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。

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。

PRO/Ⅱ软件在板式塔中汽液分布教学中的应用

汽液传质设备是化工原理和化工原理实验学习的重要内容,而在以往的教学过程中,关于塔板上汽液两相均匀分布的论述和实验较少。提出在教学过程中引入PRO/Ⅱ软件应用闪蒸模块模拟塔板上汽液传质过程,探究汽液不均匀分布、闪蒸级数对分离效率的影响。通过对化工流程模拟结果进行研究,学生们能够更加充分地掌握化工塔设备的知识点,更加深入地理解传质过程。此外,学习利用PRO/Ⅱ软件,为毕业后从事化工相关的生产和研究打下坚实的基础。

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。

槽参数对高温密封汽液固流动特性及性能的影响

以高温动压型机械密封为研究对象,基于Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型,建立涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型,模拟研究槽深、槽宽比、螺旋角及槽径比对润滑膜汽化、固体颗粒分布规律及密封性能的影响关系。研究表明:润滑膜固体颗粒体积分数随槽深、槽径比的增大而增大,且在槽宽比为0.5时出现最大值,而固体颗粒体积分数随螺旋角的变化规律与转速有关;润滑膜平均汽相体积分数随槽深的增大而减小,随螺旋角的增大而增大,槽宽比为0.7时平均汽相体积分数出现最大值,槽径比在0.3以上时平均汽相体积分数随槽径比的增大而增大;槽深8μm时润滑膜汽相、固体颗粒相出现突变,槽深低于8μm时处于气相较高、固体颗粒相较小状态,槽深高于8μm时则相反;基于汽液固流动的密封性能分析表明,选用9μm左右的槽深、0.6左右的槽径比、16°~20°的螺旋角、0.3~0.4的槽宽比时对密封性能有利,采用8μm以上的槽深及小于0.5的槽宽比时,转速较高时选用较小槽径比、转速较低时选用较大槽径比时有利于抑制汽化。

高温密封润滑膜汽液固流动特性数值计算分析

利用Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型,建立了涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型,计算分析了润滑膜汽液固流动特性随工况的变化规律,以及润滑膜汽化、固体颗粒分布及密封性能的影响关系。研究表明:润滑膜汽化和固体颗粒分布均主要位于槽堰区,汽相和固体颗粒相之间存在相互制约关系;高介质温度导致的液相汽化和黏度下降使流体动压减弱,因而导致外槽根高压区不明显甚至消失。润滑膜汽化程度随转速增大呈先减小后缓慢增大变化规律,存在汽化抑制转速区且随介质温度的升高而向高速方向移动;固体颗粒体积分数在接近汽化抑制转速区时出现快速增大;介质压力增大至一定数值时出现固体颗粒体积分数迅速降至零附近的现象,且介质温度越高出现速降的介质压力越小;介质温度高于423K后,润滑膜开启力、泄漏量和摩擦扭矩均会在接近汽化抑制转速时出现由平缓变化到加速变化的过程。

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。

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。

含盐体系汽液平衡数据的检验

This paper regards the activity coefficient of salt in mixed solvents with const ant composition as a function of vapor-liquid equilibrium data by means of terna ry Gibbs-Duhem equation. A verification method including two independent criteri a for vapor-liquid equilibrium data of salt-containing system is proposed on the bases of thermodynamics and the Debye-Hückel electrolytical solution theory.A ccording to the criteria every experimental point can be verified by the calcula tion of its vapor-liquid equilibrium data.Not only is this method rigorous in th e theory,but also very convenient in the application.Under the condition of fix ing the ratio between two solvents it can be used for vapor-liquid equilibrium d ata verification of various salt-containing systems,whether the systems are isot hemic or isobaric,aqueous or non-aqueous,up to saturated or non-saturated.

由恒温汽液平衡数据推算混合焓

报导一种不经过溶液模型，仅依赖数值方法寻求活度系数与温度的关系，进而运用Ｇｉｂｂｓ─Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程实现由恒温汽液平衡数据推荐混合焓的方法，以甲醇─１，２─二氯乙烷体系为例所作的推算结果表明该法是切实可行的。

U形管内汽液两相流流型数值模拟及优化

为研究U形管内汽液两相流流型变化,使用多相流Mixture混合模型对其进行了数值模拟,分析U形管内流型及传热特性的变化。通过分析模拟结果,优化蒸发器结构,提高其换热性能及运行可靠性。

含盐体系汽液平衡的测定方法和测定仪器的研究

针对含盐体系汽液平衡测定的特点及常用测定仪器和方法中的问题,改制了具有沸点仪和双循环平衡釜双重功能CS-Ⅱ型VLE测定仪,并以拟静态法测定了含盐体系汽液平衡的泡点线和平衡液相恒盐浓度下的露点线.新测定仪能避免用双循环仪器时极易出现的流动不稳定性和爆沸现象.成功地测定了氯化钙平衡液相浓度为5％的CaCl_2-丙酮(1)-甲醇(2)体系的汽液平衡数据.

多功能汽液平衡测定仪的研究

研制了1种多功能汽液平衡测定仪——CS-Ⅱ型VLE测定仪,阐述了该仪器的设计思想。该仪器兼有沸点仪和平衡釜的特点和功能,作为沸点仪,它具有泵结构搅拌器,可适用于拟静态法;作为平衡釜,它具有新型的汽液相取样结构和液相区冷却功能。可适用于完全互溶体系、部分互溶体系和高沸点差体系VLE的测定。本文给出了有关详细的实验考核结果。

汽液平衡二相组成与温度间的相互关系

汽液平衡时液相分子仍不断地从液相蒸发到汽相,那些从液相蒸发到汽相中的分子与滞留在液相中的同类分子相比具有较高的能量。通过考虑液相中分子能量的分布以及分子相互之间碰撞对汽液相分子分布的影响,从新的角度探讨了汽液二相平衡时汽液相组成与温度之间的相互关系。

由分子模拟的局部组成计算溶液的汽液平衡

由分子模拟的局部组成计算溶液的汽液平衡黄强，王琦，陈庚华，韩世钧（浙江大学化学系杭州３１００２７）Ｗｉｌｓｏｎ、ＮＲＴＬ和ＱＮＩＵＡ方程等局部模型在溶液热力学中的成功应用使得人们对溶液局部组成的研究及其在相平衡中的应用产生了浓厚的兴趣。其中计算机分子...

光学戊醇与乙二醇二元体系汽液相平衡研究

采用双循环汽液平衡釜 ,对光学戊醇与乙二醇二元体系汽液相平衡进行研究 ,获得 10 1.3kPa下该体系的x-y-t数据以及活度系数 ,并通过热力学一致性检验。用Wilson超额Gibbs自由能模型对该实验数据进行处理 ,计算结果与实验值吻合良好 。

汽液两相流激波升压特性的研究

对实现汽液两相流激波升压的机理进行了详细研究 ,利用质量、动量和能量守恒方程建立了其升压性能的计算数学模型 .在此基础上 ,分析了影响其性能的主要因素 ,并定量计算了升压效果与各影响因素之间的关系 .最后 ,通过实验对理论模型的计算结果进行了验证 .实验结果表明 :汽液两相流激波升压效果随低压进口水温的增加而降低 ,随混合腔出口截面积的减小而增加 ,随高压蒸汽压力的增加和低压进口水流量的增加均有一个最佳值 .本实验得到的升压比最高可达 2 5∶1.