PROII常用热力学方程的选择(高手总结)
热力学公式总结
第一章气体的pVT关系主要公式及使用条件1. 理想气体状态方程式pV =(m/M )RT =nRT或pV m = p(V/n) = RT式中p, V, T及n单位分别为Pa, m3, K及mol。
V m =V /n称为气体的摩尔体积，其单位为m3.mol-1。
R=8.314510 J mol-1-K-1,称为摩尔气体常数。
此式适用丁理想气体，近似地适用丁低压的真实气体。
2. 气体混合物(1)组成摩尔分数y B (或X B) = n B/，n AA体积分数 B = y B V m,B y A V "m,A式中£ n A为混合气体总的物质的量。
V*m,A表示在一定T, p下纯气体A的摩A尔体积。
z y A V%A为在一定T, p下混合之前各纯组分体积的总和。
A(2)摩尔质量M mix = Y B M B=m/n = L M B/' n BB B B式中m=£m B为混合气体的总质量，n=£n B为混合气体总的物质的量。
上述各式适用丁任意的气体混合物。
(3)y B =n B / n = P B / p = V；/V式中p B为气体B,在混合的T, V条件下，单独存在时所产生的压力，称为 B 的分压力。
V B*为B气体在混合气体的T, p下，单独存在时所占的体积。
3. 道尔顿定律p B = y B p, p = % P BB上式适用丁任意气体。
对丁理想气体P B =A B RT/V4. 阿马加分体积定律..*V B = n B RT / p此式只适用丁理想气体。
第二章热力学第一定律主要公式及使用条件1.热力学第一定律的数学表示式U =Q W或 d U = a Q+a W =a Q-a 网V ' W规定系统吸热为正，放热为负。
系统得功为正，对环境作功为负。
式中P amb为环境的压力，W'为非体积功。
上式适用丁封闭体系的一切过程。
2.焰的定义式H =U pV3.焰变(1) H = U (pV)式中以P V)为P V乘积的增量，只有在包压下A(P V) = P。
热力学中的理想气体和玻尔兹曼方程
热力学中的理想气体和玻尔兹曼方程热力学是一门研究能量转化和宏观物质行为的学科。
在热力学中，理想气体是一个重要的概念，它是指在特定条件下的气体，其分子之间的相互作用可以忽略不计。
理想气体是一种理论模型，通过对其进行分析可以帮助我们理解和解释气体的行为。
理想气体的特点是分子运动自由，分子之间的相互作用力可以忽略。
这使得理想气体的研究相对简单，而且可以通过一些基本的假设和方程来描述和计算。
其中最重要的方程就是理想气体状态方程，也被称为状态方程或爱利奥特方程。
该方程的表达形式为PV=nRT，其中P代表气体的压力，V代表气体的体积，n代表气体的物质的量，R为气体常数，T代表气体的温度。
这个方程描述了理想气体的状态，可以用来计算气体的性质。
根据理想气体的状态方程，我们可以推导出理想气体的其他一些基本性质。
例如，理想气体的压力与温度成正比，即当温度升高时，理想气体的压力也随之升高。
此外，理想气体的体积与温度成反比，即当温度升高时，理想气体的体积减小。
这些性质使得理想气体在实际应用中具有广泛的用途，例如在工业生产和科学研究中的气体压缩、空气调节和密封材料等方面都会使用到理想气体的理论。
除了理想气体的研究外，热力学中还有一个重要的概念是玻尔兹曼方程。
玻尔兹曼方程描述了气体分子在统计力学性质下的运动规律。
根据玻尔兹曼方程，气体分子的速度和位置是随机的，但是在大量分子的集体作用下，可以出现相对稳定的宏观行为。
这种微观和宏观的联系是热力学研究的关键之一。
玻尔兹曼方程的描述涉及到统计力学的一些概念，例如分子的能量分布和碰撞频率等。
通过对这些概念的分析和计算，我们可以得到气体的性质和行为。
玻尔兹曼方程用来解释气体的平衡态和非平衡态，并提供了一种理论框架来解释热力学现象，例如热传导、扩散和粘滞等。
热力学中理想气体和玻尔兹曼方程是两个重要的概念，它们在解释气体行为和性质方面起着关键的作用。
理想气体的研究使得我们可以通过一些简化的假设和方程来描述和计算气体的状态和性质，而玻尔兹曼方程则提供了一种统计力学的框架来解释气体分子之间的相互作用和行为。
四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程
四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程热力学是研究能量转化和物质性质变化的学科，在物理学和工程学等领域中应用广泛。
其中，热力学方程是描述热力学过程的基本工具，其中最基本的四个方程被广泛应用于所有封闭体系的可逆过程。
下面将这四个方程按类进行分类，以探索它们的适用性和优美之处。
第一个方程属于能量方程类（第一法则），它描述了能量在系统中的转化。
根据能量守恒原理，系统的内能变化等于系统所吸收的热量加上对外界所做的功。
即$$\Delta U = Q + W$$其中，$\Delta U$表示内能的变化，$Q$表示系统所吸收的热量，$W$表示对外界所做的功。
这个方程适用于所有封闭体系，因为系统的能量守恒是普遍存在的。
第二个方程属于熵方程类（第二法则），它描述了封闭体系中熵的变化。
熵是衡量系统混乱程度的物理量，也是热力学中重要的概念。
