除氧器新增汽平衡项目技改分析

公司余热回收站现用的3台除氧器汽平衡管线过小,导致泵对除氧器压差偏大,除氧器液位难以维持稳定.为了维护给水系统的稳定,需要对改设备进行技术改造.本文对技术改造进行了研究,并进行了相关评价.

含R1234yf混合工质汽液相平衡的混合规则评估与预测研究

含R1234yf混合工质具有系统性能优良且对环境友好的特点,在当前制冷剂迭代中受到了广泛关注。汽液相平衡性质是混合工质的基础热物理性质,其理论计算至关重要。为提高含R1234yf混合工质汽液相平衡数据的计算精度,选取PR状态方程结合vdW、WS、MHV1三种混合规则和NRTL活度系数模型评估了16种含R1234yf二元混合工质的汽液相平衡性质。结果表明,WS混合规则和MHV1混合规则计算性能优于vdW混合规则;vdW混合规则对大多数混合工质计算性能较好。最后提出一种预测模型预测含R1234yf混合工质汽液相平衡性质,预测的相对压力偏差值为0.49%,气相摩尔分数绝对偏差值为0.0031,预测偏差满足工程应用。

六氟化铀及氟化物汽液相平衡数据预测及精馏过程模拟

精馏技术提纯六氟化铀是铀转化工艺的重要环节,该精馏工艺的模拟可为工艺设计及操作优化提供关键支撑。然而,由于六氟化铀及氟化物汽液相平衡数据及物性数据的缺乏,六氟化铀提纯精馏工艺的建模和模拟难以开展。为此,利用COSMOtherm和Turbomole软件,预测UF_(6)与TiF_(4)二元体系汽液相平衡数据。通过预测已知的WF_(6)-UF_(6)二元体系汽液相平衡实验数据以间接验证COSMO-RS模型预测的准确性。利用Aspen Plus软件的物性常数估算系统(property constant estimation system),估算出缺失的无限稀释水溶液Gibbs生成能等物性参数。文献中UF_(6)饱和蒸气压实验数据与模拟值进行对比,相对误差在1.76%以内。根据文献中的实验数据和预测的汽液相平衡数据,利用Aspen Plus软件回归NRTL模型的二元交互作用参数。针对六氟化铀及氟化物的分离,设计直接分离序列和间接分离序列提纯UF_(6)的两种方案。设定UF_(6)产品纯度,以总年度费用(TAC)最小化为目标,采用灵敏度分析对塔板数、进料位置和回流比的关键参数进行优化,结果表明,间接分离序列提纯UF_(6)方案的TAC更低。

5-氯-2-戊酮与环丙基甲基酮物性及汽液相平衡

测定5-氯-2戊酮和环丙基甲基酮的物化性质:密度、黏度、摩尔体积、热膨胀系数和表面张力。测定5-氯-2-戊酮(1)+环丙基甲基酮(2)二元体系的汽液相平衡(VLE),并应用Aspen Plus V11中Van Laar方程、Wilson方程和NRTL方程对实验数据进行关联,回归得到二元交互参数。实验结果通过热力学一致性检查。该研究不仅补充了汽液相平衡数据库,也为5-氯-2-戊酮与环丙基甲基酮的分离提供热力学数据。

三元混合制冷剂R290+R600a+N2汽液相平衡实验研究

在氢气液化工艺中,预冷循环是重要的一环,其中混合制冷剂(mixed refrigerant,MR)预冷循环是单位能耗比较低的,故对MR性能的优化显得尤为重要.为此利用液相单相循环法搭建汽液相平衡(Vapor-liquid equilibrium,VLE)实验系统,研究了R290+R600a+N_(2)三元体系的VLE性质,在273.15 K~323.15 K的温度范围内,对三元混合工质R290+R600a+N_(2)进行实验研究,并获得18组实验数据.同时使用Peng-Pobinson-Stryjek-Vera (PRSV)状态方程结合van der Waals(vd W)混合法则对R290+R600a、R290+N_(2)、R600a+N_(2)三组二元体系的VLE文献数据进行了拟合计算,得到二元交互作用系数,拟合结果与文献数据吻合良好.以此为基础,推算该三元体系的VLE性质.最后将实验数据与计算结果对比表明,体系压力平均相对偏差AARDp为0.85%,系统组分R290、R600a和N_(2)的气相平均绝对偏差AADy_(1)、AADy_(2)和AADy_(3)分别为0.0064、0.0027和0.0063,证明实验结果数据合理可靠,可以满足工程上的应用.

