¿Qué fórmula se puede utilizar para calcular el equilibrio vapor-líquido de X e Y?
También puede buscar en el Centro de datos de la red de información de instrumentos, la información que contiene es muy completa:
/Descargar/
Debido a que la fórmula tiene forma de imagen, te la vincularé ~ Espero que pueda ayudarte ~ ~
/Descargar/shtml/118151 shtml
Auto Los métodos de cálculo del balance de líquidos se pueden resumir en dos categorías: método de ecuación única (la fugacidad del vapor y del líquido se expresa mediante el coeficiente de fugacidad) vapor y líquido se expresa mediante el coeficiente de fugacidad, y la fugacidad del líquido se expresa mediante el coeficiente de actividad).
3 Método de ecuación única
Es decir, el método de ecuación de estado: utilizar una sola ecuación de estado para calcular la fugacidad de las fases de vapor y líquida al mismo tiempo. La ecuación de estado incluye una ecuación de estado cúbica y una ecuación de estado multiparamétrica.
3.1 Ecuación de estado cúbica
La ecuación de estado cúbica se puede expandir al cubo de volumen (o densidad). Este tipo de ecuación tiene menos parámetros, mayor flexibilidad y también se puede calcular manualmente. Son * * * similares en que la presión se puede expresar como un término repulsivo y un término gravitacional. Abott resumió la ecuación de estado cúbica existente en una forma generalizada:
3.1.1 Ecuación de estado de dos parámetros
Al principio, había una ecuación de van der Waals que no era muy Preciso pero tenía una forma simple. El desarrollo moderno de las ecuaciones de estado cúbicas comenzó con la ecuación RK, que es aplicable a la fase gaseosa. Al calcular compuestos no polares y débilmente polares, la precisión mejora considerablemente en comparación con la ecuación vdW, pero todavía hay una gran desviación para la mayoría de los compuestos altamente polares. La ecuación SRK obtenida mediante la mejora de la ecuación RK por parte de Soave es adecuada para el cálculo de dos fases de vapor y líquido, especialmente para el cálculo del equilibrio de vapor y líquido de sistemas de hidrocarburos puros o mezclas de hidrocarburos, por lo que se usa ampliamente en la industria. West y Erbar examinaron su aplicación a sistemas de hidrocarburos ligeros e informaron que la ecuación era razonablemente precisa para el equilibrio vapor-líquido. Al igual que la ecuación SRK, la ecuación PR también se usa comúnmente en cálculos de equilibrio de fases de ingeniería. Este último es superior a la hora de predecir el volumen molar de un líquido. Posteriormente, Stryjek y Vera hicieron dos correcciones a la ecuación PR, denominadas PRSV y PRV2 respectivamente. En comparación con las ecuaciones PR originales, se mejora la precisión de sus cálculos. Twu también propuso las ecuaciones RK-twu y PR-twu basadas en las ecuaciones RK y PR, cuya precisión en el cálculo de la presión de vapor mejora enormemente en comparación con las ecuaciones PR y PRSV.
3.1.2 Ecuación de estado de tres parámetros
La ecuación de estado de tres parámetros incluye la ecuación PT propuesta por Patel y Teja, la ecuación de Harmens-Knapp, la ecuación de Lee-Erbar-Edmist, etc. . Entre ellos, la ecuación PT puede calcular las densidades de gas saturado y líquido de algunas sustancias puras polares y no polares, con una pequeña desviación promedio, y el equilibrio vapor-líquido de hidrocarburos ligeros, alcoholes y sistemas de agua también es bueno. La ecuación de tres parámetros puede obtener el factor de compresión crítico relacionado con el material. Tiene muchos parámetros, lo que es beneficioso para mejorar la precisión de la ecuación, pero también trae consigo pérdidas en la simplicidad y facilidad de cálculo de la ecuación.
En los últimos 20 años, la ecuación de estado cúbica se ha mejorado cada vez más, y tanto el término gravitacional como el término repulsivo han logrado grandes avances, pero no deben tratarse por separado. Guo et al. comentaron una vez que "no basta simplemente con mejorar el término de repulsión de Van der Waals, el término gravitacional también debería mejorarse en consecuencia".
