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摘 要

二氧化碳（CO₂）是主要的温室气体，也是全球变暖的关键原因，低碳经济是目前亟需达成的目标。然而，目前我国的化工产业仍以石化燃料为主体，无法避免的在生产运作中，排放出大量的二氧化碳气体，如何利用好二氧化碳，已是迫在眉睫的问题。二氧化碳（CO₂）具有很多优良的性质，使得它在天然物提取、各种化学反应等领域中可以得到应用。本文对含二氧化碳二元体系的高压相平衡系统进行了测定与计算。利用了MATLAB软件，选取YSL四次状态方程和混合规则对多组二氧化碳二元体系的高压相平衡进行计算，并运用单纯形法求出相应模型中的二元作用参数，进而计算出二氧化碳二元体系高压相平衡中的其他热力学参数。

关键词：二氧化碳，相平衡，状态方程

Research on high-pressure equilibrium of binary systems containing carbon dioxide

ABSTRACT

Carbon dioxide (CO₂) is the main greenhouse gas，is also the key reason for global warming，low-carbon economy is the goal of the current need to achieve. However，fossil fuels is still the main body of the chemical industry in China，and it’s hard to be avoided exhausting large amounts of carbon dioxide gas， how to make good use of carbon dioxide is an urgent problem. Supercritical carbon dioxide (SC-CO₂) have many excellent properties，making it applied in natural product extracting and the field of various chemical reactions. In this paper，parameters of high-pressure equilibrium of carbon dioxide binary system were studied and calculated. Using MATLAB software，and selecting YSL four- parameter equations of state and proper mixing rules for multiple sets of high-pressure equilibrium of carbon dioxide binary system to calculate the two element interaction parameters. Use the simplex method to calculate the appropriate parameters in the model，then calculate values of other thermodynamic parameters.

KEY WORDS： CO₂；High-pressure equilibrium；EOS

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

1.1全球气候变暖与CO₂气体减排 1

1.2本课题研究内容 3

第二章 CO₂与醇醚类二元体系高压相平衡组成的测定 4

2.1 CO₂与三种醇醚类二元体系高压相平衡组成的测定 4

2.1.1 实验试剂 4

2.1.2 实验设备 4

2.1.3 数据处理 6

2.1.4 不确定度的计算 7

2.1.5 实验装置的可靠性验证 8

2.1.6 气液平衡数据的测定 11

2.2 结果分析 14

第三章 二氧化碳二元体系高压相平衡的计算 15

3.1本文所选取的状态方程与混合规则 15

3.1.1 YSL四次状态方程 15

3.2 计算步骤 15

3.3 计算原理 16

3.4 计算结果 19

3.5 结果分析 21

第四章 结论 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 前言

1.1全球气候变暖与CO₂气体减排

近年来，全球性气候变暖已经严重威胁到人类社会、生存环境以及经济的发展，引发世界范围的广泛关注。联合国政府气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）在第4次关于全球气候变化报告中指出，全球气温在过去的100年里平均上升了0.5～1℃，如图1.1所示^[1]。随着温室气体排放量的不断增加，温室效应的影响也将进一步扩大，至2100年，地表温度可上升1.4～5.8℃^[2]，必然会导致冰川大量融化，海平面上升，许多低海拔岛屿和沿海地区都面临被海水淹没的危险，气候也会变得越发异常，人类生存将面临巨大危机。

图1-1全球气温变化^[1]（1989-2005）

研究表明，造成全球气候变暖的重要原因是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮以及氟化物等温室气体的大量排放^[3]，其中以CO₂含量最大，约占温室气体总排量的60%^[4]。目前，空气中大量的CO₂主要是通过化石燃料燃烧释放出来的，随着人类对化石燃料需求的日益增长，CO₂的排放量正以惊人的速度不断增加，如图1-2所示^[5]。截至2010年，大气层中的CO₂浓度已经从1880年的290ppm增加到387.35ppm，如图1-3所示^[6]。若不加以控制，预计到2200年，大气中CO₂浓度可达到900ppm，这将严重破坏人类赖以生存的自然环境，CO₂减排问题已经成为关系到人类社会持续发展的重要问题。中国作为CO₂排放大国，以煤为主的能源结构在很长时间内都将难以改变，因此，火力发电仍将是最主要的CO₂排放源。据报道，燃煤电厂排放的CO₂占我国温室气体总排量的63%左右^[7]，且CO₂排放速度正在持续稳定增长，减排压力巨大。

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