乙二胺–硅烷偶联剂KH792汽液相平衡研究

为给精馏工艺分离乙二胺(EDA)-硅烷偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)体系提供基础数据,采用Rose汽液平衡釜测定3~12 kPa范围内硅烷偶联剂KH792的饱和蒸气压和8 kPa下EDA-KH792的汽液平衡数据,采用Herington面积积分法检验所测数据的可靠性,在此基础上采用NRTL和Wilson活度系数模型对实验数据进行关联模拟。结果表明:NRTL和Wilson模型关联EDA-KH792体系的气相组成平均偏差分别为0.0055,0.0079,平衡温度平均偏差分别为0.8971,1.1631 K,两模型关联数据的偏差均较小,关联精确均较高,均可用于该体系的汽液平衡计算;但NRTL模型关联数据的偏差更小、精度更高,更适合该体系的汽液平衡计算。

乙酸+异丙醇酯化体系中汽液平衡测定及萃取精馏

汽液平衡数据对于共沸物分离具有十分重要的地位,为了解决乙酸+异丙醇酯化反应体系中的共沸物分离的问题,采用Dvorak-Boublik平衡釜测定了乙酸+异丙醇+乙酸异丙酯、乙酸+异丙醇+水、乙酸+乙酸异丙酯+水、异丙醇+乙酸异丙酯+水4个三元体系的汽液平衡数据,对实验数据进行热力学一致性检验和NRTL(nonrandomtwo-liquid)模型关联。通过残留曲线图分析了共沸体系分离的可行性,利用Aspen Plus对异丙醇+乙酸异丙酯+水体系进行萃取精馏工艺模拟和优化。结果表明,分离得到乙酸异丙酯质量分数≥98%,异丙醇质量分数≥99%,研究结果不仅补充了部分乙酸+异丙醇酯化反应体系的三元汽液平衡数据,也为体系的共沸物分离提供理论依据。

丙酮-丁酮醇、丙酮-二丙酮醇二元汽液相平衡

采用Rose汽液平衡釜测定101.3 kPa下丙酮-丁酮醇、丙酮-二丙酮醇二元体系汽液相平衡数据,并使用Wilson、 NRTL和UNIQUAC模型对测定的实验数据进行关联,得到相应的二元交互参数.对该体系的汽液相平衡进行预测,预测值和实验值吻合良好,说明3个模型都能准确描述该体系的相平衡行为.采用Herrington经验法对相平衡数据进行热力学一致性检验,结果表明所测得数据可靠.本研究结果可为丁酮醇生产的工艺设计提供基础数据.

基于解决复杂工程问题能力培养的汽液平衡数据测定实验教学改革

共沸或近沸混合物的高效分离是化工过程中典型的复杂工程问题。针对汽液平衡数据测定实验教学对学生解决复杂工程问题能力培养不足的现状,我们改用具有最低共沸点的正丙醇-水实验体系,结合基础理论和工程实践设置预习思考题,用学生实测的汽液平衡数据回归Wilson模型参数,并用上述参数指导萃取精馏制备无水正丙醇的精馏塔设计。实践表明,将实验教学与工程实际相结合,用实测数据指导过程设计,能够加深学生对工程实践的认识,切实提高学生解决复杂工程问题的能力。

