极性体系多元相平衡模拟及在天然气脱水工艺中的应用

【摘要】： 天然气作为继煤和石油的世界第三大消耗性能源，也是当今世界上公认的最清洁的能源，正受世界各国普遍关注。中国有300万平方公里的蓝色国土。这里蕴藏着极为丰富的天然气资源。中国海洋地质方面的科学家经过多年精心研究证明，在中国近海有7个大的含气盆地，天然气资源近14万亿立方米，有经济价值的资源量近5万亿立方米，此外，南沙盆地天然气更加丰富，资源量达8-10万亿立方米，资源前景非常广阔。 为了天然气的开发，储运和应用。高效的天然气净化工艺有着重要的实际意义。天然气的净化一般包括脱水，脱硫和脱碳。为了天然气的集输需要开发出准确高效的脱水工艺。准确的进行水／烃体系(强极性)多元混合物的汽-液-液三相闪蒸的相平衡计算是前提条件。 本文研究的主要内容是： 1．对各种理论，公式在水／烃体系强极性混合物的相平衡计算上应用的比较。选择了CPA方程结合逸度系数法对此体系进行了相平衡计算。其中包括数学模型的建立和计算程序的编制。 2．应用对天然气甲醇脱水工艺进行模拟分析。考察各个操作变量对工艺中其它变量的影响。 通过计算和工艺模拟，初步得出了以下结论： 1．应用CPA方程结合逸度系数法编制的汽-液两相和汽-液-液三相等温闪蒸计算程序能够对水／甲醇／烃强极性体系多元混合物相平衡进行计算，并获得了较满意的计算结果。计算结果与实验结果基本吻合。 2．通过对天然气甲醇脱水工艺进行模拟分析。得出此工艺能高效的脱除天然气水分到允许值。 【关键词】：相平衡 极性体系 脱水工艺
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TE64
【目录】：

• 0 前言9-10
• 1 文献综述10-29
• 1．1 立方型状态方程10-12
• 1．1．1 状态方程概述10
• 1．1．2 立方型状态方程及其发展10-12
• 1．2 缔合流体模型理论12-16
• 1．2．1 极性12-13
• 1．2．2 分子的缔合和氢键13-14
• 1．2．3 缔合模型模型理论简介14
• 1．2．4 缔合流体模型的发展14-16
• 1．3 CPA方程16-18
• 1．4 CPA方程在相平衡计算上的应用18
• 1．5 混合规则18-20
• 1．6 天然气脱水方法20-21
• 1．6．1 概述20
• 1．6．2 天然气脱水方法简述20-21
• 1．7 天然气主要脱水方法对比21-29
• 1．7．1 三甘醇脱水方法21-23
• 1．7．2 分子筛脱水方法23-25
• 1．7．3 汽提甲醇脱水方法25-28
• 1．7．4 各方案对照28-29
• 2 用PVT特性求逸度系数的数值解29-38
• 2．1 逸度和逸度系数29-31
• 2．1．1 定义29-30
• 2．1．2 混合物中组分的逸度和逸度系数30-31
• 2．2 逸度系数的数值求解31-37
• 2．2．1 概述31-34
• 2．2．2 逸度系数公式中积分的数值解法34-35
• 2．2．3 逸度系数公式中微分的数值解法35-37
• 2．3 小结37-38
• 3 等温闪蒸计算38-54
• 3．1 概述38
• 3．2 相平衡的判据38-40
• 3．3 汽液两相闪蒸计算40-48
• 3．3．1 过程描述和独立变量指定方案40-42
• 3．3．2 数学模型42-43
• 3．3．3 汽-液两相计算机严格计算过程说明43-48
• 3．4 汽液液三相等温闪蒸计算48-54
• 3．4．1 过程描述和独立变量制定方案48-49
• 3．4．2 数学模型49-50
• 3．4．3 三相等温闪蒸的算法50-54
• 4 CPA计算结果及误差分析54-65
• 4．1 概述54
• 4．2 对14组份天然气系统的计算数据比较及误差分析54-57
• 4．3 对甲醇／乙烷系统的计算数据比较及误差分析57-59
• 4．4 对甲烷／庚烷／甲醇／水系统的计算数据比较及误差分析59-64
• 4．5 小结64-65
• 5 汽提甲醇天然气脱水工艺65-70
• 5．1 概述65
• 5．2 工艺过程模拟65-70
• 6 工艺操作参数的影响70-94
• 6．1 概述70
• 6．2 压力变化的影响70-75
• 6．3 三相分离温度变化的影响75-78
• 6．4 SET1（汽提塔内汽提气量）变化的影响78-81
• 6．5 CH_4O（注入甲醇量）变化的影响81-84
• 6．6 进料中较重烃含量增加变化的影响84-93
• 6．7 小结93-94
• 7 结论94-95
• 建议95-96
• 致谢96-97
• 参考文献97-102
• 附录102-107
• 符号说明107-108

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