En general, se cree que las ecuaciones de estado de orden superior con más parámetros de ecuación tienen un rango de aplicación más amplio y una mayor precisión. Sin embargo, el esfuerzo computacional y la complejidad a menudo aumentan. Hoy en día, cuando la tecnología informática está muy desarrollada, la aplicación práctica y la investigación de ecuaciones multiparamétricas han recibido mucha atención.
3.2 Ecuación de estado multiparamétrica
La ecuación virial tiene una sólida base teórica. Por lo general, utiliza sus dos fórmulas de truncamiento, en T
Para la ecuación de estado, Liu Jiaqi comentó una vez: las ecuaciones SRK y PR de la ecuación RK están modificadas, la forma es simple y la precisión del cálculo se mejora; la ecuación BWRS El cálculo es más complicado.
En la mayoría de los casos, la precisión del cálculo del valor K es comparable a las ecuaciones PR y SRK, que se caracterizan por ser adecuadas para mezclas de gases que contienen H2 y H2S. Wang Wenchuan et al. [15] mejoraron la ecuación PR, y la precisión de la ecuación mejorada en el cálculo del equilibrio vapor-líquido del sistema binario hidrógeno-hidrocarburo es mayor que la ecuación SRK mejorada de Mathias y la de Chao et al. Ecuación CCOR. Chen Zhongxiu y otros concluyeron que la ecuación de estado puede representar con precisión una amplia gama de datos p-V-T, lo que reduce en gran medida la carga de trabajo de la determinación experimental. Usar la ecuación de estado para calcular el equilibrio vapor-líquido a alta presión es simple, preciso y conveniente; , y no tiene comparación con otros métodos.
4 Método de múltiples ecuaciones
Es decir, el método del coeficiente de actividad (o método del coeficiente de actividad más el coeficiente de fugacidad): la fugacidad de la fase gaseosa se calcula a partir de la ecuación de estado anterior , y la fugacidad de la fase líquida se calcula mediante El grado está representado por la ecuación del coeficiente de actividad. Se trata del cálculo de coeficientes de actividad. El cálculo del coeficiente de actividad se puede dividir a grandes rasgos en los tres tipos siguientes.
4.1 Ecuación de pared
Este tipo de ecuación se obtiene a partir de soluciones normales. Dado que la simetría de la ecuación de Margules no era ideal al calcular el coeficiente de actividad, Redrich y Kister la ampliaron en serie y escribieron la expansión equivalente de Redrich-Kister. Generalmente, los datos de equilibrio vapor-líquido solo requieren dos o como máximo tres parámetros, mientras que las soluciones de hidrocarburos alcohólicos altamente complejas requieren cuatro parámetros. Se requieren varios parámetros para expresar completamente el coeficiente de actividad de una solución binaria, y el coeficiente de actividad se puede utilizar como un signo de la complejidad de la solución. Es una fórmula empírica mejor que todavía está en uso y puede describir diferentes tipos de sistemas, como soluciones ideales y soluciones regulares. Además, existe la ecuación empírica de Van Laer, que es más adecuada para sistemas con poca diferencia en las propiedades de los componentes. No existe una definición clara sobre qué ecuación es más apropiada. La derivación de las ecuaciones de van Laar muestra que deberían ser aplicables a líquidos relativamente simples, especialmente a líquidos no polares.
La ventaja de la ecuación de solución normal de Scatchard-Hildebrand es que solo requiere las propiedades de las sustancias puras para predecir los coeficientes de actividad de los componentes de la mezcla, y no requiere el equilibrio vapor-líquido de la mezcla. La desventaja es que no existen muchos sistemas aplicables. La ecuación de Scatchard-Harmer también existió durante el mismo período, que parece ser más razonable que la ecuación de van Laar y la ecuación de Margules, pero es relativamente más compleja y rara vez se usa en los cálculos del equilibrio líquido-vapor.
La ecuación de Wohl puede mejorar la precisión de la correlación aumentando el número de términos y también puede extenderse a sistemas multivariados. Aunque no se deriva de una teoría estricta, tiene una gran flexibilidad y puede unificar algunos modelos famosos como Van Laar, Margules, Scatchard-Hamer, etc. y transformarlo en un modelo general.