根据热力学第二定律，封闭体系的熵不会减少，即$$\Delta S \geq 0$$这个方程适用于所有封闭体系，因为熵增定律是热力学第二定律的基本原理。
第三个方程属于物态方程类，它描述了封闭体系中的物态变化。
封闭体系中的物态变化可以通过压强、温度和体积来描述。
根据理想气体状态方程，对于理想气体，有$$PV = nRT$$其中，$P$表示压强，$V$表示体积，$n$表示物质的量，$R$表示气体常数，$T$表示温度。
这个方程适用于所有封闭体系，因为无论是固体、液体还是气体，都可以通过适当的近似，将其描述为理想气体。
第四个方程属于热力学势方程类，它描述了封闭体系中的自由能变化。
根据热力学势的定义，系统的自由能等于系统的内能减去系统的熵乘以系统的温度。
即$$F = U - TS$$其中，$F$表示系统的自由能，$U$表示系统的内能，$T$表示系统的温度，$S$表示系统的熵。
这个方程适用于所有封闭体系，因为自由能是一个基本的热力学势，它可以用来描述系统在恒温恒容条件下的稳定性。
PROII 笔记
蒸馏塔类型
常规蒸馏塔
复杂塔
吸收塔
蒸出塔，解吸塔Stripper
再沸吸收塔Reboiled absorber
萃取蒸馏塔
恒沸蒸馏塔
11.09
塔的通用平衡级和模型方程组
塔模型的独立方程数和独立变量数
对于一般的塔模型，模型方程组里面有两个Q，计算之前很难给出，所以之前就要用变量替换的方法给出两个Specifications，来替换两个Q。
3、液化气罐里的乙烷2丁烷47丙烷46 c5 5，设计压力15kg/cm2，假设液化气10kg，容积0.047m3，外面着火，问温度多高爆炸
天然气脱硫可以看教材，有三个部分都作了说明
塔工艺参数的相互影响
当进料位置不当时，回流比增加，冷凝器、再沸器负荷增加，分离精度下降。
工艺规定的收敛难易：
易：回流比+采出量
回流比+温度
不易：温度+采出量
温度+分离要求
采出量+分离要求
两个分离要求
如果实际塔内某一层板出现干板，则可在规定时，规定这一块板的流量（可以稍微规定的大一些），强制塔在此收敛。
Regular Solution(1975)(准确性不高)
UNIQUAC(1975)(准确性也不很好)
UNIFAC(1975)(基团贡献法，应用较多，不需要任何的二元交互作用参数)
有一本书：气体和液体的性质，英文版，比较好
首选NRTL方程，其次可以选择Wilson方程，再不行用UNIFAC方程
NRTL
说明书35、71页有常压塔不同段效率表
精馏段和提馏段的划分
原则：塔内气液相流量相减，若塔段具有净的向上的流量，则为精馏段；若塔段具有净的向下的流量，则为提馏段。（来自国外一些教科书、参考书）
第3讲-化工模拟软件ProII 物性估算与热力学模型的选择和使用
组分 Isobutane Isobutene n-Butane 1-Butene Trans-2-Butene Cis-2-Butene Ｋ值 1.067 1.024 0.922 1.024 0.952 0.876
23
在很多情况下，相平衡数据收集到了，而二元交 互作用参数则必须用数据拟合和参数估计技术进 行估算，ProⅡ、Aspen plus等模拟软件都有这种 功能。 如果通过各种途径均未取得所需数据，则只有采 用估算方法． ProⅡ、Aspen plus等模拟软件都 能用UNIFAC法估算产生WILSON、NRTL、UNIQUAC模 型的二元交互作用参数，但这样得到的参数精度 稍差。还要注意UNIFAC法的适用范围是有限制 的．
任 一 物 系
含 电 解 质
Electrolyte -NRTL Pitzer
均为真实组分 不 含 极 性 物 系 有虚拟组分
PR SRK LKP
非真空
Chao-Seader Grayson-Streed Braun K-10
真空
Braun K-10 Ideal
21
选择物性方法 - 举例
系统
丙烷、乙烷、丁烷 苯、水 丙酮、水
24
热力学性质数据与热力学模型的检验
收集或估算的数据应符合 热力学一致性规则，即应 满足热力学普遍性规律。 对于二元气液平衡数据， 可用以下方法进行热力学 一致性检验．作 log(γ2/γ1 )～x 图，所 得曲线对水平轴 log(γ2/γ1 )=0形成S1和 S2两块面积．当ABS(S1S2)/(S1 + S2)≤0.02即可 认为符合了热力学一致性 规则。（面积检验法）
proii 高级培训课件-热力学
华南理工大学化工学院 陆恩锡
1
重点内容
❖热力学方法概述 ❖状态方程模型 ❖液体活度系数模型 ❖通用关联式模型 ❖二元相互作用参数
2
热力学方法的用途
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 能量平衡计算要求提供物料焓值;
; 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
38
Braun K-10 (BK10)
For
hydrocarbons, the equilibrium Kvalues are predicted from vapor pressure sat P K 10 10 K-values at any pressure P are then calculated from 10 Ki K10 , i P
Alpha
函数 Soave
