相平衡在费托合成反应体系及工艺中的应用
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1前言 3
2费托合成简介 3
3烃类产物的汽液平衡 4
3.1 Raoult定律法——完全理想体系 4
3.2 K值法——汽相非理想、液相理想体系 5
3.3状态方程法 6
3.4基团贡献法 6
3.5总结 7
4小分子气体的气液平衡 7
4.1Henry定律法 7
4.2状态方程法 7
4.3活度系数法 8
5结语 9
参考文献 11
1前言
随着经济的持续快速发展，各国对能源的需求不断增加。2019年英国石油公司(British Petroleum)发布的《BP 世界能源统计年鉴》[1]显示，2019年中国石油消费量为641.2（百万吨），位居全球第二，石油供需缺口高达4.52亿吨，能源问题愈加严峻，亟需寻找石油替代资源缓解石油短缺现状。
2费托合成简介
费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)技术是以合成气(CO，H2)为原料，在催化剂和一定的条件下合成以液态的烃或碳氢化合物的工艺过程。其中生产烷烃的反应方程式为：
其中的n通常是10-20。生成的烷烃大多数倾向于成直链，适合作为柴油燃料。除了烷烃以外，还会有少量的烯烃、醇类和其它含氧烃作为副产物生成。
煤基费托合成液体燃料，由于工艺的特殊性，几乎不含环状烃以及硫、氮等杂原子。该技术生产的费托合成油除可生产优质无硫、无芳烃、低密度和高十六烷值的柴油组分外，还可生产石蜡油、润滑油、溶剂油等特种油品和各种烯烃等化工产品，具有环保、燃烧性能好等优点，对于缓解石油供需矛盾、保障能源安全意义重大。
图1为典型的费托合成技术工艺流程。费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等等。煤气化所制粗煤气经净化后得到合成气，以合成气为原料在催化剂作用下进行费托合成反应，所得产物经分离、精制和改制可生产汽柴油、液化石油气及其他化学产品。
虽然费托合成技术的工业应用前景广阔，但由于反应体系非常复杂，物质种类众多（H2, CO等反应物外，产物包括 C1～C200的烃类、CO2、水等），导致反应体系的汽液平衡和传质过程研究困难，难以建立详细完善的数学模型指导费托合成的过程模拟和工业应用。汽液平衡是费托合成反应体系传质过程的重要组成部分，通过研究可更加准确地认识反应过程和传质过程，建立更加完善的模型，推动费托合成技术的工业应用。
通过查阅文献，相平衡在费托合成反应体系的应用主要体现在两类物系的相平衡，分别为：
烃类产物的汽液平衡；
小分子气体（H2, CO, CO2, N2, H2O 等非烃气体和 C1～C10的烃类气体)的气液平衡（溶解平衡）。...
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