基于CPA状态方程预测烷烃-水体系相平衡

采用考虑了极性分子间氢键缔合作用的立方型附加缔合项(CPA)状态方程计算了烷烃-水体系的气液相平衡。通过调整CPA状态方程中的二元交互作用系数,拟合了n-C_7,n-C_(10),n-C_(16),n-C_(20),n-C_(24),n-C_(28),n-C_(32),n-C_(36)与水二元混合物的气液液三相平衡(VLLE)曲线,提出了适用于n-C_7以上烷烃的烃-水体系二元交互作用系数关联式;对于n-C_(36)以上的烷烃,二元交互作用系数建议取值为-0.038。以此为基础,预测了n-C_6,n-C_7,n-C_8,n-C_9,n-C_(10),nC_(12),n-C_(16),n-C_(20)与水二元混合物液相中的水的摩尔分率,预测值与实验值之间平均绝对偏差为0. 018 10。取得成果能够同时对烃-水体系的VLLE曲线和烃水互溶度进行准确的预测,为下一步研究多组分天然气-水、油-水混合物的相态特征奠定了基础。     

基于PR-EOS的酸气-水体系二元交互系数修正与应用

PR状态方程虽应用广泛,能够准确预测出非极性物质的物性参数,但对含有极性物质如水的体系适用性较差。为此,文中根据实验测得的H_2S-H_2O、CO_2-H_2O和CH_4-H_2O二元体系气液相平衡实验数据,分别将其二元交互作用系数拟合成温度和压力的函数。在此基础上,分别预测了H_2S-H_2O、CO_2-H_2O、CH_4-H_2O和H_2S-CO_2-CH_4-H_2O体系的气液相平衡。结果表明:修正二元交互作用系数后,H_2S-H_2O体系的平均相对偏差降低至3.43%,CO_2-H_2O体系的平均相对偏差降低至6.72%,CH_4-H_2O体系的平均相对偏差降低至4.37%;对于H_2S-CO_2-CH_4-H_2O多组分体系,修正后的二元交互系数预测精度明显高于PR状态方程的预测精度。修正二元交互作用系数后不仅能为准确预测H_2S-CO_2-CH_4-H_2O多组分体系的气液相平衡提供依据,还可将其修正过程运用于其他含极性物质体系的相平衡计算。     

水醇烃体系相平衡模拟及其应用

采用CPA方程模拟了水、醇、烃多组分体系气液液三相平衡,与实验数据比较后可知,CPA方程能够较好地预测极性组分PVT特性和相平衡。并把CPA方程应用于汽提冷甲醇天然气脱水工艺的模拟计算,为工艺设计提供了必要的参考数据。     

乙烷-甲醇二元体系汽-液相平衡数据的测定与关联

采用静态分析法相平衡装置分别测量了乙烷-甲醇二元体系在273.15、280.15、287.15和294.15 K下的汽-液相平衡数据,四个温度下的汽-液相平衡数据均符合热力学一致性检验。采用带有Wong-Sandler混合规则的Peng-Robinson状态方程对实验数据进行关联,得到浅冷条件下乙烷-甲醇体系的二元交互作用参数k_(ij)为0.0187。对拟合计算结果与实验数据对比分析表明,压力的平均相对偏差为1.41%,液相摩尔组成的平均相对偏差为2.53%,拟合结果与实验数据关联良好,可以满足工程上计算与设计的需求。     

丙烷-甲苯高压气液相平衡数据的测定和关联

文章测定了丙烷-甲苯二元物系的等温气液相平衡数据。实验数据的相平衡温度包括326.2,333.2,350.2,368.2和378.2 K,相平衡压力从285.1—1 897.4 k Pa。经面积检验和点检验,各组实验数据基本符合热力学一致性。根据工程模拟计算的经验,回归了Wilson-HOC活度系数方程参数和SRK状态方程参数。分析了拟合结果的偏差,比较得知:丙烯和丙烷在甲苯中的溶解性相似,且随温度的升高,丙烯和丙烷在甲苯中的分配系数都减小。进一步提出了相平衡组成的循环迭代收敛计算方法,并选用丙烯-水物系进行了检验,讨论了2种方法的应用范围。     

RG-CPA方程计算超临界CO2-醇体系汽液相平衡

综合考虑缔合作用和密度涨落的影响,将经重整化群修正的CPA方程（RG-CPA方程）扩展到二元体系汽液相平衡的计算。通过一个温度下的汽液相平衡数据回归得到二元交互作用参数,预测其他温度下的相平衡。采用这种方法计算了超临界CO₂与醇二元体系的汽液相平衡性质和临界曲线。结果表明,RG-CPA方程预测超临界CO₂与醇二元体系的气液相组成和密度具有较高的精度,液相组分平均绝对偏差为0.032,气相组分平均绝对偏差为0.019。与原始CPA方程相比,RG-CPA方程能更好地预测气液临界曲线。     

