CO_2-C_2H_6共沸物分离的立方型状态方程选取

汽液平衡热力学模型的准确选取对CO_2-C_2H_6共沸物分离流程的设计和操作分析至关重要。在汽液平衡实验数据的基础上,依据逸度平衡原则,评估vdW、RK、SRK和PR立方型状态方程结合vdW、Margles和CVD混合规则预测CO_2纯物质、CO_2-C_2H_6共沸物和n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系汽液平衡的可靠性,采用平均绝对误差的方法进行状态方程的选取。结果表明:SRK状态方程计算CO_2纯物质汽液平衡性质的精度最高;PR状态方程结合Margles混合规则可以准确计算CO_2-C_2H_6共沸体系汽液平衡特性;对于n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系,SRK状态方程结合Margles混合规则计算精度明显优于vdW、RK和PR状态方程。通过试差迭代法优化CO_2-C_2H_6共沸体系和n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系的二元交互作用参数,状态方程的计算精度得到明显提高。     

基团贡献法确定简化空穴理论状态方程的分子参数

本文对作者开发的简化空穴理论状态方程的纯物质参数做了基团贡献处理，得到了１４个基团参数，可以比较好地预测正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃及部分聚合物的热力学性质。     

含临界点的统计缔合流体理论研究(Ⅰ)非极性流体

从适合于临界点的计算出发 ,对统计缔合流体理论方程进行改进 :(1)对链状分子的每个链节考虑其非球形度 ;(2 )提出必须考虑链节成链时对色散作用的影响 .建立了扩展的统计缔合流体理论状态方程 ,对于正构烷烃和异构烷烃的计算表明 ,该方程计算温度范围大 ,从低温区到临界区 ,特别是在临界点附近精度有明显提高 ,临界点的计算值和实验值基本符合 .扩展了理论状态方程的适用性 ,可望用于各种含临界区域流体体系的热力学计算     

H_2和CO_2在甲苯中的二元系相平衡特性研究

建立了1套连续式热力学平衡测量装置,在压力1．5～10 MPa,温度303～343 K范围内,测量了H_2和CO_2在甲苯中的二元系平衡溶解度数据。结果表明,2种气体在甲苯中的溶解度均随压力增大而增加。H_2在甲苯中的溶解度随温度升高而增大。CO_2在甲苯中的溶解度则随温度升高而减小。考虑1个二元相互作用参数,将实验数据用Peng-Robinson状态方程式进行关联,可以获得满意的计算精度。     

尿素生产中高温高压条件下NH_3-CO_2-H_2O-NH_2CONH_2体系的汽液平衡研究

提出了一个适用于尿素合成条件下(T=438.15～478.15K,P=6.87～24.5MPa,NH_3/CO_2=2.6～5.0,H_2O/CO_2=0.2～1.2)NH_3-CO_2-H_2O-NH_2CONH_2体系的热力学模型,该模型用PHS状态方程和Wilson方程来分别修正气液两相的非理想行为,用本模型可对尿素合成体系进行有效的汽液平衡计算.     

一个修正的多参数状态方程

从统计热力学的观点出发，结合经验的状态方程，对方程参数作出适当的修正，得到一个改进的适用范围广的多参数状态方程。结果表明，修正的状态方程精度较高。     

用BWR方程计算低温轻烃混合物的热力学性质和油田气系统的相态特性

用有低温校正的BWR状态方程来计算含H_2、N_2、CO_2、Ar等轻烃混合物的气液平衡和诸热力学性质,在100°K以上能够得到满意的结果,并可用于工程设计计算。对于含He和NH_3的轻烃混合物在一定的条件下也能得到较为满意的结果。本文并对某油田气系统的相态特性作了初步探讨。     

《高等化工热力学》教材介绍

《高等化工热力学》一书既是一本研究生教材,也是一本分子热力学专著。教材深入浅出地阐述了统计热力学的基本原理,同时以较大篇幅详细介绍了液体状态方程,以及电解质溶液、高分子溶液和生物大分子溶液的分子热力学模型、前沿进展和工程应用。     

