用SRK方程与PR方程求算双组分混合气体热力学性质

流体热力学性质的计算是化工热力学中的一类重要计算,立方型方程经常用于这类计算中。SRK方程与PR方程是在RK方程基础上发展而来的,具有比RK方程更好的计算精度。但现有教材中没有给出PR方程和SRK方程的剩余焓、剩余熵的计算公式,缺失了流体热力学性质计算的系统性。本文通过立方型状态方程的一般形式推导出PR方程和SRK方程的剩余焓、剩余熵的计算公式,利用Excel电子表格计算双组分混合气体的热力学性质。计算过程简捷明了,利于学生更好地理解混合物热力学性质的计算过程。     

运用立方型方程预测超高压下气体的压缩因子

通过vdW方程、RK方程、SRK方程和PR方程预测氮气、二氧化碳和甲烷气体在超高压情况下的压缩因子,此外进一步运用PR方程预测空气在压强为1000~2000 MPa的压缩因子,并与文献值进行比较,发现PR方程在超高压下计算气体压缩因子时有较宽的适应范围和较好的精度。     

基于Excel运用SJ方程预测纯流体的汽-液平衡性质

大多数立方型状态方程主要针对vd W引力项进行修改,如SRK、PR和PT等,计算纯流体的汽-液平衡性质有一定的提高。由于这些状态方程斥力项过于简单,在临界点附近,很难准确描述流体的热力学性质。SJ方程强化了引力项和斥力项对温度特性的描述,较好的解决了流体在临界状态的描述。在这里利用Excel提供的强大可视化计算功能,使SJ方程运算无需编程便可解决大多数纯流体的汽-液平衡性质的计算,操作简单易行。     

状态方程在气固相平衡计算中的应用

状态方程法是研究气固平衡的一种常用方法,但是目前仅有SRK和PR方程运用于元素硫沉积机理的研究。采用RK、SRK、PR、PT和LHSS状态方程对含硫天然气气固相平衡进行了计算,并且比较了不同状态方程对计算结果的影响。通过算例分析可知,对含硫天然气气固相平衡进行计算时每种状态方程都会存在误差,而误差主要来源于实验过程中的误差、状态方程参数设置的误差、数值计算方法的误差等。计算结果表明,采用RK和SRK方程计算误差较大,PR和PT方程两者计算误差差别不大,LHSS方程更适合描述含硫天然气的气固相平衡。     

常用立方型状态方程系数的推导

为了更深入理解、掌握立方型状态方程,笔者将临界点特征微分式应用于多个经典立方型状态方程(vdW方程、RK方程、SRK方程、PR方程),借助微积分、迭代,分别求出方程中的常数,vdW方程中的a=(27R2TC2)/(64pC),b=(RTC)/(8pC);RK方程中的a=0.42748(R2TC2.5)/(pC),b=0.08664(RTC)/(pC);SRK方程中的aC=α(T)×0.42748(R2TC2)/(pC),b=0.08664(RTC)/(pC);PR方程中的aC=α(T)×0.45725(R2TC2)/(pC),b=0.07779(RTC)/(pC);求解出的常数与教科书中提供的数值一致。立方型方程系数的推导,学生较好地锻炼了区分变量的问题,能为其后续剩余性质、偏摩尔性质的学习打下坚实的基础。     

基于多种状态方程模型的冷凝法油气回收对比

冷凝法回收油气过程的模拟计算采用何种状态方程尚无定论,建立油气混合物相平衡模型和组分热物理参数模型,进行油气回收过程模拟的对比。相平衡模型主要由状态方程、物质的量平衡方程、热力学平衡条件方程和模型迭代步骤组成,状态方程包括SRK方程、PR方程、TJS方程和理想气体方程。模拟结果表明：状态方程选用SRK、PR和TJS方程,经实验数据验证,满足精度要求;将油气视为理想气体时,计算结果与实际气体状态方程的模拟结果相差较大,冷凝温度越高,偏差越大,油气混合物在冷凝过程中不能视为理想气体;SRK、PR、TJS和Aspen Plus的模拟结果比较一致,相平衡计算应优先选用SRK或TJS方程。     

