PROVISION与PHEES集成模拟无机盐生产工艺

以ＰＲＯＶＩＳＩＯＮ和ＰＨＥＥＳ为基础,建立了固液相平衡级计算的通用方法,通过自动判别平衡时的相数及析出固相的种类,可获得固液平衡时各相分率和组成,通过对几种无机盐生产的蒸发、结晶流程的模拟计算证明该方法可适用于目前文献中尚难以处理多离子复分解反应体系,从而满足涉及电解质溶液的化工过程的模拟计算与实际生产的需要     

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。     

热力学模型预测低温下柴油中正构烷烃的析出

根据柴油的组成复杂的特点,采用状态方程描述液相,溶液理论描述固相,对低温下柴油液固两相平衡的液相组成和固相组成进行了计算。并将正构烷烃以外的其它组分作为一个虚拟组分,简化了组分极其复杂的柴油。应用建立的模型计算了两种柴油的析蜡温度,并与柴油的实测浊点进行了比较,结果表明选择的热力学模型适用于低温下柴油液固两相平衡的计算。根据计算得到的液相组成和固相组成,分析了低温下柴油中各正构烷烃析出的趋势,结果表明碳数越大的正构烷烃虽析出趋势大,但由于在整个正构烷烃中所占比例较小,故其在固相中的比例依然较小;碳数为20左右的偶数正构烷烃,最容易析出。随着温度的降低,析出固体中正构烷烃的平均碳数变小。并根据计算结果较好地解释了低温时析出固相中始终存在非正构烷烃组分的实验现象。     

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%。     

非平衡级模型在乙烯生产汽油分馏塔模拟计算中的应用

该文针对汽油分馏塔的特点,引入非平衡级模型,并通过应用该模型对实际过程的模拟计算说明,非平衡级模型是对汽油分馏塔进行模拟计算的有效方法。该文指出,非平衡级模型通过引入传递速率及界面相平衡方程,避免了平衡级计算中由于两相主体流相平衡假设及板效率所带来的模拟计算误差。但是,能否给出特定填料准确的传递速率关联式对于非平衡级计算是十分重要的。因此,该模型的普遍应用依赖于这方面的深入研究。文中计算公式从略。     

混合整数非线性规划法求解多组分复杂体系相平衡问题

基于Gibbs自由能最小化原理,提出一种求解多组分复杂体系相平衡问题的混合整数非线性规划(MlNLP)方法.通过建立MlNLP模型,将相平衡计算问题转化为有约束的双层最优化问题,内层用来计算给定相组合结构下的平衡组成,外层则是搜索最优的相组合结构,整个求解过程通过遗传算法来实现.所建立的方法只需要求解最小化问题,就可以同时给出多相平衡时存在的相数、相态及各相组成.以苯-乙氰-水和甲醇合成两个体系的相平衡计算为例,结果表明该方法是可行和有效的.     

液液相平衡计算机算法详解

液液相平衡数据是萃取分离设备设计的基础,在没有现成的相平衡数据可用时,利用较为合理的热力学模型,并充分考虑算法中应注意的一些细节问题,通过计算机编程计算就可获得各相的组成,本文对此作了较为详细的阐述。     

苯和二甲苯体系固液相平衡的数据预测与相图

针对对二甲苯装置结晶单元中由苯和二甲苯组成的相关体系,选取了固液相平衡计算模型—Van′t Hoff方程简式,利用与苯和二甲苯有关的二元和三元体系固液相平衡文献数据对该模型进行考察,利用该模型预测由苯和二甲苯组成的二元和三元体系的固液相平衡数据,并绘制三元体系的固液相平衡相图。结果表明：采用Van′t Hoff方程简式计算,苯和二甲苯有关体系的液相摩尔分数的平均相对偏差为2.69%,低共熔点温度的偏差最高为0.59℃,最低为0.01℃,表明所选模型适用于由苯和二甲苯组成的体系固液相平衡计算;利用该模型预测苯-间二甲苯、苯-邻二甲苯二元体系及对二甲苯-间二甲苯-苯、对二甲苯-邻二甲苯-苯、间二甲苯-邻二甲苯-苯三元体系的固液相平衡数据,绘制了对二甲苯-间二甲苯-苯三元体系的固液相平衡相图,这些新的相平衡数据和相图均未见有文献报道,可为对二甲苯结晶相关体系的固液相平衡研究提供理论指导和依据。     

