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第一篇 天然气加工过程的热力学基础及相平衡计算1

第一章 天然气组成及加工方向1

1.1 天然气的来源和种类1

目录1

1.2 天然气的化学组成与各项技术规定2

1.3 天然气加工及其产品9

1.4 天然气化工利用的基本概述11

第二章 天然气相平衡热力学基础14

2.1.2 状态和状态函数15

2.1 基本概念15

2.1.1 体系和环境15

2.1.3 过程及途径16

2.1.4 热和功的概念16

2.2 热力学基本方程式和平衡判据17

2.2.1 热力学第一、第二定律联合表达式17

2.2.2 功函A和自由能G17

2.2.3 热力学函数的基本数学关系式19

2.3 均匀敞开体系21

2.4 非均匀体系的相平衡22

2.5 Gibbs—Duhem方程23

2.6 相律24

2.7 化学位24

2.8 逸度和活度25

2.9 热力学性质和P—V—T间的基本关系式26

2.9.1 以P和T为独立变量的热力学性质计算式27

2.9.2 以V和T为独立变量的热力学性质计算式28

3.1 天然气体系的相态性质31

3.1.1 单一组分（纯质）的相态31

第三章 天然气的P—V—T关系及其热力学性质31

3.1.2 多组分体系的相态——逆变现象35

3.2 天然气的P—V—T关系37

3.2.1 对比态原理及压缩因子Z37

3.2.2 真实流体的状态方程42

3.3 用状态方程计算天然气热力学性质59

3.3.1 由R—K方程导出纯组分逸度系数（f/p）的计算公式59

3.3.2 由R—K方程导出逸度系数φ1的算式61

3.3.3 由R—K方程导出焓差（H—Ho）的计算式62

3.3.4 理想气体焓Ho的计算65

第四章 平衡计算69

4.1 相平衡常数的计算70

4.1.1 会聚压法70

4.1.2 列线图法72

4.1.3 相平衡常数的热力学模型72

4.2 泡点、露点计算80

4.2.1 独立变量和计算类型80

4.2.2 应用简化K值的泡点、露点计算81

4.2.3 假组分和假多元系的概念83

4.2.4 严格的泡点、露点的计算机算法88

4.3 平衡汽化与平衡冷凝计算94

4.4 绝热闪蒸（节流）计算100

4.4.1 采用简化K和H计算101

4.4.2 绝热闪蒸的严格电算法111

第二篇 天然气净化（脱水、脱酸性气体）116

第五章 天然气——水体系116

5.1 天然气含水量116

5.2 烃—水体系的三相平衡计算118

5.2.1 简化法118

5.2.2 多元组分烃——水系统三相平衡电算模型124

5.3 天然气水化物生成条件的预测125

5.4 防止天然气水化物生成134

5.4.1 抑制剂作用下天然气水化物生成温度降的定量关系135

5.4.2 所需抑制剂量的确定137

第六章 天然气脱水139

6.1 溶剂吸收法脱水139

6.2 三甘醇脱水工艺流程及操作中的问题141

6.2.1 流程与主要设备141

6.2.2 操作中存在的主要问题145

6.3.1 吸收塔的工艺计算146

6.3 三甘醇脱水装置的工艺计算146

6.3.2 三甘醇再生系统的计算156

6.4 固体吸附法脱水159

6.4.1 天然气工业中常用的吸附剂159

6.4.2 吸附法天然气脱水工艺流程163

6.5 吸附法脱水装置工艺计算165

6.5.1 吸附负荷曲线与透过曲线165

6.5.2 吸附等温线与湿容量168

6.5.3 吸附塔主要参数的确定173

6.5.4 吸附剂再生和冷却过程计算175

7.1 天然气脱硫方法的分类178

第七章 天然气脱除酸性组分178

7.2 化学吸收法净化天然气180

7.2.1 脱硫溶剂选择180

7.2.2 工艺流程186

7.3 化学吸收塔的设计186

7.3.1 吸收溶液循环量的估算187

7.3.2 醇胺吸收塔塔径196

7.3.3 醇胺吸收塔塔高196

7.4.1 热负荷估算203

7.4 解吸塔的设计203

7.4.2 解吸塔塔高205

7.5 物理吸收法净化天然气205

7.6 复合法净化天然气209

7.7 由酸性气体生产硫磺211

第三篇 天然气分离217

第八章 冷油吸收法217

8.1 油吸收过程的特点及其工艺流程217

8.2 多组分吸收计算218

8.2.1 Kremser—Brown吸收因子法219

8.2.2 Lewis—Sherwood图解梯级法228

8.2.3 有效吸收因子法230

8.3 逐板计算法237

8.4 解吸（解脱或蒸出）过程及其计算250

第九章 精馏254

9.1 精馏塔设计计算的任务及内容255

9.1.1 精馏塔设计计算的内容255

9.1.2 设计变量与关键组分255

9.2 简捷法多元组分精馏计算257

9.2.1 全回流时Fenske方程式257

9.2.2 用Underwood法计算最小回流比Rm260

9.2.3 进料板位置261

9.2.4 简捷法计算理论板数262

9.3 逐板计算法263

9.3.1 不清晰分割的物料衡算263

9.3.2 逐板计算的模型塔及有关命名265

9.3.3 Thiele—Geddes法266

9.3.4 Lewis—Matheson法280

9.4 多元组分精馏计算的矩阵法289

9.4.1 多元组分精馏的数学模型289

9.4.2 计算方法295

9.4.3 计算机的计算步骤与框图297

9.5.1 原油稳定的方法及流程298

9.5 原油稳定298

9.5.2 原油稳定工艺计算方法的特点299

9.5.3 原油稳定装置计算示例300

第十章 天然气低温分离液态烃304

10.1 天然气液烃的回收方法305

10.2 浅冷分离过程306

10.2.1 浅冷分离工艺的应用及流程306

10.2.2 相变制冷基本原理310

10.3.1 温熵图与压焓图313

10.3 利用热力学性质图表进行制冷过程的热力学分析及计算313

10.4 逐级冷冻循环322

10.5 深冷分离324

10.5.1 大庆深冷分离装置工艺流程324

10.5.2 直接膨胀制冷327

10.5.3 做外功的等熵膨胀过程的热力学计算331

10.6 天然气压缩过程的计算方法335

10.6.1 按绝热压缩过程的计算公式335

10.6.2 按多变压缩过程的计算公式336

10.6.3 绝热指数和多变指数的计算公式和图表337

第十一章 天然气加工过程的分析与综合342

11.1 过程系统模拟的基本概念343

11.1.1 基本定义343

11.1.2 系统的模拟343

11.2 系统结构的表示方法346

11.2.1 组成系统各单元间的关系346

11.2.2 图的矩阵表示法347

11.3 化工大系统的分解349

11.3.1 相邻矩阵的变换分解法349

11.3.2 布尔矩阵分隔法351

11.3.3 基于事件矩阵的识别方法353

11.3.4 偶图法354

11.3.5 环路子系统的裂解——环路物流矩阵分解法356

11.3.6 信号流路图法359

11.4 系统综合364

11.4.1 分解法365

11.4.2 试探法367

11.4.3 直接最优法372

11.4.4 调优法374

附录377