基于多种状态方程模型的冷凝法油气回收对比

冷凝法回收油气过程的模拟计算采用何种状态方程尚无定论,建立油气混合物相平衡模型和组分热物理参数模型,进行油气回收过程模拟的对比。相平衡模型主要由状态方程、物质的量平衡方程、热力学平衡条件方程和模型迭代步骤组成,状态方程包括SRK方程、PR方程、TJS方程和理想气体方程。模拟结果表明:状态方程选用SRK、PR和TJS方程,经实验数据验证,满足精度要求;将油气视为理想气体时,计算结果与实际气体状态方程的模拟结果相差较大,冷凝温度越高,偏差越大,油气混合物在冷凝过程中不能视为理想气体;SRK、PR、TJS和Aspen Plus的模拟结果比较一致,相平衡计算应优先选用SRK或TJS方程。     

五个立方型状态方程应用于多元混合物高压P—V—T关系预测结果的比较

本文系统地比较了五个立方型状态方程:Soave-Redlich-Kwong(SRK)、Peng-Robinson(PR)、Patel-Teja(PT)、Schmidt-Wenzel(SW)和Yu-Lu(YL)方程应用于预测多元烃类等非极性混合物高压P-V-T关系的结果,经对28组7至10元非极性混合物实测P-V-T数据点的考核,发现对露点压力的预测,SW方程的平均误差最小(2.68％),YL方程的平均误差最大(4.33％);对露点体积的预测,PR方程和YL方程的计算结果稍差,平均误差分别为4.88％和3.83％,而其它三个方程的平均误差均在2.50％左右。经对混合物于等温恒组成膨胀过程中反凝析液体量217个实测点的考核,结果表明在不作任何状态方程参数调节的情况下,三参数状态方程对所考核的体系并不能给出全部较优化的结果,SW方程和YL方程的计算结果与两参数PR方程类似,虽PT方程的误差最小,但仍嫌大,特别是在露点压力附近。因此,对实际过程中反凝析液体量的计算(如凝析气液体),直接应用状态方程而不作任何参数调节很难得到满意的结果。     

混合工质临界性质的推算研究

采用五种不同的方法计算了四种不同二元混合工质的临界温度和临界压力,研究对比不同方法在推算二元混合临界性质时的精度。其中Peng-Robinson（PR）方程和Soave-Redlich-Kwong（SRK）方程,两种状态方程结合Heidemann等提出的临界点判据计算得到的临界参数与实验结果吻合较好。两种经验公式,改进的Chueh-Prausnitz（MCP）方法和Redlich-Kister方法,以及径向基函数神经网络（RBFNN）在计算混合工质的临界性质时也都有着较高的计算精度。对于临界温度的计算,PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算结果的绝对平均偏差的最大值分别为1.82%、1.73%、0.95%、0.17%和0.20%。对于临界压力的计算,通过PR方程、SRK方程、MCP方程、Redlich-Kister方程以及径向基函数神经网络计算的绝对平均偏差的最大值分别为6.07%、5.04%、3.49%、1.90%以及0.67%。     

基于不同状态方程预测气体水合物相平衡条件

气相逸度的计算结果会直接影响气体水合物相平衡条件的预测精度。基于Chen-Guo模型,选取RK、SRK、PR以及PT四种状态方程计算逸度,分别对甲烷、乙烷以及二氧化碳三种不同气体水合物在不同温度范围内的相平衡条件进行计算。结果表明：纯水条件下,RK方程最适合预测甲烷水合物相平衡条件,而PR方程更适合预测乙烷及二氧化碳水合物相平衡条件;对于冰中,SRK方程适合预测甲烷水合物的相平衡条件,PR方程适合预测乙烷水合物的,而RK方程更适合二氧化碳水合物的;对于甲烷水合物,低于218.2 K的预测是导致模型预测精度偏低的原因;对于乙烷水合物,需要提高低于230.2 K的预测精度;对二氧化碳水合物而言,提高对低于270.7 K的预测可以进一步提高模型预测精度。     