La ecuación anterior tiene una forma simple y fácil de calcular. De las condiciones simplificadas, cuando los volúmenes moleculares son similares, se elige la ecuación de Margules, pero también es aplicable a otras soluciones. No existen criterios de selección claros para el uso de cada ecuación, especialmente las dos primeras ecuaciones. Incluso para mezclas binarias altamente no ideales, incluidos sistemas parcialmente miscibles, a menudo se pueden obtener resultados satisfactorios. Sin embargo, estas ecuaciones no se pueden utilizar para sistemas multivariados sin parámetros de interacción ternarios o de orden superior. Además, para sistemas con fuertes componentes polares y alta no idealidad, las ecuaciones de tipo Wohl suelen ser difíciles de trabajar.
4.2 Modelo conceptual de composición local
La mayoría de estas ecuaciones se basan en soluciones no térmicas. Flory y Huggins utilizaron métodos de mecánica estadística para derivar un modelo de solución atérmica basado en el modelo cuasi-red. No existe una solución no térmica.
La ecuación de Flory-Huggins se deriva de una teoría estricta de la mezcla de líquidos. Los parámetros de la ecuación tienen significados físicos claros y los valores de los parámetros se pueden determinar utilizando datos físicos de sustancias puras. Aunque su rango de aplicación no es muy amplio, puede servir como base para desarrollar otras ecuaciones de coeficientes de actividad.
La ecuación de Wilson introduce el concepto de composición local, que es esencialmente una generalización empírica de la ecuación teórica de Flory-Huggins. Los parámetros de Wilson tienen un significado físico semiteórico, pero el comportamiento de sistemas multicomponentes sólo puede predecirse a partir de datos de sistemas de dos componentes. Esta es una manifestación importante de la superioridad de la ecuación de Wilson sobre las primeras ecuaciones multivariadas de coeficientes de actividad.
Dado que no se puede utilizar para sistemas parcialmente miscibles, muchas ecuaciones de Wilson modificadas aparecieron más tarde, como la ecuación de Wilson multiparamétrica, la ecuación de Tsuboka-Kalayama-Wilson y la ecuación de entalpía de Wilson.
Renon y Prausnitz modificaron la expresión de composición local de Wilson en una forma consistente con la teoría cuasiquímica de Guggenheim y propusieron el modelo NRTL, un modelo no aleatorio de dos fases líquidas, basado en la teoría de dos fluidos de Scott. . Cuando los parámetros no aleatorios introducidos se consideran 0,2, 0,3, 0,4 o 0,47 respectivamente, NRTL aún puede considerarse como una ecuación de dos parámetros como otras ecuaciones. La ecuación NRTL puede describir el equilibrio líquido-líquido de un sistema parcialmente miscible.
Para sistemas moderadamente no ideales, la ecuación NRTL no es mejor que la ecuación simple de Van Laer y la ecuación de Margulies de tres colas. Sin embargo, para mezclas muy no ideales, especialmente sistemas parcialmente miscibles, la ecuación NRTL a menudo puede proporcionar una buena representación de los datos experimentales siempre que los datos se retrocedan cuidadosamente para obtener parámetros ajustables.
La ecuación de UNIQUAC divide el coeficiente de actividad en dos partes: la parte combinada y la parte restante, que reflejan respectivamente la contribución del tamaño y la forma molecular al coeficiente de actividad y la contribución de la interacción entre cada parte a el coeficiente de actividad. Esta fórmula tiene alta precisión y buena versatilidad. Sin embargo, para algunos compuestos, no se pueden proporcionar los parámetros microscópicos.
El modelo de composición local ha mejorado mucho con respecto a la ecuación de Wohl. Puede utilizar directamente parámetros binarios para calcular el equilibrio multivariado vapor-líquido. Las dos últimas ecuaciones también pueden relacionarse con el equilibrio líquido-líquido. En comparación con las dos primeras ecuaciones, la ecuación de UNIQUAC es más compleja, pero tiene una mejor base teórica. Sus parámetros cambian poco con la temperatura y se puede aplicar a soluciones poliméricas. Después de 1975, se realizaron muchas mejoras a la ecuación UNIQUAC para mejorar la precisión relativa de la ecuación.