甲基戊烯酮-水-苯酚三元物系液液相平衡数据的测定与关联

液液相平衡数据是化工萃取过程设计和模拟计算的基础,为了给以甲基戊烯酮为溶剂的含酚废水萃取过程设计和流程模拟计算提供基础数据,本实验采用平衡法分别测定了25、40和50℃常压下甲基戊烯酮-水-苯酚三元物系液液相平衡数据,并绘出了各温度下的分配系数曲线。同时,采用NRTL活度系数模型对实验数据进行了关联,回归得到了该三元物系的二元交互参数。运用回归得到的模型参数,对该三元物系的相平衡数据进行计算,结果表明该模型可以很好地关联实验数据,模型计算值与实验值的相对均方根误差和绝对平均误差均在1.5%以内。     

蒸馏塔板上汽液传质系数的确定——非平衡池法(Ⅰ)模型的建立及求解

本文提出一种确定蒸馏塔板上汽液传质系数的新方法——非平衡池法.该法将塔板沿液流方向分为适当数目的串联非平衡池,通过联立求解每一池各相的物料衡算、能量衡算、相平衡和传质传热速率方程,可从塔板入口组成得到出口组成.调整汽液传质系数使计算的出口组成与实测值相等,从而可确定出两相传质系数.方程组用混合牛顿法求解.     

对二甲苯结晶过程的固液相平衡研究

使用Van’t Hoff方程、Hildebrand方程和冰点降低常数法计算了PX-MX二元体系的固液平衡相图,计算结果表明,3种计算方法均与实验结果吻合很好。使用冰点降低常数法计算混合二甲苯多元体系的低共熔点组成,计算结果表明,含有EB的多元体系,其液相不能当作是理想溶液,不含EB的多元体系,其液相可以近似当作是理想溶液,在工业生产分析时,PX-MX-OX-EB可以近似为PX-MX-OX三元体系。根据冰点降低常数法的计算结果,绘制了PX-MX-OX三元体系的固液平衡立体相图,并分析了不同工业原料中对二甲苯的结晶过程,计算结果表明,PX结晶过程的回收率都受到低共熔点的限制,对于PX质量分数为21.5%的低含量进料,PX最大回收率为67%,对于PX质量分数为83.72%的高含量进料,PX最大回收率为97%。     

Three-Phase Flash Calculation for Hydrocarbon Systems Containing Water1

This study is aimed at developing a simple and stable method for accurately calculating the three-phase compositions existing at equilibrium in VLLE region. Incorporation of a simple method for estimating initial K-values in the present algorithm allows this algorithm to more easily and accurately calculate the composition of each phase in vapor–liquid–liquid equilibrium. The old algorithms have not used the above method but used trial and error procedures (such as minimization of Gibbs free energy) which is more difficult and time consuming. Compared with the experimental data, the present method gives more reasonable results.     

KCl-PEG4000-H2O三元体系288、298、308 K相平衡测定及计算

采用等温溶解平衡法研究了288、298、308 K下三元体系KCl-PEG4000-H₂O的相平衡关系，绘制了相应的相图、密度-组成图和折射率-组成图。研究发现：288、298、308 K下，三元体系KCl-PEG4000-H₂O无分层现象，只存在固液相平衡关系，其平衡相图由不饱和液相区(L)、一固一液区(S+L)和两固一液区(2S+L)构成，且两固一液区随温度升高减小。KCl溶解度随着溶液中PEG4000含量不断增加而减小。溶液中PEG4000含量小于0.50时，盐析率受温度影响较小；含量大于0.50时，盐析率随着温度升高呈减小趋势。采用修正后的Pitzer方程进行了三元体系KCl-PEG4000-H₂O (288、298、308 K)溶解度计算，对比发现，理论计算值与实验值吻合较好。     

