五家渠在线

石大远程在线考化工热

力学

集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

中国石油大学（北京）远程教育学院

期末考核

《化工热力学》

一、请学生运用所学的化工热力学知识，从以下给定的题目中选择

至少选择2个题目进行论述：（总分100分）

1.在众多的状态方程中,写出三个常用的状态方程。根据本人的工

作或者生活选择一个体系、选择其中一个状态方程、对其PVT关

系的计算准确度进行分析，并提出改进的方向和意见。

2.根据功热转换的原理，选择一个体系或者工况进行节能过程分

析。要求给出详细的计算步骤和过程分析。

知识点提示：选择一个热工转换或者制冷、热泵系统，运用热力

学第一定律、热力学第二定律进行过程计算。

3.在众多的活度系数模型，请写出三个常用的活度系数模型摩尔过

量Gibbs自由能gE表达式以及对应的二元组分活度系数的表达

式。

4.为石油化工过程中的含有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯

-1的混合物的分离过程选择合适的相平衡计算方法，给出详细

的计算过程和步骤，并对其结果进行分析和讨论。

知识点提示：根据本体系的性质选择逸度系数法或者活度系数

法进行相平衡的计算，一定要对方法的选择给出依据，并进行准确

的计算。

5.通过实验测定了一系列的相平衡数据，请给出判定该数据有无大

的错误的方法，要求有详细的方法、步骤、结论。

知识点提示：利用吉布斯-杜亥姆方程进行讨论。

二、要求：

1、首先给出分析这一问题的化工热力学基础知识

2、给出详细的计算步骤

3、对问题进行详细的分析

4、字数不少于2000字或者篇幅不少于2页。

5、写出你所应用的文献的出处。

中国石油大学远程教育《化工热力学》一、请学生运用所学的

化工热力学知识，从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行

论述：（总分100分）

1.教材中给出了众多的状态方程，请根据本人的工作或者生活选择

一个体系、选择一个状态方程、对其PVT关系的计算准确度进行分

析，并提出改进的方向和意见。

答：丙烯的PVT状态分析近期我正在新疆五家渠一家（改成延

长石油）焦化厂甲醇车间进行培训，在甲醇净化工段丙烯为利用最

多的制冷剂，在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了

深入了解。丙烯的理化学性质：丙烯是一种无色略带甜味的易燃

气体，分子式为CH3CH=CH2，分子量为42.08，沸点-47.7℃，熔点

为-185.25℃，其密度为空气的1.46倍，临界温度为91.8℃，临界

压力为4.6Mpa，爆炸极限为2.0~11％（vol）,闪点为-108℃。（因

此，丙烯在贮藏时要特别小心，如果发生泄漏，因为它比空气重，

积聚在低洼处及地沟中，如在流动过程中遇到火星，则极易引起爆

炸，酿成严重后果。）选择用R-K状态方程计算对液态丙烯的

PVT关系计算准确度进行分析，从《化工热力学、陈光进等编着》

中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;Pc=46.0*10-1MPa,下面是上海

焦化厂给定的丙烯性质数据。为了计算方便，用excel换算和简单

计算得到新的数据如下:

温度

（℃）

-40-30-20-1

压力

（atm）

1.40

1

2.0973.0234.25

7

5.77

2

7.68

5

10.04612.9

11

16.3

07

20.29

9

压力

（atm）

1296

6

64691957151

温度

（℃）

-40-30-20-1

温度

（K）

233243253263273283293303313323

压力P

（1*10-

1mPa）

1.41

96

2.12483.06314.31

34

5.84

85

7.78

68

10.179

1

13.0

821

16.5

231

20.56

80

摩尔体

积

（1*10-

5m3/mol

5456

0.92

8

26948.

032

19520.

912

1440

3.98

4

1081

0.35

2

8235

.056

6354.0

80

6354

.080

4952

.816

3879.

776

）

R-K方程：

bvvTabvRTp5.0

由上表又知道摩尔体积v，故根据R-K方程，用excel可分别计算

得到各温度下的压力值P1：用R-K状态方程计算得数据与

给定值比较可得如下数据图：温度（℃）-40-30-20-10

温度（K）233243253263273283293303

313323压力P（1*10-1MPa）1.41962.12483.0631

4.31345.84857.786810.179113.082116.523120.5680

摩尔体积v(1*10-5m3/mol)54560.92826948.03219520.912

14403.98410810.3528235.0566354.0806354.080

4952.8163879.776温度（℃）-40-30-20-1001020

304050压力P（1*10-1MPa）1.41962.12483.0631

4.31345.84857.786810.179113.082116.523120.5680

计算压力P1(1*10-1MPa)1.02882.17063.11824.3903

6.06798.250511.060211.441215.146719.9288

通过计算和上图的数据对比，可得结论：利用《上海焦化厂给定

丙烯性质数值》，代入v值，用R-K方程计算所得的压力值P1与给

定的P值偏差很小。即对于气态丙烯，利用R-K状态方程计算其

PVT关系式很可靠的。制冷流程简述：从Recfisol来的丙

烯气体与丙烯过冷器壳侧排出的气体混合，压力为0.13Mpa，温度

为-40℃，进入压缩机入口分离器饱和并计量后，气体压力为

0.12Mpa温度为-40℃进入，丙烯压缩机一段，由闪蒸罐出来的丙烯

闪蒸汽压力为0.525Mpa温度为-5.5℃，进入丙烯压缩机的中段，两

股气体均被压缩到1.9Mpa，102℃排出，压缩后的气体被丙烯冷凝

器冷凝，液体丙烯进入丙烯贮槽，压力为1.85Mpa温度为45℃，为

防丙烯压缩机喘振，在丙烯机气体排出口有一回到入口分离器回路

管线补充气量之不足。从丙烯贮槽出来的液体丙烯进入闪蒸槽，闪

蒸气进入丙烯机中段，从丙烯压缩机出口处℃引一管线为防喘振二

段回路。液体丙烯压力0.525Mpa温度为-5.5，从闪蒸槽底部引出

来，一路进入压缩机入口分离器，通过液位调节以补充进口丙烯气

流量，另一路进丙烯深冷器，通过自身丙烯闪蒸以降低温度，壳侧

丙烯气与Recfisol来的会合，从管程中来的液体通过旁路进一步调

节温度至-20℃，压力为0.485Mpa，离开系统进Recfisol，以提供

低温甲醇洗所需冷量。为防止丙烯中微量水份在闪蒸过程中冻结，

还需向系统注入少量甲醇，甲醇的喷淋是通过计量泵出口甲醇与丙

烯贮槽到闪蒸槽的液体丙烯大小，调节喷淋混合来完成的。由于

丙烯易燃易爆，因此，在设备维修前后都必须用N2置换丙烯，然后

用空气置换N2，开车时先用N2置换空气，再用丙烯置换N2。