( T )=[ 1 + m ( 1 Tr0.5 )] 2
m 0.480 + 1.574 0.175 2
34
SRK方程分析
混合规则
Ai acii
P RT
2 2
, Bi bi
P RT
Amix, Bmix = ???
12 A yy i j (1kij)(AA i j) i j
19
RenonPrausnitz AbramsPrausnitz FredenslundJonesPrausnitz
状态方程法
K-values
计算
yi il Ki v xi
i
气液两相的逸度系数均由状态
方程计算
20
PROII常用热力学方程的选择(高手总结)
PROII常用热力学方程的选择1、SRK方程：用于气体及炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好），通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。
2、PR方程：主炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。
3、修正的SRK及PR方程：可计算K值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于VLLE。
4、Uniwaals方程：可计算K值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地用于高度非理想体系。
用于低中压系统，不支持自由水，支持VLLE。
5、BWRS方程：可计算K值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。
但不支持严格的双液相行为。
支持自由水，不支持VLLE。
6、六聚物方程：适用于HF烷基化及致冷剂合成，可计算K值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。
适用于仅一个六聚物组分且无水。
7、LKP方程：可计算K值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。
可用于VLLE体系，不适用于自由水。
8、NRTL液体活度方程：用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
通常用于非理想体系，特别是不混合体系。
用于计算K值。
9、Uniquac液体活度方程：用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。
用于计算K值。
10、Unifac液体活度方程：用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。
通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。
计算K值。
11、修正的Unifac液体活度方程：用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。
通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。
计算K值。
12、Wilson方程：用于VLE体系，不支持自由水。
PROII基础入门
9
PRO/II Training
第三章 PRO/II功能简介
10
PRO/II Training
PRO/II软件介绍
PRO/II 软件是SIMSCI 公司开发的大型流程模拟软 件，用数学模型描述和模拟整个工艺流程及各单元 。 PRO/II综合了巨大的化学组分库和热力学方法。 PRO/II在化学、石油、天然气，合成燃料工业等方 面可提供复杂、正确及可靠的模拟功能。 PRO/II主要用于化工流程的稳态模拟，稳态热量和 物料平衡模拟。 PRO/II不仅可以为化工流程设计提供数据，还可以 对于现有流程进行优化，提高企业效益。
HX-2 S4 C-1 S2 HX-1 S5 S7 D-2 S12 HX-3 D-3 V-1
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PROII常用热力学方程的选择
1、SRK方程：
用于气体及炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好），通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。
2、PR方程：
主炼油过程，可计算K值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水，不支持VLLE。
3、修正的SRK及PR方程：
可计算K值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于VLLE。
4、Uniwaals方程：
可计算K值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地用于高度非理想体系。
用于低中压系统，不支持自由水，支持VLLE。
5、BWRS方程：
可计算K值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。