30kPa下乙二胺–水体系汽液相平衡数据的测定及关联

对于乙二胺和水形成的最高共沸物体系,用常规的精馏方法难以进行有效分离。变压精馏是一种利用共沸点随压力变化而显著改变的特点实现共沸物分离的特殊精馏方法,为获得变压精馏计算所需的热力学模型和参数,采用Rose型汽液平衡釜测定乙二胺-水二元体系在30 kPa下的汽液相平衡实验数据,采用Herington面积积分法对实验数据进行热力学一致性检验;在此基础上,分别采用UNIQUAC和NRTL活度系数模型对汽液相实验数据进行关联,回归得到二元系统的相互作用参数和2种模型下实验值与预测值的偏差。结果表明:NRTL和UNIQUAC活度系数模型分别对应的平均绝对偏差为0.028 05,0.030 78,2种模型均能较好地关联乙二胺-水体系相平衡数据;相较而言,NRTL模型与低压下的乙二胺-水汽液相平衡数据符合度更高,更适合模拟低压下乙二胺-水体系的分离工艺。

含硫酸氢盐离子液体的水+乙酸体系汽液平衡数据测定

为探究离子液体(ILs)作为催化剂对酯化反应精馏体系汽液平衡产生的影响,采用Dvorak-Boublik平衡釜测定了5种压力下水(1)+乙酸(2)二元体系的汽液平衡数据,并测定了不同压力和不同离子液体摩尔分数下的水(1)+乙酸(2)+1-磺酸丁基-2-甲基吡啶硫酸氢盐([HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)])(3)三元体系的汽液平衡数据。通过COSMOlogic软件对[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]几何结构进行优化,模拟获取屏蔽电荷密度图(σ-Profile)。结果表明,加入[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]提高了二元体系的平衡温度,且对水的影响更大,减压使其平衡温度降低。[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]易与水结合,使水与乙酸更难分离。测得的汽液平衡数据可为含[HSO_(3)-BMPy][HSO_(4)]体系的酯化反应精馏模拟计算提供热力学基础数据。

丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系及其在萃取剂中汽液平衡测定及关联

在常压下使用单级循环汽液平衡釜对丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系中丙酮-乙腈、丙酮-叔丁醇、乙腈-叔丁醇、乙腈-水的4组二元、丙酮-乙腈-叔丁醇、丙酮-叔丁醇-水、乙腈-叔丁醇-水的3组三元和丙酮-乙腈-叔丁醇-水的四元汽液平衡数据进行测定.通过赫林顿积分法对二元汽液平衡数据进行热力学检验,进而考察本装置测定实验数据的可靠性和稳定性.对测定的实验结果选用UNIQUAC和NRTL模型关联,与实验值对比,UNIQUAC模型关联值与实验值较为吻合,平均相对误差最大值小于3%.同时,测定四元体系在乙二醇等4种萃取剂中的汽液平衡数据,为丙酮-乙腈-叔丁醇-水体系萃取分离提供基础数据.

氢化松脂体系汽液平衡测定与关联

为了解决氢化松脂蒸馏分离问题,采用带有搅拌桨的改进Ellis平衡釜和气相色谱分析方法,测定了在常压和温度为169.2~176.2℃下氢化松脂体系汽液平衡数据;采用NRTL、Wilson和UNIQUAC模型对氢化松脂体系汽液平衡数据进行热力学关联;由相对挥发度判断了单萜烃和倍半萜烃分离难易程度。结果表明,氢化松脂体系汽液平衡数据经Herington积分法检验,所得实验数据符合热力学一致性;采用NRTL、Wilson和UNIQUAC模型计算时,气相摩尔分数的平均绝对偏差为0.0121、最大偏差为0.0373,温度的平均绝对偏差为1.5℃、最大偏差为2.8℃,即3种模型对氢化松脂体系汽液平衡计算都适用;单萜烃与倍半萜烃相对挥发度范围为1.924~2.146,因而单萜烃与倍半萜烃分离有一定难度。

