氣液平衡的計算

《化工熱力學(xué)》過程論文題目：氣液平衡的計算方法系別：化學(xué)材料與工程系班級：13級化工卓越班姓名：學(xué)號：1303022014教師：日期：2016-1-12氣液平衡的計算方法8-氣液平衡的計算方法摘要本文綜合分析了多組分相平衡理論特點，主要介紹了利用PengRobinson(PR)立方型狀態(tài)方程進行氧、氮、氬系統(tǒng)氣液平衡計算的方法(泡點、露點和閃蒸計算)，對該計算方法的準(zhǔn)確性進行分析和驗證。關(guān)鍵詞立方型狀態(tài)方程；氣液平衡計算；泡點；露點；閃蒸目錄1前言 -3-2狀態(tài)方程的選擇 -4-3混合規(guī)則 -5-4氣液平衡的計算 -6-4.1泡點計算[3] -6-4.2露點計算[3] -7-4.3等溫閃蒸的計算 -8-5結(jié)論 -8-6參考文獻 -9-前言精餾計算是空分流程計算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而氣液平衡計算又是精餾計算中最基礎(chǔ)的，其精確與否直接影響到流程計算的準(zhǔn)確性。精餾計算一般分為兩類[1]：設(shè)計型算法和校核型算法。前者是指逐板計算法，根據(jù)工藝要求計算理論塔板數(shù)，試算出進出料口位置；后者包括三角矩陣法、超松弛迭代法等，由已知的塔板數(shù)和進出料口位置，計算每塊塔板上氣液相組成、溫度、壓力及流率，反映精餾塔內(nèi)各點參數(shù)以及變工況時參數(shù)變化。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，已開發(fā)出數(shù)十種化工流程模擬軟件，國際上比較著名的有AspenPlus、HYSYS流程模擬軟件。以PengRobinson(PR)或SoaveRedlichKwong(SRK)狀態(tài)方程為基礎(chǔ)求解物質(zhì)的焓、熵、逸度系數(shù)、Gibbs自由能和體積等熱力學(xué)數(shù)值和物質(zhì)的遷移性質(zhì)，但目前具體介紹計算過程的文獻比較少，筆者將對此做詳細的敘述。狀態(tài)方程的選擇狀態(tài)方程的選擇是系統(tǒng)物性預(yù)測計算準(zhǔn)確的關(guān)鍵，目前常用的狀態(tài)方程有立方型、多參數(shù)型和理論型，SRK方程和PR方程都屬于立方型狀態(tài)方程，用于烴類混合物氣液平衡計算都具有較高的精度，但各有特點。在計算含氮體系泡點時,利用SRK方程要比PR方程的精度高，而當(dāng)計算含氮體系平衡氣相組成時，利用PR方程比SRK方程的精度高[2]。PR方程的形式為：式中：p為壓力，Pa；V為摩爾體積，m3/mol；T為溫度，K；R為通用氣體常數(shù)，J/(mol/K)；Tr為對比溫度；Pr為對比壓力；w為偏正因子；a為相對揮發(fā)度;a、b、A、B、m為方程參數(shù);z為壓縮Vc為臨界體積，m3；狀態(tài)方程的常數(shù)是帶單位的，計算時要注意單位的統(tǒng)一。計算方程常數(shù)時所用的Pc、Vc、Tc的單位應(yīng)與狀態(tài)變量p、V、T保持一致，而且所用的單位還決定了通用氣體常數(shù)的取值?；旌弦?guī)則人們總是首先對純物質(zhì)研究來獲得狀態(tài)方程，這些含有特征參數(shù)的能用于純物質(zhì)P、V、T或其他熱力學(xué)計算。研究混合物的性質(zhì)時，通常將混合物看成一個虛擬的純物質(zhì)，并具有虛擬的特征參數(shù)，用這些虛擬的特征參數(shù)代入純物質(zhì)狀態(tài)方程中，就可以得到混合物的性質(zhì)。氣液平衡的計算泡點計算[3]在一定壓力(或溫度)下，已知液相的組成,，確定泡點溫度(或壓力)和與液相成平衡的組成。等壓泡點計算程序模塊框圖如圖1所示露點計算[3]在一定壓力(或溫度)下，已知液相的組成，確定露點溫度(或壓力)和與液相成平衡的組成，露點計算程序模塊框圖如圖2所等溫閃蒸的計算給定料液的量和組成，計算在指定壓力和溫度條件下閃蒸得到的氣相量和組成以及余下的液相量和組成。結(jié)論利用PengRobinson(PR)立方型狀態(tài)方程對氧、氮、氬三元系統(tǒng)進行氣液平衡計算(泡點、露點及閃蒸計算)，可以看出預(yù)測的數(shù)據(jù)與實際運行工況基本吻合。參考文獻[1]張延平.空分精餾過程的計算機模擬[D].北京:北京科技