308.2 K三元体系KCl+PEG10000/20000+H2O相平衡及热力学计算

采用等温溶解平衡法和浊点法分别测定了308.2 K时三元体系KCl+PEG10000/20000+H₂O的固液平衡组成和液液平衡组成,同时测定了固液平衡时体系的密度和折射率。根据实验数据,绘制了两个三元体系308.2 K时的完整相图、双液线对比图和结线-组成图。研究发现：三元体系KCl+PEG10000/20000+H₂O 308.2 K时的完整相图均包含6个区域：不饱和液相区（L）,2个一固一液区（L+S）,双液相区（2L）,两液一固区（2L+S）,两固一液区（L+2S）;其中,一液两固区（L+2S）中的两种固相分别为KCl和PEG10000/20000。在完整相图中,一固一液区面积最大,双液相区面积最小。对比308.2 K时聚乙二醇分子量为1000、4000、6000、10000和20000的KCl+PEG+H₂O体系可知：分子量为1000、4000和6000时,体系中仅存在固液相平衡关系;分子量为10000和20000时,体系中同时存在固液和液液相平衡关系,且随着聚乙二醇分子量的增加,双液线向原点移动,双液相区（2L）和两液一固区（2L+S）增大,不饱和液相区（L）和一固一液区（L+S）均减小。采用Chen-NRTL-PDH热力学模型进行了液液相平衡计算,计算结果与实验数据吻合较好。     

Calculations of complex phase equilibrium by equal‐area method

The equal‐area (EA) method is studied with respect to its applicability to a wide range of phase equilibrium scenarios for pure fluids and binary mixtures. The study covers vapor‐liquid equilibrium (VLE), liquid–liquid equilibrium (LLE), solid‐liquid equilibrium (SLE) and their crossover transitions. The thermodynamic models studied include equation of state, activity coefficient and solid solubility models and their combinations. The performance of the EA method for chain molecules, at very low temperature and nearby the critical point is also investigated. We conclude that the EA method is very reliable and efficient and has a number of advantages over the conventional method. Finally, we apply the EA method to the regression of the model parameters to demonstrate its attractive application. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

Highly Accurate Prediction Method for Thermophysical Properties of Cryogenic Phase Change Materials

Considering the limitations of experimental studies on thermophysical properties of cryogenic phase change materials (PCMs), a highly accurate approach to predict the solid-liquid equilibrium (SLE) of PCMs is proposed, in which the method of referenced state by a hypothetic path is used in the fugacity of PCMs in the solid phase and the Soave-Redlich-Kwong (SRK)-UNIFAC model is applied in the liquid phase. Based on this method, the thermophysical properties of cryogenic composite PCMs including eutectic composition, eutectic temperature, and eutectic enthalpy are predicted with a minor deviation. Taking the liquid natural gas (LNG) air separation unit as an example, the established simulating method with high accuracy to predict the thermophysical properties of the PCMs is adopted for material selection and design for a cold storage unit in this project with high efficiency.     

A QUASI-NEWTON ALGORITHM FOR SOLVING MULTIPHASE EQUILIBRIUM FLASH PROBLEMS

A new algorithm has been developed for solving the multicomponent vapor-liquid-liquid equilibrium Mash problem. The algorithm is an extension of the “inside-out” approach proposed by Boston and Britt for the vapor-liquid equilibrium flash problem.

Conventional flash algorithms use temperature, pressure, composition, and phase fraction as the problem independent variables, In the inside-out approach a new set of independent variables is introduced in place of the conventional variables. The new variables are chosen to be as independent as possible of the conventional variables and as free as possible of mutual interaction. Complex phase equilibrium models are used only to generate parameters for a simple equilibrium ratio model. These parameters become the problem independent variables. The Quasi-Newton method of Broyden is employed to promote convergence of these variables.

The algorithm first obtains a solution for the vapor-liquid equilibrium flash. By examining the liquid phase, a heuristic algorithm is employed which quickly locates a two liquid phase composition region of reduced total system free energy when the original liquid is unstable. The solution of the vapor-liquid-liquid equilibrium flash is initiated only when this occurs.

The performance of the algorithm is demonstrated by a number of problems which exhibit varying degrees of nonideality.     

Calculation of Multiphase Liquid–Liquid Equilibrium and Automated Synthesis of the Structures of Phase Diagrams

A new method is suggested for calculating liquid–liquid equilibrium. The method requires the global structure of the phase diagram to be determined. An algorithm for the automated synthesis of diagram structures is developed.