高壓下甲烷在柴油類混合溶劑中的溶解度測定與計算

【摘要】： 隨著我國經(jīng)濟持續(xù)、高速增長,我國已是能源大國,石油安全已處于能源戰(zhàn)略的核心地位。我國豐富的煤炭資源,使煤直接快速液化工藝成為緩解能源緊缺的有效途徑。在煤直接液化的各項成本中,制氫占12~13%,占液化產(chǎn)物總成本的30%左右。本文采用來源廣、價格低的甲烷代替氫,研究甲烷在油品中的溶解度,為富氫氣氛下煤快速液化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 本文首先自建了測定高壓下氣體溶解度的實驗裝置并驗證了該裝置的可靠性。結(jié)合煤直接液化的溶劑要求,選擇常三柴油、四氫化萘、四氫呋喃為混合溶劑,準(zhǔn)確測定了甲烷在其中的溶解度數(shù)據(jù)。并分析實驗溫度、壓力、溶劑組成對溶解度的影響。 其次,對甲烷的高壓溶解度進(jìn)行計算。氣液平衡計算需要各物質(zhì)的物性數(shù)據(jù),由于柴油組分的復(fù)雜性,本文以單流體理論,將柴油視為一種虛擬的純物質(zhì),結(jié)合柴油基團(tuán)特征,利用n-d-M-LP法確定其基團(tuán)的種類和數(shù)目,并利用Constantinou-Gani法估算柴油的特性參數(shù)。 (1)選擇Peng-Robinson狀態(tài)方程的兩種不同混合規(guī)則對甲烷-柴油、甲烷-四氫化萘-柴油、甲烷-四氫呋喃-柴油物系的氣液平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合計算。計算結(jié)果表明:Peng-Robinson狀態(tài)方程對實驗物系擬合較好,適合非極性、極性物系氣液平衡計算。 (2)用建立在UNIFAC法基礎(chǔ)上的Sander參考溶劑法,對甲烷-柴油、甲烷-四氫化萘-柴油物系的氣液平衡進(jìn)行估算。結(jié)果表明:甲烷-柴油以及甲烷-四氫化萘(w=16.7%)-柴油物系估算較好,但隨著四氫化萘在體系中的質(zhì)量含量升高,甲烷-四氫化萘(w=40.0%)-柴油物系估算效果差,實驗證明在實驗條件范圍內(nèi),Sander參考溶劑法不適合甲烷-純四氫化萘物系估算。 綜上所述,計算中處理柴油的方法,可以解決該類復(fù)雜物系的氣液平衡計算問題,為煤直接液化工藝計算富氫氣體在其它溶劑油中的溶解度,提供了一種方法。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 溶解度 氣液平衡 n-d-M-LP法 Constantinou-Gani法
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TE626.24
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-24
• 1.1 煤直接液化綜述8-12
• 1.1.1 煤直接液化發(fā)展史8-9
• 1.1.2 煤直接液化工藝9-10
• 1.1.3 煤直接快速液化10-11
• 1.1.4 溶劑的分類與作用11-12
• 1.2 氣體溶解度的測定與計算12-22
• 1.2.1 氣體溶解度的測定方法12-14
• 1.2.2 氣體溶解度的表示方法14-15
• 1.2.3 氣液平衡的計算方法15-20
• 1.2.4 氣體溶解度的估算方法20-22
• 1.3 甲烷在不同溶劑中溶解度數(shù)據(jù)22
• 1.4 選題目的與研究內(nèi)容22-24
• 1.4.1 選題目的22-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23-24
• 第二章 高壓下甲烷在柴油類混合溶劑中溶解度的測定24-37
• 2.1 實驗方案與實驗裝置24-28
• 2.1.1 溶劑的選擇24
• 2.1.2 實驗方案的確定24-25
• 2.1.3 實驗裝置及測試方法25-28
• 2.1.4 實驗裝置的可靠性檢驗28
• 2.2 實驗數(shù)據(jù)處理28-30
• 2.2.1 甲烷在溶劑中的溶解度計算28-29
• 2.2.2 計算示例29-30
• 2.3 實驗結(jié)果與分析30-36
• 2.3.1 甲烷-溶劑體系的實驗數(shù)據(jù)30-33
• 2.3.2 溫度、壓力及組成對甲烷溶解度的影響33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 高壓下甲烷在柴油類混合溶劑中溶解度的計算37-56
• 3.1 柴油基團(tuán)組成及特性參數(shù)的確定37-40
• 3.1.1 n-d-M-LP法37-39
• 3.1.2 柴油基團(tuán)組成的確定39-40
• 3.1.3 柴油特性參數(shù)的確定40
• 3.2 狀態(tài)方程模型及計算結(jié)果40-49
• 3.2.1 PR方程及混合規(guī)則簡介41-45
• 3.2.2 計算結(jié)果與分析45-49
• 3.3 UNIFAC法估算甲烷氣體的溶解度49-55
• 3.3.1 氣體溶解度的UNIFAC估算方法49-51
• 3.3.2 UNIFAC法用于氣液平衡計算的基團(tuán)參數(shù)51-52
• 3.3.3 計算結(jié)果與分析52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 結(jié)論與展望56-57
• 主要符號說明57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明63-64
• 致謝64

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