6-純物質物性估計

1、Aspen-Plus用于純物質物性估計ASPEN PLUS軟件中帶有5000多種純化合物的物性數(shù)據(jù)庫，其中包括離子種 類、二元交互參數(shù)、離子反應所需數(shù)據(jù)等，提供了很多物性方法，且為不同的應用 推薦了不同的方法。數(shù)據(jù)庫中純組分參數(shù)的主要數(shù)據(jù)源包括與狀態(tài)無關的固有屬性， 如分子量等；標準狀態(tài)下一定相態(tài)的屬性，如標準生成熱等；一定狀態(tài)下的屬性， 如熱熔、粘度等和其他專用模型參數(shù)。這些參數(shù)是ASPEN PLUS模擬過程中必不可 少的基本參數(shù)，但在實際科研過程中經(jīng)常遇見物性數(shù)據(jù)庫中沒有的化合物，因此需 要采用ASPEN PLUS中的Properties Estimation功能來估算這些物質的物性。脫氫

2、醋酸是乙酰乙酸甲酯生產過程中的副產物，在模擬乙酰乙酸甲酯精餾過程 中需要用到脫氫醋酸的物性參數(shù)，而ASPEN PLUS物性數(shù)據(jù)庫中沒有脫氫醋酸的物 性參數(shù)，在此采用Properties Estimation功能來估算脫氫醋酸的物性，并將估算出來 的物性用于流程模擬中。2、物性估計所需條件（1）分子結構：可以用chemwin等分子結構軟件作圖導入，或者使用UNIFAC官 能團編號代碼從ASPEN手冊上查找。脫氫醋酸分子式：OII OHC， CHCCHq3叫一J ”.C、3 O、O（2）分子量：脫氫醋酸分子量為168.15。（3）沸點或者飽和蒸氣壓：脫氫醋酸沸點270C。3、物性估計選擇物性估計，

3、將Run type改成Properties Estimation，定義物性組分后導入脫 氫醋酸分子結構，輸入相應參數(shù)，包括分子量、飽和蒸汽壓或沸點，模擬得到以下 結果。表1與狀態(tài)無關的固有屬性PropertyNameEstimated valueParameterUnitsMethod臨界溫度750.4972TCKJOBACK臨界壓力3431887PCN/SQMJOBACK臨界體積0.4575VCCUM/KMOLJOBACK臨界壓縮因子0.251621ZCDEFINITI理想氣體熱熔AT 300 K178505.5J/KMOL-KJOBACKAT 500 K257960J/KMOL-KJOBA

4、CKAT 1000 K375490J/KMOL-KJOBACK標準摩爾生成焓-6.6E+08DHFORMJ/KMOLJOBACK標準摩爾吉布斯自由焓-4.8E+08DGFORMJ/KMOLJOBACK氣相壓力 AT沸點101316.8N/SQMRIEDELAT 0.9*臨界壓力1248301N/SQMRIEDELAT TC3431887N/SQMRIEDEL偏心因子0.728156OMEGADEFINITI氣相熱AT TB57884648DHVLBJ/KMOLDEFINITI液相摩爾體積AT TB0.143192VBCUM/KMOLGUNN-YAM溶解度參數(shù)23858.16DELTA(J/CU

5、M)*.5DEFINITIUNIQUAC R5.578774GMUQRBONDIUNIQUAC Q4.76GMUQQBONDI等張比容338.8PARCPARACHOR對表1的估算結果進行如下討論：（1）臨界溫度、臨界壓力、臨界體積、理想氣體熱熔上述四種物性是用Joback方法進行估算的，該方法是建立在Lydersen方法基礎 上的，唯一例外是它使用一個更大的數(shù)據(jù)庫和具有更少的官能團。Joback測試了大 約400種有機化合物平均相對誤差和平均誤差均較小。（2）標準摩爾生成焓、標準摩爾吉布斯自由焓上述兩種物性也是用Joback方法進行估算的，該方法是一級官能團貢獻法它使 用起來比其他可用的方法

6、更簡單但卻不如其他方法那么精確。ASPEN PLUS物性數(shù)據(jù)中的表3.5列出了用于該方法的官能團。（3）臨界壓縮因子ASPEN PLUS通過下面的公式計算臨界壓縮因子：其中：R一通用氣體常數(shù)；Pc臨界壓力；Vc臨界體積；Tc臨界溫度（4）偏心因子該物性是用定義法（DEFINITI）來估算的。使用定義方法時，偏心因子要由它 的定義來計算：=-logLS -|-1.0其中：P是在對比溫度（T /Tci）的值為0.7時計算出來的蒸汽壓力。在使用定義方法時，蒸汽壓力關聯(lián)參數(shù)PLXANT、TC和PC必須是可從數(shù)據(jù)庫 中獲得的或必須被估計。（5）在TB時的汽化熱物性常數(shù)估算系統(tǒng)（PCES）通過在TB下使用

