified molecular interaction volume model,SMIVM)预测Pb-Sn、Sb-Sn、Bi-Sn合金组元的活度,并计算模型的预测偏差。结果表明:SMIVM的平均标准偏差最小,分别为0.0050和0.0046,表明采用SMIVM预测锡基合金组元的活度是可靠的。在此基础上,采用SMIVM,结合真空冶金及气液平衡理论,建立二元合金体系的气−液平衡(Vapor-liquid equilibrium,VLE)预测模型。采用该模型计算上述锡基合金的VLE数据,并绘制VLE相图(包括T−x(y)和p−x(y)相图),最后采用VLE实验数据检验其可靠性。结果表明:采用该方法预测锡基合金体系的气−液相平衡具有较高的可靠性。依据气−液平衡相图,分析真空蒸馏分离锡基合金的实验条件以及不同蒸馏条件下的产物成分,可为真空蒸馏设备的改进及蒸馏过程优化提供理论依据。

一种计算含盐有机溶液气液相平衡的方法

提出了一种计算含盐混合溶剂气液相平衡的新模型,即把活度系数表示为盐的质量摩尔浓度ms和溶剂组成摩尔分数xi的函数,其中盐质量摩尔浓度项表示为盐质量摩尔浓度的二次函数,溶剂组成项由UNIQUAC模型计算。以文献中水-醇-盐和醇-醇-盐的11个体系为例,将新模型用于其气液平衡的计算,关联得到了各体系的模型参数。结果表明:将活度系数表示为ms和xi的函数是合适的;每种溶剂组分气相分压的计算值与实验值吻合良好,最大误差为0.928 k Pa。因此,新模型是一种可广泛用于含盐有机溶液体系气液相平衡计算的方法。

乙酸乙酯-乙腈-1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐物系等压气液相平衡数据的测定及关联

在101.3 kPa下,对乙酸乙酯-乙腈-1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯盐([BMIM][DBP])三元物系的等压气液相平衡数据进行测定,并与Aspen软件中NRTL模型进行关联,探讨了[BMIM][DBP]等多种离子液体对乙酸乙酯-乙腈二元物系的气液相平衡的影响。实验结果表明,[BMIM][DBP]的加入会产生显著的盐析效应,[BMIM][DBP]含量越高效果越明显,当[BMIM][DBP]摩尔分数达到0.05时可消除乙酸乙酯-乙腈的共沸现象;NRTL模型对气液相平衡数据进行关联的效果良好;[BMIM][DBP]更适于作为分离乙酸乙酯-乙腈的夹带剂。

甲苯+乙醇+1-癸基-3-甲基咪唑醋酸盐物系等压气液相平衡数据的测定及关联

在常压下测定了甲苯+乙醇+1-癸基-3-甲基咪唑醋酸盐([C10MIM][OAc])三元物系的等压气液相平衡数据,使用Aspen软件中NRTL模型对三元气液相平衡数据进行关联,通过计算得到方程参数。实验结果表明,[C10MIM][OAc]的加入对甲苯有显著的盐析效应,[C10MIM][OAc]摩尔分数越大效果越明显,当[C10MIM][OAc]摩尔分数达到0.15时甲苯-乙醇的共沸现象完全消失。由NRTL模型计算出[C10MIM][OAc]打破甲苯-乙醇体系共沸的最小摩尔分数为0.1397。[C10MIM][OAc]可以用作分离甲苯-乙醇共沸体系的萃取剂。

苯-正丙醇-三辛基甲基醋酸铵物系等压气液相平衡数据的测定及关联

考察了离子液体三辛基甲基醋酸铵([N(1,8,8,8)][OAc])对苯-正丙醇共沸物系等压气液相平衡的影响。测得101.3 kPa下苯-正丙醇-[N(1,8,8,8)][OAc]三元物系的等压气液相平衡数据,并采用NRTL模型对实验数据进行了拟合,得到模型参数。实验结果表明,[N(1,8,8,8)][OAc]的加入对苯-正丙醇共沸物系有显著的盐析效应,待分离物系的相对挥发度随着物系中[N(1,8,8,8)][OAc]摩尔分数的增大而增大,当[N(1,8,8,8)][OAc]的摩尔分数为0.02时共沸现象完全消失,[N(1,8,8,8)][OAc]可作为苯-正丙醇共沸物系的萃取剂。

乙酸异丁酯-异丁醇-1-己基-3-甲基咪唑醋酸盐物系等压气液相平衡数据的测定及关联

在101.3 kPa下,用改进的CE-2型气液平衡釜测定了乙酸异丁酯(IBAc)-异丁醇及IBAc-异丁醇-1-己基-3-甲基咪唑醋酸盐([HMIM][Ac])物系的等压气液相平衡数据,并应用Aspen Plus软件中NRTL模型对实验数据进行了关联。实验结果表明,[HMIM][Ac]的加入可对IBAc产生明显的盐析作用,提高IBAc对异丁醇的相对挥发度,且[HMIM][Ac]的加入量越多,盐析效果越明显;NRTL模型对IBAc-异丁醇-[HMIM][Ac]物系气液相平衡数据关联结果与实验结果具有良好的一致性;根据NRTL模型计算可得,当[HMIM][Ac]摩尔分数达到0.023时,即可打破IBAc-异丁醇的共沸,这优于文献报道的二甲基亚砜和N,N-二甲基乙酰胺的分离效果。

NH_3-CO_2-SO_4^(2-)-H_2O四元体系气液相平衡研究

鉴于国内缺少有关NH3-CO2-SO42--H2O四元体系气液相平衡的数据及模型,采用连续流动鼓泡法测定了NH3-CO2-SO42--H2O四元体系在常压、温度为313.15~343.15 K条件下的气液平衡实验数据,并建立了相应的热力学相平衡模型。实验结果表明在NH3-CO2-H2O三元体系中引入SO42-后,气相NH3平衡分压降低,CO2平衡分压升高。模型采用改进的Davies方程及Henry定律进行计算,用Matlab中的fsolve函数进行编辑求解。模型简洁,计算方便,计算结果与实验数据能够较好地吻合,为涉及NH3-CO2-SO42--H2O四元体系的工艺过程研究提供了相应的参考数据和理论依据。