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关于70%硝酸的物性参数选择问题,特别是汽化潜热(latent heat of vaporization)和比热容(specific heat capacity)的差异,确实在工艺模拟中常会遇到。以下是具体建议:
1. **物性方法验证**
建议优先采用电解质物性方法(如ASPEN中的ELECNRTL)或缔合模型(如NRTL-HOC)。常规NRTL/RK模型对硝酸这种强极性+缔合特性(分子间氢键作用明显)体系精度较差
2. **实测参考值范围**
根据实际工况经验(常压精馏段):
- 汽化潜热:约800-1000 kJ/kg(随温度升高而降低,120℃时典型值860 kJ/kg)
- 液态比热容:2.0-2.5 kJ/(kg·K)(30℃时约2.2,80℃时约2.4)
- 气相比热容:1.3-1.6 kJ/(kg·K)
3. **数据库交叉验证**
建议同时核对以下来源:
- DIPPR数据库(AIChE官方物性数据):硝酸条目下有详细温度-物性曲线
- Perry化学工程师手册(第8版)第2章物性数据表
- NIST Chemistry WebBook(实测数据汇编)
4. **浓度敏感度处理**
注意70%硝酸实际是HNO3-H2O的共沸体系(沸点约120℃),建议:
- 采用活度系数模型时添加硝酸二聚体(dimer)反应式
- 在ASPEN中开启"Henry组分"选项修正气相非理想性
- 通过UNIFAC估算时需手动校正缔合参数
5. **工程校验技巧**
当模拟结果出现物性矛盾时:
- 优先保证汽液平衡(VLE)数据吻合,通过调整二元交互参数使泡点/露点温度误差<2%
- 用DSC(差示扫描量热法)实测比热容曲线作为基准
- 通过实际精馏塔的再沸器/冷凝器热负荷反推有效潜热值
典型误差来源提醒:
- 忽略硝酸的热分解(高温下生成NOx影响气相组成)
- 未考虑设备材质腐蚀产物导致的溶液电导率变化
- 压力校正不当(硝酸体系对压力敏感度高于普通有机物)
建议先用简捷模型(如Fenske方程)计算理论级数,再用严格模型(如RadFrac)反算物性参数,可有效缩小不同方法的差异范围。
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