离子液体二元体系等压汽液相平衡的综合实验设计

为了让学生更好地理解非理想体系汽液相平衡的特点,基于学科前沿和研究基础,设计了乙醇-离子液体等压汽液相平衡测定的综合创新实验。该实验主要包括等压汽液相平衡的实验操作、非理想物系相平衡数据分析、阿贝折光仪分析样品含量、模型关联以及分子水平机理分析等,是一个涵盖了化工热力学、物理化学、物理光学、数值分析和量子化学等学科的综合实验。与传统二元体系汽液相平衡实验相比,该实验更具有探索性和创新性,操作简便省时,重复性高,提高了学生创新思维能力和科学研究意识,训练了学生发现问题和分析解决问题的综合能力。

Excel和Aspen Plus软件在《化工热力学》汽液平衡数据计算中的应用

本文利用Excel提供的单变量求解及相关函数功能,无需编程,就可使问题得到圆满解决。同时,通过Aspen Plus软件的物性分析功能也能快捷地对汽-液相平衡进行计算,并利用Aspen Plus软件绘图功能将Excel和Aspen Plus得到的汽液平衡数据以相图的形式直观表示出来。将Excel和Aspen Plus软件应用于汽-液相平衡数据计算,简单明了,且不易出错,将其作为有效的教学改革工具应用到化工热力学教学中,不仅可以实现理论与实际应用的结合,也可以提高学生的学习兴趣。

甲醇－水、甲缩醛－甲醇和甲缩醛－水系统的汽液平衡

用泵式沸点仪测定了常压下甲醇－水、甲缩醛－甲醇、甲缩醛－水三个二元系在不同液相组成时的沸点，并用间接法由ＴＰｘ推算了与之平衡的汽相组成。用最小二乘法求出了三个二元系的液相活度系数模型参数，由模型参数推算的三个二元系的泡点与实验值能很好的吻合。

磁场处理对水-乙酸体系汽液平衡的影响

在不同磁感应强度的磁场中 ,以不同的磁化处理方式和不同的磁化时间 ,研究了磁场处理对水 -乙酸体系汽液平衡的影响。研究结果表明 ,磁场对该体系的汽液平衡有一定的影响 ,磁化效果总体上呈正效应 ,但磁化效果与磁感应强度不成比例 ,有一个最佳值。在不同的磁化处理方式中 ,溶液达到充分磁化的时间不同 ,搅拌磁化效果优于静置磁化。磁化效果随溶液的组成而变 ,在乙酸摩尔组成为 0 .5 5～ 0 .

常压下甲醇-碳酸二甲酯汽液平衡测定及其萃取剂选择

甲醇(MeOH)与尿素催化合成碳酸二甲酯的工艺路线是目前最有发展前途的一种合成方法,但该过程中由于使用了过量的甲醇,在合成中形成了碳酸二甲酯和甲醇的共沸物,分离困难。已报道的分离方法中萃取精馏,在经济效益、操作和安全方面都优于其他方法。草酸二甲酯,碳酸乙烯酯,碳酸丙烯酯均可作为萃取精馏分离DMC的萃取剂,但MeOH-DMC-萃取剂萃取精馏的数学模型尚未见报道,所以有必要研究MeOH-DMC及其与萃取剂体系的汽液平衡数据。本文在常压下,用改进的Othmer釜测定了MeOH-DMC二元汽液平衡数据,并用Margules,VanLaar,Wilson,NRTL,UNIQUAC方程对实验数据进行了关联,并利用UNIFAC方程模拟推算了MeOH-DMC-萃取剂(草酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯)三元体系在常压下的汽液平衡,为建立萃取精馏法分离DMC与甲醇共沸体系的数学模型提供了必要的汽液平衡(VLE)数据。

水-乙酸-乙酸戊酯体系的等压汽液平衡

用改进的Rose釜测定了水-乙酸、乙酸-乙酸戊酯、水-乙酸-乙酸戊酯在101.33kPa下的等压汽液平衡数据.考虑了乙酸在汽相中的缔合效应,用维里方程和Hayden-O’connell关联式修正了汽相的非理想性,用非线性最小二乘法关联了水-乙酸和乙酸-乙酸戊酯体系的汽液平衡数据,得出了NRTL和UNIQUAC方程的模型参数.用NRTL模型参数预测了三元汽液平衡数据,计算值与实验值吻合良好.