LNG接收站蒸发计算状态方程选择

LNG物性参数是LNG接收站模型建立、工艺流程模拟计算及研究必不可少的基础数据。以国外实验数据为基础,采用Aspen HYSYS软件分析评价PR、SRK、LKP、BWRS状态方程对气液相组成、焓、密度等物性参数的预测结果,比选汽液相平衡和热力学参数的计算状态方程,建立了LNG接收站储罐蒸发模型,并比较了四种状态方程的准确度。结果表明：PR方程在汽液相平衡计算方面计算精度最高,相对误差为4.70%;LKP方程计算热力学参数最准确,预测误差为2.59%。综合考虑相平衡参数和热力学参数计算精度,PR方程精度最高,预测误差为3.77%。此外,PR方程对LNG储罐蒸发和储罐压力的模拟计算值与现场数据吻合度最好,因此LNG接收站蒸发计算推荐选用PR方程。研究结果对物性参数和LNG接收站蒸发计算状态方程的选择具有借鉴意义。     

Equation of state modeling of high-pressure, high-temperature hydrocarbon density data

Experimental densities are reported for n-pentane, n-octane, cyclooctane, 2,2,4-trimethylpentane, n-decane, and toluene to ∼280 MPa and ∼250 °C. These densities are in good agreement with available literature data that typically cover lower pressure and temperature ranges than those reported here. The data are modeled with the Peng-Robinson (PR) and Soave-Redlich-Kwong (SRK) cubic equations, the temperature-dependent, volume-translated SRK equation, the temperature- and density-dependent SRK equation, and the SAFT and PC-SAFT equations. Mean absolute percentage deviation (MAPD) values between densities calculated with the PR equation and literature data are 4.55 for n-pentane, 2.91 for n-octane, 3.68 for cyclooctane, 3.98 for 2,2,4-trimethylpentane, 5.58 for n-decane, and 1.99 for toluene. With the exception of 2,2,4-trimethylpentane, these MAPD values are substantially better than those obtained with the SRK and modified SRK equations. Although both SAFT-based models have MAPD values significantly lower than those with the PR equation, the PC-SAFT equation provides the lowest MAPD values.     

改进SRK方程提高正构烷烃饱和蒸气压和液体体积预测精度

<正>引言 在化学工程和油藏工程的相平衡和其他热力学性质计算中,两参数立方型SRK方程应用最为广泛。然而,在某些情况下由SRK方程预测的饱和蒸气压出预测的液体体积偏差较大,无法满足工程计算的需要,必须改进方程,提高其预测精度。1 饱和蒸气压的改进 SRK方程可以写为 p=RT/（V-b）-(a(T)）/V(V+b) （1）     

状态方程法计算热力学剩余性质的比较

文章介绍了化工热力学剩余性质和状态方程的概念,以Mathcad软件设计了三种状态方程RK、SRK、PR方程计算剩余性质的过程。结果发现采用Mathcad软件计算可以简化计算流程,快速得到结果,令初学者产生学习的信心。     

Modeling infinite dilution activity coefficients of organic-aqueous systems using a modified regular solution equation and cubic equations-of-state

Expressions derived from the regular solution equation and the generalized cubic equations-of-state (EOS) were employed to model the infinite dilute activity coefficient (γ^∞) of organic-aqueous systems. A database of 119 organic species in aqueous systems, divided into six classes, was gathered for models evaluations. The use of the molar density, the first order molecular connectivity, and the dipole moment appear to be adequate correlating variables for describing the structural dependence of the residual part in the modified regular solution equation (MRS). The Soave-Redlich-Kwong (SRK) and Peng-Robinson (PR) were specified and employed in the generalized cubic EOS form. The excess activity coefficient concept was used in the SRK and PR EOS models to account for the deficiency of EOS in dealing with highly non-ideal or polar systems. The abilities of two existing correlation models along with two modified versions of the UNIFAC model were also assessed. The proposed models provide creditable equations for correlating γ^∞ of organic-aqueous systems.     

A MODIFIED PENG-ROBINSON EQUATION OF STATE

A modified form of the Peng-Robinson equation of state is proposed. This equation shows its greatest advantage in the predictions of the volumetric properties in the single-phase region for mixtures, while it performs as good as original Peng-Robinson equation for the predictions of thermodynamic properties of pure components, and vapor-liquid equilibria of mixtures. Also the equation gives apparently more realistic Joule-Thomson inversion curves than both the SRK and PR equations.