低碳烃在甲醇中溶解度测定与热力学计算

将SetaramBT2.15微量热仪温度控制系统成功引入恒定容积法,系统测定了低温条件下CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度。通过对CO_2在甲醇中溶解度数据的测量,验证测量装置的可靠性。结果表明:在-20—-30℃,CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度随温度降低而升高,随分压升高而增大,且CH_4和C_2H_4的溶解度在所测条件下符合亨利定律;而C_2H_6的溶解度在压力升高后,溶解度与压力不符合线性关系。通过PC-SAFT状态方程对所测气体溶解度进行热力学计算,结果表明PC-SAFT状态方程能够很好地关联CH_4,C_2H_4和C_2H_6在甲醇中的溶解度,并可准确描述气体溶解度随温度、压力的变化趋势,所得热力学模型可用于低碳烃吸收的工艺计算中。     

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。     

用高压气体吸脱附-微量热联用法对CO2和CH4在煤上吸附热力学的研究

为了从热力学角度揭示CO_2和CH_4在煤上的竞争吸附实质,为驱替理论提供热力学参考,利用高压气体吸脱附-微量热联用仪,通过容量法测定30℃,40℃,50℃温度下CO_2和CH_4在煤上的吸附等温线,同时计算等量吸附热和极限吸附热,并测定了CO_2和CH_4在煤上的吸附热。结果表明:CO_2和CH_4吸附等温线均属于Ⅰ型吸附等温线,且均符合Langmuir吸附模型;温度升高,CO_2和CH_4在煤上的吸附量均减小;相同条件下,CO_2在煤上的吸附量明显高于CH_4的吸附量,表明CO_2更容易吸附于煤上。CO_2和CH_4在煤上的等量吸附反映出煤吸附CO_2和CH_4的过程均为物理吸附。同时CO_2在煤上的等量吸附热高于CH_4的等量吸附热,说明CO_2分子与煤分子之间作用力强于CH_4与煤分子之间的作用力,极限吸附热和实验测得的吸附热也显示了同样结果,从热力学角度阐释了CO_2和CH_4在煤体表面竞争吸附的实质。     

R1234yf+CO_2和R1234ze (E)+CO_2二元混合物的比容平移Soave-Redlich-Kwong方程

采用温度相关比容平移项的比容平移Soave-Redlich-Kwong(VTSRK)方程计算新工质R1234yf和R1234ze(E)的热力学性质以及两种物质与CO_2的二元混合物性质,混合物计算采用van der Waals混合规则,二元交互作用系数由密度数据拟合得到。对纯净物计算与专用状态方程进行对比,VTSRK方程比SRK方程显著改善了液相密度表征效果。对混合物的密度计算结果与实验数据进行对比,对于R1234yf+CO_2二元混合体系方程与实验数据相对均方根偏差为1.17%,对于R1234ze(E)+CO_2二元混合体系相对均方根偏差为0.82%。结果显示,采用温度相关比容平移项的VTSRK方程应用于R1234yf和R1234ze(E)纯流体以及R1234yf+CO_2和R1234ze(E)+CO_2密度性质计算,可获得较高精度。     

H_2-CO_2-H_2S-CH_3OH体系气液平衡研究

本文开发了H_2-CO_2-H_2S-CH_3OH四元系气液平衡热力学模型。以SRK状态方程处理该体系气相的非理想性,以Wilson方程处理液相的非理想性。引用文献公开发表的六个二元对的气液平衡数据,应用最优化的方法进行参数估计,以求取威尔逊常数和亨利常数。在热力学的基础上建立了能确切地描述该四元系气液平衡状态的数学模型。用H_2-CO_2-H_2S-CH_3OH、H_2-CO_2-CH_3OH、CO_2-H_2S-CH_3OH等多元系气液平衡数据和实际设计数据进行验证。结果表明:模型计算值与实测值有良好的一致性。并进一步应用该模型进行了实例计算。     

超临界二氧化碳分离乙醇水溶液的模拟计算

使用PR状态方程结合Hurou和Vidal提出的局部组成混合规则,较好地预测了CO_2-C_2H_5OH-H_2O三元体系的汽液平衡数据。在此基础上,模拟计算了超临界CO_2分离乙醇水溶液的过程。对萃取塔的特点和工艺条件作了详细的讨论。     

