相平衡在費(fèi)托合成反應(yīng)體系及工藝中的應(yīng)用
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1前言 3
2費(fèi)托合成簡介 3
3烴類產(chǎn)物的汽液平衡 4
3.1 Raoult定律法——完全理想體系 4
3.2 K值法——汽相非理想、液相理想體系 5
3.3狀態(tài)方程法 6
3.4基團(tuán)貢獻(xiàn)法 6
3.5總結(jié) 7
4小分子氣體的氣液平衡 7
4.1Henry定律法 7
4.2狀態(tài)方程法 7
4.3活度系數(shù)法 8
5結(jié)語 9
參考文獻(xiàn) 11
1前言
隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，各國對能源的需求不斷增加。2019年英國石油公司(British Petroleum)發(fā)布的《BP 世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》[1]顯示，2019年中國石油消費(fèi)量為641.2（百萬噸），位居全球第二，石油供需缺口高達(dá)4.52億噸，能源問題愈加嚴(yán)峻，亟需尋找石油替代資源緩解石油短缺現(xiàn)狀。
2費(fèi)托合成簡介
費(fèi)托合成(Fischer-Tropsch synthesis)技術(shù)是以合成氣(CO，H2)為原料，在催化劑和一定的條件下合成以液態(tài)的烴或碳?xì)浠衔锏墓に囘^程。其中生產(chǎn)烷烴的反應(yīng)方程式為：
其中的n通常是10-20。生成的烷烴大多數(shù)傾向于成直鏈，適合作為柴油燃料。除了烷烴以外，還會有少量的烯烴、醇類和其它含氧烴作為副產(chǎn)物生成。
煤基費(fèi)托合成液體燃料，由于工藝的特殊性，幾乎不含環(huán)狀烴以及硫、氮等雜原子。該技術(shù)生產(chǎn)的費(fèi)托合成油除可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無硫、無芳烴、低密度和高十六烷值的柴油組分外，還可生產(chǎn)石蠟油、潤滑油、溶劑油等特種油品和各種烯烴等化工產(chǎn)品，具有環(huán)保、燃燒性能好等優(yōu)點(diǎn)，對于緩解石油供需矛盾、保障能源安全意義重大。
圖1為典型的費(fèi)托合成技術(shù)工藝流程。費(fèi)托合成總的工藝流程主要包括煤氣化、氣體凈化、變換和重整、合成和產(chǎn)品精制改質(zhì)等等。煤氣化所制粗煤氣經(jīng)凈化后得到合成氣，以合成氣為原料在催化劑作用下進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)分離、精制和改制可生產(chǎn)汽柴油、液化石油氣及其他化學(xué)產(chǎn)品。
雖然費(fèi)托合成技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用前景廣闊，但由于反應(yīng)體系非常復(fù)雜，物質(zhì)種類眾多（H2, CO等反應(yīng)物外，產(chǎn)物包括 C1～C200的烴類、CO2、水等），導(dǎo)致反應(yīng)體系的汽液平衡和傳質(zhì)過程研究困難，難以建立詳細(xì)完善的數(shù)學(xué)模型指導(dǎo)費(fèi)托合成的過程模擬和工業(yè)應(yīng)用。汽液平衡是費(fèi)托合成反應(yīng)體系傳質(zhì)過程的重要組成部分，通過研究可更加準(zhǔn)確地認(rèn)識反應(yīng)過程和傳質(zhì)過程，建立更加完善的模型，推動費(fèi)托合成技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。
通過查閱文獻(xiàn)，相平衡在費(fèi)托合成反應(yīng)體系的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩類物系的相平衡，分別為：
烴類產(chǎn)物的汽液平衡；
小分子氣體（H2, CO, CO2, N2, H2O 等非烴氣體和 C1～C10的烴類氣體)的氣液平衡（溶解平衡）。...
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