aspen-0-5b-aspen物性方法和模型5-6章

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1、第5章电解质模拟第5章电解质模拟电解质过程模拟有许多应用在ASPENPLUS中你可以分析和优化含有因存在强酸弱酸和碱而生成的离子类络离子盐沉淀的过程使用ASPENPLUS进行的电解质过程模拟的应用例子包括l酸水汽提(石油化学工业)l苛性盐水蒸发和结晶(氯碱金属工业)l酸性气体脱除(化工和天然气工业)l硝酸分离(核化学工业)l天然碱加工(采矿工业)l有机盐分离(生物化学工业)l黑色液体蒸发(制浆和造纸工业)电解质系统有三个重要的特征l液相中的溶液化学反应l表观组分组成和真实组分组成不同l非理想液相热力学特性该章描述了电解质过程模拟的应用复述了电解质系统的下列基本特征l溶液化学l表观组分和

2、真实组分方法l电解质热力学模型l电解质数据回归溶液化学反应溶液化学反应包含了在液相中发生的各种化学反应这样的化学反应的例子有l强电解质完全电离l弱电解质部分电离l各种离子之间的离子反应l络离子的形成l盐的沉淀和溶解这些化学反应在溶液中迅速进行所以假定它们是处于化学平衡溶液化学反应通过影响物理性质相态平衡和电解质系统的其它基本特征来影响电解质过程模拟对于大多数非电解质系统化学反应仅在反应器中发生对于电解质系统化学平衡计算对所有类型的单元操作模拟都是基本计算溶液化学反应支配溶液中的真实组分并在它们的组成上施加等式约束条件反应j的化学平衡关系表达如下lnK=vlnajåi,jii其中K=化学

3、平衡常数j5-1ASPENPLUS10版物性方法和模型第5章电解质模拟v=组分i的反应化学计量系数i,ja=组分i的活度i溶液化学的计算经常被与相态平衡计算合并在一起涉及溶液化学的典型电解质模拟是l液(水溶液)相平衡(例如计算有机酸溶液与碱溶液滴定的PH值)l汽-液(水溶液))平衡(例如用盐作为萃取介质的萃取蒸馏和酸性水汽提)l液(水溶液))-液(有机)相平衡(例如烃-酸水系统和金属的液-液抽提)l盐沉淀的液(水溶液))-固平衡(例如有机盐或无机盐的结晶)要模拟一个电解质系统你必须正确地标识所有相关的化学反应在溶液中的发生的物理的相互作用有时由假定化学反应处于平衡状态来描述溶解的化学理

4、论仅用于实际的化学反应关于溶液化学反应不正确的假设是反应化学系统模拟不精确的主要原因使用ElectrolyteExpertSystem(电解质专家系统)标识出所有相关的化学反应从这个反应集开始你可以根据需要删除和/或增加反应以正确地表示你模拟的过程你可以使用ReactionsChemistry表页描述溶液化学反应和输入化学反应平衡常数然而我们强烈推荐你使用Component.Main(组分主)表页上的Elec按钮并让ElectrolyteExpertSystem(电解质专家系统)为你建立性质规定对于有一个绝缘常数小于10的溶剂的系统不会发生离子反应因此对这样的系统ASPENPLUS省略

5、所有的溶液化学计算如果你在ReactionsChemistry(反应化学)窗口上定义这些反应ASPENPLUS就会检查找出不可能的和多余的反应如果这样的反应存在ASPENPLUS就会在计算期间把它们忽略掉表观组分和真实组分方法由于溶液化学反应在液相中有一组不同于表观分子组分的真实离子如果没有反应发生那么在该系统中就会有表观组分或父组分例如酸性水汽提塔系统有三个表观分子组分水氨和硫化氢这三个分子组分在液相中电离有四个离子反应-2HO«HO+OH(2)23+-NH+HO«NH+OH(3)324+-HS+HO«HO+HS(4)223-+-2HS+HO«HO+S(5)23因此由这些水溶液相离子

6、反应生成了五种离子形式这些反应中的所有组分都处于化学平衡条件下并且都是该电解质系统的真实组分表观组分是H2ONH3和H2S这两个组分集对电解质过程模拟的处理有较大的影响表观组分通常对一些电解质过程有较大关系因为过程的测量值通常用表观组分来表示对于其它电解质过程使用真实离子来表示是描述一个电解质系统特性的唯一方法因此表观组分或真实组分的选择取决于你模拟的电解质类型在一个电解质系统中可能会出现三种类型的分子组分溶剂分子溶质和电解质由ASPENPLUS10版物性方法和模型5-2第5章电解质模拟于电解质溶液化学反应离子盐和不挥发性分子溶质可能会作为附加真实组分出现这些组分被定义为l溶剂水是水溶

7、液电解质系统的溶剂对于混合溶剂电解质系统除了水之外还有其它的溶剂组分l分子溶质是非溶剂化合物的分子组分它们以分子形式存在于液相中所有的分子溶质都用亨利定律处理它们经常是超临界组分l电解质也是分子组分然而强电解质在液相中完全电离为离子未电离的弱电解质可以是溶剂组分或分子溶质l离子是只存在于液相中的不挥发的离子组分l盐是作为固体存在的不挥发分子类选择真实或表观组分方法表观组分方法和真实组分方法可相互改变因为基于表观组分组成的溶液化学定义了一个系统的