C_9~C_(14)烷烃脱氢主反应热力学计算——长链正构烷烃脱氢热力学分析Ⅰ

长链正构烷烃脱氢已成为生产洗涤剂烷基苯的主要途径之一。关于长链烷烃脱氢热力学研究,美国环球油品公司(UOP)曾提供了一些C12H26一次脱氢的热力学曲线[1] ;H．P． [2]发表过一些长链正构烷烃一次脱氢平衡转化率的计算结果,但他们所提供的热力学数据均不完整,也未提供计算方法,而且结果很不一致。我所以前也曾就长链烷烃脱氢做过一些热力学计算[3]。本文根据化学计量学原理[4]确定了该体系的模型及简化计算方法,并采用Benson的基团     

CO_2二元混合物压缩/引射制冷循环性能研究

引入CO_2混合物以及利用压缩/引射制冷循环,能有效提高其系统循环效率。建立了两相流引射器系统,采用均相流的索科洛夫理论、Eames等理论及热力学方法中两相流引射器模型进行分析,通过与文献中的实验结果对比,确定热力学方法在两相流引射器的设计计算中较为接近实际。基于热力学方法对CO_2/R32(质量比40/60)、CO_2/R41(质量比20/80)两类二元非共沸混合工质压缩/引射制冷循环系统的效率进行分析,发现带引射器比不带引射器时效率分别提高了30%和20%,而且通过引入混合物改善物性后的系统效率可以比纯工质CO_2系统效率提高50%以上,同时证明了CO_2/R32的效果要好于CO_2/R41。     

非水电解质溶液的状态方程

以甲醇为溶剂的非水电解质溶液作为研究对象,构造出了能够准确描述非水电解质溶液热力学性质的状态方程。状态方程中包含2个可调节参数,在不改变可调节参数的情况下,该状态方程对于不同温度、浓度的非水电解质溶液的热力学性质保持着良好的预测能力;其中的亥姆霍斯自由能由微扰理论计算得到,并阐述了非水电解质溶液的蒸汽压、溶剂活度的求解过程。     

ZIF-8/乙二醇体系分离捕集CO_2溶解度的模拟计算

吸收-吸附耦合分离法在分离捕集CO_2方面表现出潜在的优势,应用Kurihara等提出的基于局部组成概念的混合规则与Patel-Teja状态方程相结合确定乙二醇与气体组分间的吸收平衡,由溶解度实验数据确定了混合规则中的二元交互作用参数;采用Langmuir等温吸附方程确定ZIF-8与气体组分间的吸附平衡,进而确定了ZIF-8表面乙二醇膜的选择渗透压与气体组分平衡逸度间的关联式。最后将热力学模型应用到了预测ZIF-8/乙二醇浆液分离捕集CO2体系。     

CO_2加氢一步法合成低碳烯烃研究进展

对CO_2加氢合成低碳烯烃反应进行了热力学分析,就近年来关于CO_2加氢合成低碳烯烃反应及廉价氢的供给的研究进展进行了综述。     

Na-Fe_3O_4/ZSM-5催化剂上CO_2加氢反应汽油烃产物的组成调控

CO_2加氢直接合成汽油不仅有利于CO_2减排,还可减轻人们对化石能源的依赖。汽油馏分烃产物组成是决定汽油燃料品质的重要因素,其调控是该过程具有挑战性的研究热点。研究NaFe_3O_4/ZSM-5催化剂中分子筛的金属(La,Ga,Zn,Cu,Co)改性对CO_2加氢产物中汽油馏分烃组成的影响,结果表明,与其他金属相比,Cu改性ZSM-5分子筛组分可在保持较高汽油收率前提下,明显提高汽油产物中异构烷烃选择性。优化改性分子筛中Cu质量分数8%时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量最高。当Na-Fe_3O_4和Cu-ZSM-5采用分层填装方式时,汽油馏分烃产物中异构烷烃含量达50.5%,组成调控后富含异构烷烃汽油产品更符合汽油品质升级趋势需求。