热力学状态方程二元交互作用参数估算模型开发

基于气液平衡理论,建立了热力学状态方程二元交互作用参数估算模型。首先,结合气液平衡理论、状态方程以及相应的混合规则建立气液相平衡数学模型;然后以气相组成误差平方和与压力相对误差平方和之和作为目标函数,并使用计算机编程,利用单纯形法进行优化求解,实现了热力学状态方程二元交互作用参数估算模型的开发;最后,用该模型对5组二元气液平衡体系中的组分二元交互作用参数进行估算,并根据估算出的参数对各体系的气相组成进行预测,结果显示,预测值与实验值的平均相对偏差均小于1％,表明该模型计算结果准确,可应用于气液平衡计算中。     

丙烷-乙醇-水体系相平衡研究

提出了改进的DDLC-MH(81)状态方程,用于丙烷-乙醇-水体系二元汽液平衡数据的关联计算,其模型参数与温度有良好的线性关系.并用汽相循环法测定了该体系在不同温度下的二元及三元VLE数据,结果与模型的推算值取得良好的一致.并用模型预测了超临界丙烷条件下的三元相平衡数据.结果表明,在液相乙醇浓度高于0.2的情况下,超临界丙烷比超临界二氧化碳有更高的乙醇溶解度和选择性.     

甲烷二元体系的固液相平衡预测

超导能源管道是以液化天然气（LNG）冷却超导电缆,实现两种能源同时输送的前瞻性能源输送技术。超导能源管道的经济运行温度一般在77~100 K,而在此温区LNG有凝固风险,因此必须研究LNG主要成分的固液相平衡特性。为此,针对甲烷+乙烯、甲烷+乙烷、甲烷+丙烷、甲烷+正丁烷、甲烷+正戊烷5种二元混合物,借助以PR-vdW为代表的状态方程法,以NRTL、WILSON、UNIQUAC等模型为代表的活度系数法,基于所研究体系的二元汽液相平衡数据,回归二元相互作用参数,预测其二元固液相平衡,预测结果与文献数据进行了比较。结果表明,PR-vdW方程对5种甲烷二元体系的固液平衡预测结果最好。进而研究了PR-vdW方程中二元相互作用参数对甲烷二元体系汽液平衡及固液平衡计算结果的影响,分析了模型对温度的依赖关系。     

甲基叔丁基醚-丙酸-丁酸-水四元体系液液相平衡的测定与关联

二元交互作用参数是萃取分离过程模拟和设计的关键数据,它通常是通过液液相平衡测定的数据回归得到。在常压下测定了25℃时甲基叔丁基醚-丙酸-丁酸-水四元体系液液相平衡数据,用NRTL和UNIQUAC模型对所测实验数据进行热力学关联,采用Bachman、Othmer-Tobias和Hand公式验证了数据的可靠性状况,利用模拟软件回归得到二元交互作用参数。结果表明,基于NRTL和UNIQUAC模型关联计算得到的计算值与实验值吻合良好,两种模型计算的相对均方根偏差分别小于0.0122和0.0184,说明两个模型回归得到的二元交互作用参数均能对实验液液相平衡数据进行很精确地预测。     

测定丙烯-甲苯高压气液相平衡的实验方法

针对不易采样分析的二元物系,采用自建的相平衡实验装置,测定了丙烯-甲苯二元物系的等温气液相平衡数据。实验数据的相平衡温度包括326.2,333.2,350.2,368.2,378.2 K,相平衡压力从387.7—2 426.4 k Pa。结合Aspen Plus流程模拟软件物性数据的计算功能,提出了试差收敛计算法,经面积检验和点检验,各组实验数据基本符合热力学一致性。实现了由气液相平衡时2种物质的物质量、相平衡时的总压和温度、平衡釜内体积,求解气液相平衡的组成。根据工程模拟计算的经验,回归了Wilson-HOC活度系数方程参数和SRK状态方程参数,分析了拟合结果的偏差。     

四氢呋喃-水-正己烷体系等压汽液平衡研究

用改进Rose釜测定了100 kPa下四氢呋喃-水、四氢呋喃-正己烷、四氢呋喃-水-正己烷体系(互溶区域)的等压汽液平衡数据。汽相非理想性通过逸度系数的计算进行校正,液相非理想性归结到活度系数中予以校正。用非线性最小二乘法关联了二元体系的汽液平衡数据,得到NRTL/UNIQUAC模型参数。利用得到的二元模型参数,结合部分三元汽液平衡数据,关联得到水-正己烷体系的模型参数。由关联得到的3对二元模型参数预测另一部分的三元汽液平衡数据,实验值与预测值基本吻合。     

用密度泛函理论研究二元体系的液液界面张力

应用密度泛函理论和统计缔合流体理论建立了二元液液界面的状态方程 ,通过纯流体汽液平衡时的压力数据和液相密度数据回归了非极性流体和极性流体的链节参数 .将界面分层 ,使用已建立的状态方程和回归的纯流体链节参数 ,根据界面各微层达到相平衡时化学势相等的原则计算了液液界面层的厚度和液液界面中的密度分布 ,预测了 16个水 -有机溶剂二元体系的液液界面张力 .计算结果与实验值符合情况良好 .     

