A Study on the Vapor-Liquid Equilibria for the Binary Sustem of Carbon Dioxide and Ethane

이산화탄소와 에탄 이성분계의 기액 상평형 연구

  • Kim, Dong-Sun (Dept. of Chemical Engineering, Kongju National University) ;
  • Cho, Jung-Ho (Dept. of Chemical Engineering, Kongju National University)
  • 김동선 (공주대학교 공과대학 화학공학부) ;
  • 조정호 (공주대학교 공과대학 화학공학부)
  • Received : 2010.04.15
  • Accepted : 2010.10.28
  • Published : 2010.10.31

Abstract

In this study, vapor-liquid equilibrium (VLE) data at several isothermal temperatures for carbon dioxide and ethane binary systems were estimated using binary interaction parameters (BIP's) in Peng-Robinson (PR) equation of state built-in PRO/II with PROVISION (PRO/II) process simulator. Moreover, BIP's in PR equation of state were newly determined by regressing the experimental VLE data for carbon dioxide and ethane systems for each different isothermal temperatures using the summation of squares of the bubble point deviations as an objective function. Comparative works have been performed for absolute average deviation % (AAD(%)) between experimental and predicted bubble pressures using built-in BIP's in PRO/II and newly regressed one, respectively. Our calculation results gave a better estimation result than the simulation result using an existing parameter built-in PRO/II.

본 연구에서는 이산화탄소와 에탄 이성분계에 대해서 여러 등온 조건하에서 기액 상평형을 PRO/II with PROVISION (PRO/II) 전산 모사기에 내장되어 있는 Peng-Robinson (PR) 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수를 이용하여 추산하였다. 또한, 이산화탄소와 에탄 이성분계의 각각의 등온 기액 상평형에 대해서 기포점 압력의 편차의 제곱에 대한 합산값을 목적함수로 하여 PR 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수를 회귀분석을 통하여 새로 결정하였다. 기존의 PRO/II에 내장되어 있는 이성분계 상호작용 매개변수를 사용한 것과 새로 결정한 매개변수를 사용하여 기포점 압력의 편차의 절대값에 대한 평균값을 각각 비교하였다. 본 연구에서 새로 결정한 매개변수를 이용하여 추산한 결과가 기존의 PRO/II에 내장되어 있는 매개변수를 이용하여 추산한 결과보다 우수함을 알 수 있었다.

Keywords

References

  1. Arthur K. Kidnat and William R. Parrish, Fundamentals of Natural Gas Processing, Taylor and Fransis, (2006)
  2. Prausnits, J. M, Molecular Thermodynamics of Fluid Phase Equilibria, Prentice-Hall, (2004)
  3. Brown, T.S., Sloan, E.D., and Kidnay, A.J., "Vapor-Liquid Equilibria in the Nitrogen + Carbon Dixoide + Ethane System", Fluid Phase Equilibria, 51, 299-313, (1989) https://doi.org/10.1016/0378-3812(89)80372-3
  4. Peng, D.Y., and Robinson, D.B., "A New Twoconstant Equation of State", Ind. Eng. Chem. Fundam., 15, 1197-1203, (1972)
  5. 조정호, 김영우, "상용성 화학공정모사기를 활용한 혼합냉매 이용 냉동사이클의 전산모사", 산학기술학회 논문지, 10(11), 3253-3259, (2009)
  6. 조정호, 김영우, "탈에탄탑 설계를 위한 공정 최적화에 대한 연구", 산학기술학회 논문지, 10(12), 3755-3760, (2009)
  7. Clark, A.Q., Stead, K., "(Vapor+Liquid) Phase Equilibria of Binary, Ternary and Quaternary Mixtures of $CH_{4}, C_{2}H_{6}, C_{3}H_{8}, C_{4}H_{10} and CO_{2}$", J. Chem. Thermodynamics, 20, 413-427, (1988) https://doi.org/10.1016/0021-9614(88)90178-4
  8. Twu, C.H., D. Bluck, J.R. Cunningham, and J.E. Coon, "A Cubic Equation of State with a New Alpha Function and New Mixing Rule", Fluid Phase Equilibria, 69, 33-50, (1991) https://doi.org/10.1016/0378-3812(91)90024-2
  9. Trek, R.E., and Stiel, L.I., "A New Reduced Vapor Pressure Equation", AIChE J., 12, 599-602, (1966) https://doi.org/10.1002/aic.690120338
  10. Invensys Inc., Reference Manual Volume I, "Component and Thermophysical Properties", (2008)
  11. Brown, T.S., Kidnay, A.J., and Sloan, E.D., "Vapor-liquid equilibria in the carbon dioxide-ethane system", Fluid Phase Equilibria, 40, 169-184, (1988) https://doi.org/10.1016/0378-3812(88)80028-1