多相多组分体系相平衡计算的改进τ因子法

提出了一种多相平衡计算的改进τ因子法,该方法基于一种修正各相摩尔分数和的概念,研究模型的建立和用遗传算法计算多组分复杂体系的相平衡问题。首先通过建立数学模型,将相平衡计算问题转化为带线性约束的非线性规划(NLP)问题;其次用遗传算法对模型进行求解,并通过对优化变量采取动态边界的可行域编码方法保证了算法的有效实施;最后对2个体系的计算表明,结果与文献值相吻合,且此方法不仅可以求解不含化学反应体系的相平衡问题,也同样适用于含化学反应体系的相平衡计算,是一种比较可靠和通用的方法。     

基于CPA状态方程计算天然气-甲醇-水气液相平衡

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)状态方程计算了天然气-甲醇-水体系气液相平衡。根据实验测试的甲烷-水、乙烷-水、丙烷-水、正己烷-水、甲醇-水二元体系气液相平衡实验数据,拟合了CPA状态方程中甲烷、乙烷、丙烷、正己烷、甲醇与水的二元交互作用系数,提出了与烷烃摩尔质量相关的烷烃-水二元交互作用系数关联式。在此基础上,预测了天然气-甲醇-水多组分体系的气液相平衡。结果表明:在温度为283—298 K,压力为5.86—34.34 MPa的范围内,预测的气相水含量、甲醇含量与实验值之间的平均相对偏差分别为5.55%和8.09%。CPA状态方程不仅为准确预测天然气-甲醇-水体系的气液相平衡提供了依据,还可应用于其他含极性物质体系的热力学物性参数和相平衡的计算。     

国内天然气水合物相平衡研究进展

分析了目前国内天然气水合物相平衡领域的五大主要研究热点,认为含醇类和电解质体系中天然气水合物的相平衡是研究中最活跃的领域,而多孔介质中天然气水合物的相平衡研究是未来天然气水合物相平衡研究的热点和难点问题.     

超临界CO2—共轭亚油酸乙酯萃取体系研究

利用带有视窗的相平衡装置对共轭亚油酸乙酯在超临界CO2中的溶解度进行了测定。并通过对相平衡釜内体系相态变化的观测,进一步研究超临界相行为。采用Chrastil经验方程对共轭亚油酸乙酯在超临界CO2中的溶解度进行模拟。共轭亚油酸乙酯体系计算值与实验值平均误差为2.43%。     

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。     

状态方程和对应态计算天然气气液平衡方法的比较

本文以某天然气长输管道中的输送介质为研究对象,分别应用Peng-Robinson,Redlich-Kwong-Soave状态方程模型和Lee-Kesler对应态模型对天然气的气液相平衡进行计算。在使用气相色谱仪测定获得输送介质组成成分数据后,利用Hysys计算模拟得出了不同模型中的天然气气液相平衡。对比模拟结果表明,Lee-Kesler应状态方程相比于其他两类状态方程给出了更保守精准的模拟结果。     

Won和P-UNIQUAC两类非电解质固液相平衡计算模型评价及改进

非电解质固液平衡模型对石油化工流程模拟的结晶过程计算具有重要作用。采用2种不同体系的实验数据，从基于正规溶液理论和局部组成理论的6种非电解质固液相平衡模型出发,依次评价了它们对固相分率和固相组成的计算精度,并对相平衡计算模型进行改进。6种相平衡模型对固相分率计算结果的平均绝对偏差(AAD)介于2.58%～9.14%。研究发现，预测模型中的固液相焓差修正项影响固液相平衡预测结果的准确性。通过在Won、P-UNIQUAC和P-UNIQUAC(Ghanaei)相平衡模型中分别增加Pedersen、Ghanaei和DIPPR固液相焓差修正项改进模型并用实验数据进行评价。结果表明，9种改进的相平衡模型对固相分率的计算结果优于原始模型，对固相分率计算结果的AAD介于3.36%～6.31%。     

含盐酸和盐的气液固三相平衡计算

利用亨利定律和溶解平衡方程,建立了气液固同时存在时体系总Gibbs自由能的数学模型,活度系数模型选用Pitzer模型,基于相平衡体系Gibbs自由能最小化原理,运用遗传算法求解,计算NaCl-KCl-HCl-H2O体系固液平衡和气液平衡,并和实验数据进行对比,进一步计算了该体系固液气三相平衡,实现了一步计算固相、液相和气相的组成。     