缔合体系汽-液相平衡的研究(Ⅱ)——三元缔合体系汽-液相平衡的研究

本文提出了多元缔合体系汽-液相平衡的热力学模型,并用其计算了缔合体系水-甲酸-乙酸、水-乙酸-丙酸、水-甲酸-丙酸及甲酸-乙酸-丙酸在760mmHg下的实验液相活度系数。活度系数的计算值由Wilson方程或McCann方程给出。由相应二元体系的汽-液相平衡数据对三元体系的沸点及汽相组成进行了预测。结果表明,预测值能较好地同实验数据相吻合。     

MHVOS混合规则在高压汽液相平衡中的应用

为改进HVOS混合规则应用于非对称体系汽液平衡的能力,将混合规则能量参数表达式中的结合项与活度系数模型UNIFAC结合项中的Flory-Huggins部分进行相互抵消,并相应地修改交叉体积参数项。利用改进后的混合规则MHVOS,结合Peng-Robinson状态方程及UNIFAC模型对14种二元体系的高压气液相平衡进行预测,并与HVOS和MHV1混合规则比较。结果表明,对于小分子且相对分子质量相近的极性或烷烃类二元体系MHVOS混合规则预测能力并未得到提高。而针对相对分子质量差距较大非对称性强的烷烃类二元体系,HVOS和MHV1混合规则的预测精度均明显下降,MHVOS混合规则的预测精度反而有所提高。     

甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取

针对甲基丙烯酸甲酯(MMA)-甲醇共沸体系,常规精馏难以分离。提出采用己烷-水双溶剂体系萃取分离MMA的新工艺。测定了不同温度下MMA(1)+甲醇(2)+正己烷(3)+水(4)、MMA(1)+甲醇(2)+环己烷(3)+水(4)两个体系的相平衡数据,考察了不同温度下溶剂正己烷/环己烷、水的用量对萃取分配系数和选择性系数的影响。在实验数据的基础上,进一步采用UNIQUAC模型对该体系的相平衡进行了拟合,获得了模型参数。     

立方扰动硬链状态方程G^E混合规则及其应用

扩展了立方扰动硬链（CSPHC）状态方程在天然气工业中通常遇到物质的纯化分参数。并建立了纯组分参数的普遍化关联式;将过量Gibbs自由能混合规则引入CSPHC状态方程,以应用于高度非对称体系与极性体系相平衡性质计算。结合MPHC活度系数模型及Wilson活度系数模型,对13组二元体系的汽液平衡性质获得较满意的结果。     

立方扰动硬链状态方程GE混合规则及其应用

扩展了立方扰动硬链(CSPHC)状态方程在天然气工业中通常遇到物质的纯组分参数, 并建立了纯组分参数的普遍化关联式; 将过量Gibbs自由能混合规则引入CSPHC状态方程, 以应用于高度非对称体系与极性体系相平衡性质计算。结合MPHC活度系数模型及Wilson 活度系数模型, 对13组二元体系的汽液平衡性质获得较满意的结果。     

乙醇+丁醇+辛烷+壬烷+水+十四烷液液相平衡研究

针对乙醇水溶液萃取丁醇+辛烷+壬烷混合物后的萃取相中残留的辛烷和壬烷,提出了使用十四烷作为反萃剂对萃取相进行反萃,测定了常压、298.15K下乙醇+丁醇+辛烷或壬烷+水+十四烷五元体系和乙醇+丁醇+辛烷+壬烷+水+十四烷六元体系的液液相平衡数据。使用Othmer-Tobias方程检验了液液相平衡数据的准确性,线性相关系数R2≥0.986 3。使用非随机两流体(NRTL)模型对五元体系的液液相平衡数据进行回归,得到了相关的二元交互作用参数;利用回归得到的二元交互作用参数对六元体系进行预测,结果表明,预测值与实验值吻合良好,这表明回归得到的二元交互作用参数具有较高的准确度。     

甲基丙烯酸甲酯-甲醇体系的双溶剂萃取

针对甲基丙烯酸甲酯（MMA）-甲醇共沸体系,常规精馏难以分离。提出采用己烷-水双溶剂体系萃取分离MMA的新工艺。测定了不同温度下MMA（1）+甲醇（2）+正己烷（3）+水（4）、MMA（1）+甲醇（2）+环己烷（3）+水（4）两个体系的相平衡数据,考察了不同温度下溶剂正己烷/环己烷、水的用量对萃取分配系数和选择性系数的影响。在实验数据的基础上,进一步采用UNIQUAC模型对该体系的相平衡进行了拟合,获得了模型参数。