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。     

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。     

煤炭直接液化体系高温高压气液相平衡研究进展及模型选择

笔者从气液相平衡基础理论展开并综述了高温高压相平衡计算研究进展，介绍了状态方程法、混合模型法、超额Gibbs自由能-状态方程模型法，并重点介绍了超额Gibbs自由能-状态方程模型法的思路及应用特点。针对煤炭直接液化物系高温、高压、强不对称、强极性、完全非理想体系等特点，与结合传统混合规则的状态方程法及混合模型法相比较，采用超额Gibbs自由能-状态方程模型法能够在更大范围内准确计算和预测煤液化气液相平衡。     

超临界CO2二元系统相平衡的数值模拟

应用微扰理论,借助微扰状态方程,对超临界CO2 系统相平衡进行了模拟。编制了求解程序,介绍了状态方程中各参数的确定方法和程序模块的设计思想。针对超临界CO2 /非极性体系、超临界CO2 /极性体系,在不同温度、压力条件下的气液相平衡进行了计算,将计算结果与实验结果进行了比较,结果表明:微扰状态方程适合模拟超高压下的CO2 二元体系的相平衡。     

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。     

超临界二氧化碳和醇类体系的相平衡计算

应用Peng-Robinson(P-R)状态方程对超临界CO2系统进行了相平衡模拟。对超临界CO2和醇类二元系统进行了汽液相平衡计算,结果表明,P-R状态方程模拟高压下CO2系统的相平衡具有较高的精度。     

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。     

PR状态方程在凝析气井井筒计算中的应用

本文从相态研究出发,通过PR状态方程和相平衡闪蒸计算来描述流体在井筒中的相态变化,并结合气液两相流中的Ansari方法对井筒中的压力分布进行计算。     

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液化流程中的热力学计算

液化天然气流程是一套比较复杂的热力学系统,由于低温特性,原料气和制冷剂在工艺过程中必然发生相变。因此,工质的热力学计算是整个流程数值模拟计算的基础。而选择合适的热力学状态方程对流程模拟的计算精度尤为重要,PR状态方程因其精度高、方程参数少、便于工程计算等诸多优点而被优先选择来求解工质相平衡问题;LKP状态方程在国内外多数文献中被认为是目前计算工质焓熵的最佳方程之一。     

Lee-Kesler方程的计算机应用研究

本文完成了Lee-Kesler对比状态方程的计算机解法,以此为基础进而完成了Lee-Kesler法进行混合物汽液平衡性质计算的程序系统。对迭代初值、收敛性、迭代精度及其他有关情况做了讨论。从实验数据出发,通过参数优化将Lee-Kesler法从烃类扩展到某些特殊体系(如含氢、氮、氨和水等的体系),初步取得了一些满意可用的结果,为利用数据库扩展各种状态方程的应用范围摸索了一条途径。     

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。     

超临界甲醇＋甘油＋脂肪酸甲酯体系气液相平衡算法的改进

提出了一个使用PR状态方程计算超临界甲醇＋甘油＋脂肪酸甲酯体系气液平衡的快速算法。基于威尔逊关联式,利用单纯性法优化了相平衡常数的初始值;提出了一个判断是否处于气液两相区域的有效判断方法。与常规多元相平衡算法相比,新方法显著地减少了迭代次数,并拓展了算法的应用范围,甚至可以计算接近于单相区的气液平衡问题。     

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。     

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。     

气-液-液-水合物多相平衡闪蒸的新算法

有水合物存在的多相闪蒸计算对于水合物法分离技术非常重要.提出了一个进行气-液-液-水合物四相闪蒸计算的新算法.其中气-液（富烃相）-液（富水相）三相平衡闪蒸计算采用Patel-Teja状态方程,Chen-Guo水合物模型用于气相与水合物相平衡的计算.此算法避免了求解复杂的方程组,因此使计算简单化.通过气体与纯水体系和有抑制剂体系的计算检验表明,此算法有很好的计算稳定性.     

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。     

含HFO混合体系气液相平衡的理论模型评价

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能,但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补,具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质,其理论模型极为重要。选取PR状态方程,vdW、HV、WS三种混合规则和NRTL、Wilson两种活度系数模型,构建了PR-vdW、PR-HV-NRTL、PR-WS-NRTL和PR-WS-Wilson共4套理论模型,对HFC+HFO、HC+HFO、CO₂+HFO类二元体系气液相平衡的计算性能进行了比较和评价,并进一步分析了模型对含超临界组元体系的计算效果和对三元体系相平衡预测能力。结果表明PR-vdW模型计算性能稳定,对大多数体系计算性能优良;PR-WS-NRTL模型和PR-WS-Wilson模型性能优秀,但预测混合体系临界轨迹线和三元相平衡时稳定性不够好,PR-HV-NRTL模型预测三元相平衡时性能良好。     

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。     

Aspen Plus在深冷净化合成氨工艺模拟中的应用

以Aspen Plus为工具对深冷净化工艺中冷箱内的气液相平衡进行预测计算。计算选用Peng-Robinson状态方程,通过对二元交互作用参数的回归和修正,获得了满意结果。在此基础上,对采用深冷净化工艺的合成氨装置进行全流程模拟,研究工艺参数改变对冷箱及其下游氨合成系统的影响。