7、汽化熱的關聯(lián)式（DHVLWT）來 估計在正常沸點下的汽化熱。（6）在TB下的液體摩爾體積PCES通過在TB下應用Rackett方程（RKTZRA）來估計正常沸點下的液體摩 爾體積。（7）液相摩爾體積PCES通過在60T應用Racket液體摩爾體積關聯(lián)式（RKTZRA）來估計液相摩 爾體積。（8）溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)由定義計算。（9）UNIQUAC R 和 Q 參數(shù)PCES提供了 Bondi方法來估計UNIQUAC R和Q參數(shù)。該方法僅要求分子結 構作為輸入。在ASPEN PLUS物性數(shù)據(jù)中的表3.3列出了官能團。（10）等張比容PCES提供了一種估計Parachor （等張比容）的方法。Par

8、achor方法是一個官能 團貢獻法。用于該方法的官能團在ASPEN PLUS物性數(shù)據(jù)中的表3.10里列出表2受溫度影響的物性參數(shù)PropertyNameParameterEstimated valueUnitsMethod理想氣體熱熔CPIG31530K,J/KMOL-KJOBACK538.54-0.14814-4.64E-0500280110036029.228.52719851.5蒸汽壓力PLXANT100.907358K,N/SQMRIEDEL-12782.57700-10.467072.65E-186543.15750.497181汽化潛熱DHVLWT57884647.6KJ/KMOL

9、DEFINITI543.150.41698729-0.4338213543.15摩爾體積RKTZRA0.22276779GUNN-YAM液體粘度MULAND-11.743078K,N-SEC/SQMORRICK-E20850543.15562.872886液體熱導率KLDIP-3.3166372K,WATT/M-KSATO-RIE0.02273679-5.62E-056.13E-08-2.51E-11543.15742.992209表明張力SIGDIP0.08982282K,N/MBROCK-BI1.22222222-6.34E-107.13E-10-2.82E-10543.15735.487

10、237對表2的估算結果進行以下討論:理想氣體熱熔該物性是用理想氣體熱容多項式來進行估算的，此多項式是用于保存在ASPENPCD、AQUEOUS和SOLIDS數(shù)據(jù)庫中的組分。這個模型也用在PCES中。對于 C61Tc7i對于TC8i,Cp*，ig是在C8.處斜率進行線性外推得到的的值。 這個模型也可用于計算理想氣體焓、熵和吉布斯能。以此模型估算，得出當使用溫度范圍為0T280K時，C7i=280, C8i=1100, C9.=36029.2, C10i=28.5271985,.1.5。iiii蒸汽壓力該物性是用擴展的Antoine蒸汽壓模型的方程進行估算的，ASPEN PLUS純組分 數(shù)據(jù)庫中有

11、許多可用于擴展的Antoine方程的參數(shù)，當有PLXANT參數(shù)時使用擴展的 Antoine蒸汽壓模型的方程：Inp? =- + CT - C5i In T +對于 CgiMT%對于超出溫度邊界Pi*,1對1/T進行外推。以此模型估算，得出當使用溫度范圍為543.15TTmin其中 vapHi*(T)為溫度T1下的汽化熱。Tci為臨界溫度，值為750.4972K。以此模型估算，得出當 T543.15K 時， vapHi*(T1)= 57884647.6，T1=543.15，ai=0.41698729，bi=-0.4338213，Tmin=543.15。摩爾體積該物性帶有RKTZRA參數(shù)，應使用R

12、ackett模型方程估算摩爾體積。Rackett模型 方程為：*,RA l-Q-T；)務 R八乙-叮=1P面其中：Tr=T/Tci，Tci為臨界溫度，值為750.4972K； Pci=為臨界壓力，其值為3431887N/SQM。以此模型估算，*爬=0.22276779。液體粘度該物性使用Andrade方程進行估算。Andrade方程如下：hut1 = 4+T對于 T TTl h以此模型估算，得出當543.15T562.872886K時，Ai=-11.743078, Bi=2085, Ci=0。液體熱導率該物性是使用DIPPR的方程進行估算的。DIPPR的方程如下:十 GJ 十勺丁-十- C5iTA對于 c 6iTC7.對于超出邊界的T,對Cp*jg進行線性外推以此模型估算，得出當 543.15T742.992209K 時，=-3.3166372, C2i=0.02273679，C3i=-5.62E-05，C4,=6.13E-08，C5i=-2.51E-11。該物性是使用DIPPR的方程進行估算的。DIPPR的方程如下:Q j