但不支持严格的双液相行为。
支持自由水，不支持VLLE。
6、六聚物方程：
适用于HF烷基化及致冷剂合成，可计算K值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。
适用于仅一个六聚物组分且无水。
7、LKP方程：
可计算K值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。
可用于VLLE 体系，不适用于自由水。
8、NRTL液体活度方程：
用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
通常用于非理想体系，特别是不混合体系。
用于计算K值。
9、Uniquac液体活度方程：
用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。
用于计算K值。
10、Unifac液体活度方程：
用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。
通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。
计算K值。
10、修正的Unifac液体活度方程：
用于VLE或VLLE体系，不支持自由水。
Unifac基团贡献法通常用于低压、非理想体系。
通常限制组分少于１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。
计算K值。
11、Wilson方程：
用于VLE体系，不支持自由水。
适用于轻度非理想体系。
计算K值。
12、Van laar方程：
用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。
通常用于轻度非理想体系。
计算K值。
13、Margules方程：
用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。
通常用于轻度非理想体系。
计算K值。
14、Regular Solution方程：
用于VLE及VLLE体系，支持自由水。
通常用于轻度非理想体系。
计算K值。
15、Flory-Huggins方程：
用于VLE及VLLE体系，不支持自由水。
当体系混合物的尺寸相差较大时，例如聚合物溶
液，较适用。
计算K值。
16、用于非压缩组分的亨利定律：
亨利定律用于预测气体溶解度，特别是利用液体活度方法来模拟超临界组分。
特别适用于环境条件下的微量烃溶于水中。
计算K值。
不适用于自由水。
17、HOCV方程：
预测气体逸度，蒸汽焓、熵及密度。
特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。
液体活度方法必须与HOCV一起使用。
不适用于自由水，可用于VLLE。
17、T runcated Virial气相逸度：
用于预测蒸汽逸度。
特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。
液体活度方法必须与HOCV 一起使用。
不适用于自由水，可用于VLLE。
19、Idimer气相逸度：
预测气体逸度，气相焓、熵及密度。
特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。
液体活度方法必须与IDIMER一起使用。
不适用于自由水，可用于VLLE。
RK，Gamma混合热，用于校正理想焓数据。
必须与液体活度系数方法共用。
不适用于自由水与VLLE。
20、特殊包：
乙醇，用于预测VLE及LLE体系。
不适用于自由水。
用于处理包含醇，水及其它极性物系。
通常用于含醇的体系，特别是酒精厂脱水的共沸精馏。
计算K值。
不支持自由水，支持VLLE。
乙二醇，用于预测VLE及LLE体系。
不支持自由水。
利用特殊的SKRM双作用数据及a 参数来计算售乙二醇、水及其它组分的体系。
该方程常用于三乙二醇，或二乙二醇及乙二醇。
特别适用于TEG脱水工厂。
计算K值。
酸水方程，用于预测VLE及LLE体系。
不支持自由水。
利用API/EPA SWEQ（酸水平衡）
方法来模拟酸水组分NH3，H2S，CO2及水。
通常用于酸组分低于30%（重量比）的酸水。
计算K值。
GPA酸水，用于预测VLE及LLE体系。
不支持自由水，它利用气体处理相关的GPSWA T 方法模拟含有水、NH３，H2S、CO，CS2，MeSH,EtSH及CO2的酸水。
SRKM用于其它所有组分。
比Sour包具有更广的使用范围。
计算K值。
氨方程，预测VLE及LLE体系。
不支持自由水。
使用K-E方法模拟MEA、DEA及DIPA的反应平衡，及MDEA与DGA的停留时间的校正。
通过对理想液体焾的校正来计算反应热。
氨方程主要用于单氨体系的气体加湿处理。
计算K值。
用户自定义
用户自定义程序可以计算平衡K值，且产生气液焓值、气液熵及密度值。
固体溶解方法
范特霍夫溶解度，使用范特霍夫理想溶解方程，计算接近理想非电解体系的固液平衡K值。
输送及特殊性质
输送性质，用于提供输送性质，包括气液粘度，导热率以及液体表面张力。
通过选择Diffusivity 可以计算液体扩散率。