Debido a los datos limitados recopilados en la literatura y los manuales y a la amplia gama de materiales procesados en la industria, los dos modelos anteriores aún deben probarse experimentalmente. El método de contribución grupal basado en el concepto de contribución grupal ayuda a reducir el número de experimentos o calcular los coeficientes de actividad sin determinación experimental.
4.3 Modelo conceptual de contribución grupal
El método de contribución grupal se basa en el principio temprano de Langmuir de acción independiente. Es de gran importancia extender la idea de acción grupal a. mezclas, porque aunque el número es grande, el comportamiento de cientos de mezclas líquidas multicomponentes que se encuentran en la industria química se puede describir mediante las propiedades de docenas de grupos.
El método ASOG propuesto por Derr y Deal no solo puede calcular el equilibrio vapor-líquido de un sistema binario, sino que también puede calcular el equilibrio vapor-líquido multicomponente. También se puede utilizar para líquido-líquido. equilibrio, equilibrio sólido-líquido, etc. Vale la pena señalar que diferentes autores utilizaron diferentes métodos para dividir los grupos y obtener los parámetros de interacción de diferentes grupos.
El método ASOG puede calcular los datos de equilibrio vapor-líquido de muchos sistemas basándose en una pequeña cantidad de parámetros de pares de grupos, lo que tiene una importancia teórica y práctica importante. Fredenslund et al. absorbieron las ventajas respectivas del modelo ASOG y el modelo UNIQUAC y las combinaron bien para establecer el modelo UNIFAC.
La parte de combinación es básicamente la misma que UNIQUAC, y el resto es similar al método ASOG, pero el significado de los símbolos aquí se define según el grupo correspondiente. Aunque la precisión del cálculo de esta ecuación no es tan buena como la de Wilson, se puede utilizar de manera amplia y flexible para calcular las propiedades de mezclas utilizando parámetros de grupo. En ausencia de datos experimentales, el coeficiente de actividad de un sistema desconocido se puede predecir a partir de datos experimentales de otros sistemas que contengan los mismos grupos, lo que simplifica enormemente la predicción de las propiedades de los materiales.
4.4 Descripción general del método del coeficiente de actividad
La base de datos DECHEMA examina el ajuste de cinco modelos de coeficiente de actividad de Margules, van Laar, Wilson NRTL y UNIQUAC a 3563 conjuntos de datos del sistema. Actualmente, una de las evaluaciones más completas de modelos de coeficientes de actividad. La ecuación de Wilson tiene el mejor efecto de ajuste.
El siguiente es un resumen del modelo de coeficiente de actividad: (1) La primera ecuación de Wohl tiene una forma simple y es particularmente adecuada para análisis cualitativos. Puede describir sistemas parcialmente miscibles en mezclas binarias, pero cálculos de. los sistemas multicomponente requieren más Hay muchos parámetros (2) La ecuación de Wilson también es simple, los resultados del cálculo de los componentes polares y no polares son satisfactorios y los parámetros de interacción se ven menos afectados por la temperatura, por lo que el vapor-líquido multicomponente El equilibrio se puede calcular a partir de datos del sistema binario. Su forma mejorada también se puede aplicar al equilibrio líquido-líquido; (3) La ecuación NRTL es ideal para los efectos del equilibrio vapor-líquido y del equilibrio líquido-líquido de sistemas binarios y multivariados, pero la desventaja es que el tercer parámetro debe ser estimado a partir de propiedades químicas La ecuación es relativamente compleja, pero se puede aplicar a soluciones de polímeros con grandes diferencias de tamaño molecular, especialmente en soluciones de polímeros que actualmente están ampliamente estudiadas (4) 4) La ecuación de la IFAC trata a los grupos como unidades funcionales independientes; Al constituir moléculas, cualquier división de grupos genera inconvenientes en la aplicación, pero a veces sigue siendo la única forma factible de predecir sistemas que carecen de datos. Su aplicación se ha extendido a soluciones poliméricas, soluciones de electrolitos débiles, etc. Desde la perspectiva de la ingeniería de asociación de datos, selección y organización de parámetros, UNIFAC puede considerarse uno de los trabajos más sistemáticos y detallados en investigación química.