第7章 常用流程模拟软件简介(3).pptVIP

\[filename].ppt 化工过程模拟软件的使用 Usage of Process Simulation software 1、热力学方法的用途 （1）任何化工单元过程及流程均须满足三大平衡： ??物料平衡 ??能量平衡（热量平衡） ??相平衡 （2）能量平衡计算要求提供物料焓值; （3）相平衡计算要求提供相平衡常数K; （4）某些单元过程计算还要求提供熵值及其它相关性质； 所有这些性质计算都是通过不同热力学方法完成的。 2、热力学方法主要计算内容 计算混合物的相平衡常数K; ??计算混合物的焓值； ??计算混合物熵值； ??其它性质：如密度、表面张力、导热系数、粘度、比热等等； 对于化工过程模拟，准确可靠的热力学方法是必不可少的！ 2、热力学方法主要计算内容 分离过程计算 distillation,stripping,evaporation,extraction Require accurate VLE and LLE calculation 换热器设计和核算 要求焓值及其它性质计算 压缩机、膨胀机设计 要求熵值及其它性质计算 塔水力学计算，管线阻力降、直径计算 要求传递性质计算 第一类：非极性物质，计算方法：状态方程法或通用关联式法； 第二类：极性物质，计算方法：活度系数法； 非极性物质－烃类物质、石油馏份和某些非烃气体； 极性物质－水、醇、酮、醚、酯、有机酸等化学品； 采用活度系数法必须做到： ??核实该关键二元对的相互作用参数。 ??估算缺少的其它二元对的相互作用参数。 4、相平衡基础 4.1、什么是相平衡常数? K-values 定义为： 4、相平衡基础 4.2、理想气体（Ideal gas） 理想气体为纯组分气体或气体混合物，凡服从理想气体状态方程(Ideal gas equation ofstate)的气体为理想气体: PV=RT 4、相平衡基础 4.3、理想溶液（Ideal solution） 理想溶液：是指构成溶液的各个纯组分在混合前和形成溶液后体积不变，并且无混合热的混合物系统。 注：（1）这里所述的溶液系指广义的溶液，它包括气相混合物和液相混合物。 （2）理想溶液不一定是理想气体；但理想气体必定是理想溶液； （3）一个气液系统可以气相是理想溶液，而液相是非理想溶液，反之亦然； 4、相平衡基础 理想溶液和非理想溶液划分： 低压下（绝压小于2atm），轻烃类混合物的气相可以认为是理想气体；中压下（绝压15～20atm），轻烃类混合物的气相可以认为是理想溶液，但不是理想气体；高压下，轻烃类混合物的气相是非理想溶液。 对于理想溶液，相平衡常数K为压力和温度的函数: K=f(P, T) 对于非理想溶液，相平衡常数K为压力、温度和组成的函数： K=f(P, T, xi) 4、相平衡基础 4.4、理想气体和理想溶液相平衡常数的计算 ??道尔顿定律 当气体为理想气体时，气体总压P为各个组分分压的总和： P=P1+P2+…+Pn＝ΣPi Pi=P Yi 4、相平衡基础 4.4、理想气体和理想溶液相平衡常数的计算 ??拉乌尔定律 当液体为理想溶液时，溶液中i组分的饱和分压等于该纯组分在与气相相同温度时的饱和分压乘以该组分的液相分子分数： Pi=Pi0Xi 4.4、理想气体和理想溶液相平衡常数的计算 拉乌尔定律和道尔顿定律联立, 得到相平衡常数计算公式：?? 该相平衡常数仅仅是温度和压力的函数，和组成无关；因而在实际应用上欠准确；目前已很少应用。 4、相平衡基础 4.5、实际体系相平衡常数计算 对于实际体系，绝大多数不服从道尔顿定律和拉乌尔定律，此时以上公式已不适用。需采用逸度、逸度系数和活度系数来处理非理想溶液的气液相平衡关系。 实际上，所有化工过程模拟软件，都是采用状态方程、通用关联式或活度系数方法来求解相平衡关系。 4、相平衡基础 4.6、实际体系相平衡常数计算的三类方法 1、状态方程法 2、通用关联式法 3、活度系数法 4.6、实际体系相平衡常数计算的三类方法 （1）状态方程法 K-values 计算 气液两相的逸度系数均由状态方程