基于稳定性分析的平衡闪蒸计算.pdfVIP

油号加工 l41 基于稳定性分析的平衡闪蒸计算 李剑峰 贺 三 夏 丹 任建勋 梁 颖 西南石油大学石油工程学院，四JII成都 610500 摘 要：相平衡计算时，对于汽一液两相体系，单纯依靠计算混合物饱和点，无法准确地判断其 是否产生相分离。对于多相体系，不能依靠饱和点来判断混合物所处相区。基于Gibbs自由能最小 化原理，利用稳定性分析能快速有效地确定混合物的相数，进而采用连续代入法进行指定相数的迭 代计算，可 以获得平衡闪蒸结果的严格解 。举例探讨了稳定性分析在汽一液两相和汽一液一液三相平 衡中的应用，并用连续代入法计算得到了各相组成。计算结果表明该法简单可靠，可用于石油天然 气化工中的各类相平衡的严格计算。 O 关键词 ：Gibbs自由能；稳定性分析；闪蒸计算；连续代入法 A DOl：10．3969／j．issn．1006—5539．2013．04．012 N D G A S T 0 前言 严格来说 ，确定给定条件下相分离与否，是从所 R E A 相平衡计算是石油化工工业 的基础工作之一，在 有可能的相组合和组分分布中找到体系Gibbs自由能 r N新技术理论研究中占有重要地位。例如模拟计算高含 处于最低状态的条件 ]。当Gibbs自由能未达到最小 G A硫气 田水闪蒸分离后闪蒸气 中HS的含量，以判断焚 时，混合物就会形成两相或多相。该法除判断相分离 N 第 D烧后 SO 排放量是否满足污染物排放要求 ；液化天 外，也可 以为随后进行的闪蒸计算提供适当的初始值 然气低温脱除CO 时，须分析闪蒸分离的条件对分离 估计 。 效果 的影响 ；在 NGH(天然气水合物)储运 中，研究 当稳定性分析显示混合物能形成两相或多相时， 卷第E∞{；3 如何改善NGH生成的相平衡条件 等，都需要进行大 采用连续代入法进行指定相数的闪蒸计算。连续代人 量 的平衡闪蒸计算 。 法形式简单 ，能满足大多数闪蒸计算 的要求。 由于相平衡计算前混合物相数未知 ，因此计算 的 重要一步是核实闪蒸 问题是否成立。当在给定条件下 1 稳定性分析 混合物会产生相分离时才进行平衡闪蒸计算。通常可 }昆合物达到相平衡时应满足 ：各组分物料守恒 ； 采用的一种方法是求 出给定温度下的饱和压力 ]，饱 各相的温度和压力相同；各组分在各相 中的化学势相 和压力以下混合物会形成两相 。该法需要先确定饱和 等。除此之外，在平衡状态下，体系的能量应处于所有 点的类型(泡点或露点)，对于近临界区以外 的烃类混 可能条件的最低值 ，可表达为 ： 合物，可通过相关经验法则实现 ]。但混合物在给定条 (OG) =0 (1) 件下可能不存在饱和点；对于某些混合物 ，在一定温 (O2G)P，T0 (2) 度下可能存在两个露点，在较低 的露点 以下是单相 式中：G为体系的Gibbs自由能量 ，J。 的。另外 ，当计算出现问题时，也很难判断是不存在饱 对于一个假想的单相流体 ，在某压力下用状态方 和点，还是迭代过程 出现了数值问题隅]。 程计算的二元体系的摩尔 Gibbs自由能见图 l。与 收稿 日期 ：2013—02—26 基金项 目：四川I省重点学科建设基金资助项 目(SZD0416) 作者简介 ：李剑峰(1988一)，男 ，重庆人 ，硕士研究生 ，主要