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。     

神经网络计算脂肪酸酯与超临界CO_2体系相平衡

用2×2×1结构的BP神经网络计算了脂肪酸酯 超临界CO2体系的液相相边界溶解度数据,用2×4×2结构的BP神经网络对相平衡数据进行了计算,计算结果比较令人满意。同时对神经网络计算过程中涉及的一些参数也进行了讨论。     

水合物法开发高寒地区湖盐设想相平衡验证

为了从相平衡条件角度验证气体水合物法开发我国高寒地区湖盐的设想,以van der Waals-Platteeuw模型为基础,结合杜亚和等提出的计算Langmuir常数的三参数方程和计算电解质溶液中水的活度的Pitzer方程,在国际上首次模拟了饱和NaCl溶液中一氟二氯乙烷(R141b)水合物的相平衡条件,并进行了实验验证。研究结果表明:10.1 kPa时饱和NaCl溶液中R141b水合物的生成温度为259.77 K,高于常压下饱和NaCl溶液凝固点250.81 K,也高于青海地区最冷月平均环境温度。因此,利用环境冷量实现气体水合物法节能开发我国高寒地区湖盐具备理论可能性。     

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。     

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。     

稀土异戊橡胶预凝聚相平衡与动力学研究

研究了稀土异戊橡胶的预凝聚过程相平衡,建立了预凝聚动力学模型。结果表明：稀土异戊橡胶的预凝聚过程符合相平衡规律,其气相组成R与理论值相符。稀土异戊橡胶预凝聚过程为等速凝聚,其凝聚速率与溶剂浓度无关,可用零级传质模型进行描述。     

溴-浓海水(卤水)体系常压下气液平衡研究

以浓海水(卤水)为原料的空气吹出法制溴素工艺已在国内外广泛使用。本研究采用鼓泡夹带平衡釜测定了常压下,溴-浓海水(卤水)体系在30℃和40℃下的气液平衡数据,并用对称活度系数模型Margules方程对测定数据进行了关联,采用非线性最小二乘法回归出该系统在常压下的方程参数,拟合结果精度较高,误差不超过3.6%。     

丙酮-乙酸异丙烯酯二元体系常压汽液平衡

用改进的埃利斯(Ellis)平衡蒸馏器测定了丙酮-乙酸异丙烯酯二元系统在常压下的汽液平衡数据,用液相活度模型Wilson、NRTL方程对测定数据进行关联,采用非线性最小二乘法回归出二元系统在常压下的Wilson、NRTL方程参数,Wilson模型与试验值符合良好.汽液相平衡数据经Herrington面积法检验满足热力学一致性.     

1-甲基萘-正癸烷-1-十四烯-环丁砜体系液液相平衡数据测定及关联

采用溶剂萃取分离催化裂化柴油中的芳烃是催化裂化柴油改质一条有效的途径。测定了常压下323.15、333.15和343.15 K时1-甲基萘-正癸烷-1-十四烯-环丁砜体系的液液相平衡数据,得到该体系的三元相图,1-甲基萘对非芳烃的选择性系数保持在2~55之间,说明环丁砜溶剂萃取分离1-甲基萘是可行的。采用Hand方程和Othmer-Tobias方程对相平衡数据进行关联,相关性系数均大于0.99,表明相平衡数据具有较好的一致性。利用NRTL方程进行关联,获得二元交互作用参数,NRTL模型计算值与实验值的均方根偏差很小,说明NRTL模型适合该体系的液液相平衡。     

大型LNG储罐连续泄漏扩散过程影响因素的分析

考虑接收站内大型液化天然气（LNG）储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点,结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型,采用欧拉多相流模型进行数值模拟,并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明：大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散（气云受热）、被动扩散、稀释消散3个阶段;在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡,该区域的风速减小了70%~80%;随着风速增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%,增大了50%,减小了23%,且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小;随着泄漏速率的增加,射流长度、池长和池径均有所增加,甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m;随着地面粗糙度的增加,池径和池长均减小,气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外,通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响,确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。     

基于Aspen Plus的气流床煤气化炉三段平衡模型(英文)

A three stage equilibrium model is developed for coal gasification in the Texaco type coal gasifiers based on Aspen Plus to calculate the composition of product gas, carbon conversion, and gasification temperature. The model is divided into three stages including pyrolysis and combustion stage, char gas reaction stage, and gas phase reaction stage. Part of the water produced in the pyrolysis and combustion stage is assumed to be involved in the second stage to react with the unburned carbon. Carbon conversion is then estimated in the second stage by steam participation ratio expressed as a function of temperature. And the gas product compositions are calculated from gas phase reactions in the third stage. The simulation results are consistent with published experimental data.