1洲 6 年 化 学 工 程 第 5 期
原油全馏分汽液相平衡数据的计算
杨光炯 黄祖棋
(华东石油学院 )
本文采用 g oa ve 模型 . 将原油分割为若干虚拟组分 , 并假定最重组分与其 它各
组分的二元交互作用参数不等于零 . 根据已有的原油平衡蒸发实验结果 , 以原油的气
化分率为月标函数 , 使用单纯形优化方法 . 求得一组二元交互作用参残 又用逐步回归方法得到一个计算大庆原油和克拉玛依原油二元交互作用参数的关联式, 式中参数
仅与各组分的临界温度、 临界压力和偏心因子有关 . 使用上述关联式 , 计算大庆原油
和克拉玛依嚎油的汽演平衡数据 , 与实验结果比较 , 其平均 误 差 分别 为 5 . 招多和
‘. ‘2瓜 “
石油馏分是一个复杂的混合物 , 长期以
来 , 原油相平衡数据一直引用实验数据和经
验图表 , 使用很不方便 , 也缺乏足够的准确
性。 因而 , 根据热力学方法 , 使 用状态方程
直接计算原油的汽液平衡数据引 起 了 人 们
的普遍重视 。 1 9 8。年 , W 。 J. Si m 和 T . E .
D a u b e r tt
‘]应用M a x w e ll、 Cli a o 一S e a d c r 、
G r a y s o n
一
S tr e e d 及 S o a v e 模型等 , 对原油
全馏分的相平衡数据进行了计算 。 _L述几种
模型中 , S o a v e 模型简单 , 一般应 用于非极
性组分及其混合物的汽一浪平衡 一汁算 时 , 都
能得到满意的结果 。 但是在该模型 的 计 算
中 , 曾假定各组分间的二元交互作用参数全
部为零 , 这显然是不完全合理的 。 大量研究
结果 [ 2 , 表明 , 烃与非烃间的二元交互作用参
数并不等于零 。 而原油全馏分 , 特别是分割
后的最重组分中 , 含有 O 、 S 、 N 等非烃化
合物 , 所以各组分间的二元交互作用参数就
不一定为零 。 我们假定、除了原油中最重组分
外 , 其他组分的二元交互作用参数等于零 。
则对每一种原油 , 应求得的二元交互作用参
数的个数为组分数减 1 。 根据已有的大庆原
油和克拉玛依原油在常压下的平衡蒸发实验
结果 ‘3 ’, f :原 ;为勺气化分率为目标函数 , 使
用单纯形优化方法 , 在 P D P n 电子计算机
上 , 得到 了这两种原油中各虚拟组分与最里
组分的二元交 互 作 用 参 数 , 其 数 值 在
一 0 . 68 2、 + 0 . 2 2 2之间。 为了得到二元交互
作用参数 与各组分的临界温度、 临界压力和
偏心因子的一般关联式 , 本文 用逐步回归方
法 又将 _ L述数据进行 了回归 。
一 、 原油虚拟组分的分割
及其基本性质的确定
根据大庆和克拉玛依原油的实沸点蒸谓
曲线 , 分别按沸点每 25 ℃分割为19 个虚拟组
分 , 大于 500 ℃ 以上馏分为最重组分。 各组
分的比重 d受。是通过d竺. 、 V %曲线中的百分
比点 , 直接从图上读出。
原油各组分的其他性质 , 如分子量可由
W in 。列线图的拟合公式〔们求得 :
‘g M 一急急A : , (1 . st + 3 2 ) ‘K , ( , )
式中
t 平均沸点 , ℃
K 特性因数
A o o = 0
.
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.
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A 。: ” 0
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.
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A : : = 一 1 . 5 6 6 2 2 5 x 2 0 一 ‘
式中
场 体积 平均沸点 , ℃
d l复;言 在 15 . 6℃时的比重
石油组分的临界压力 ( k g / c m Z ) , 使用
K e s 1C r 一L e e的公式 t “’计算 :
In P
。
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.
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一 〔0 . 2 4 2 4 4 + 2 . 2 a , s/ (d l呈i会) + 0 . 1 1 8 5 7 /
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性 星
(d )
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引 原 油 大 庆 原 油 克拉玛依原油 d 圣; ,会十 0 . 4 7 2 2 7 / ( d圣要!言) “〕3 . 2 4 x 1 0 ~ 7 T老,!
一
一_
一一一二二二全
比 重 d 专“
体积平均沸点t v . 七
思氏蒸馏 10 、 90 终斜率 S
特性因数 K
分子皿M . {
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一〔0 . 4 20 1 9 + 1 . 6 9 7 7 / ( d l妻;会) 2〕5 . 8 3 2 x
x 1 0 一 ’”T 盒, ( 4 )
. 通过大于5 00 ℃馏分的分子量求得。
石油组分的临界温度 ( K ) , 可按 R o e ss
式中 , T 。 , 为正常沸点或体积平均沸点 , K
石油组分的偏心因子 , 应用 E d m is t。r
式〔? ’计算 :
式 t‘ ,计算:
T ‘ 二 3 5 8 . 8 0 + 0 . 9 2 5 9D 一 0 . 3 9 5 9
_ 3 r
Q ) ~ 一 ,7 L
lg P ‘
( T * / T
。 , ) 一 1〕一“ “’
D 二 ( 1 . 8 t v + 1 3 2 ) d 受聋:含
x 1 0 一 ‘D ,
( 2 )
( 3 )
式中的P 。为临界压力 , at m 。
大庆原油和克拉玛依原油各虚拟组分的
基本性质的计算结果见表 2 和表 3 。
表 2 大 庆 康 油 备 组 若 本 性 质
组 分 平均沸点t ( ℃ ) 体积分数X 甲 i 特性因数K
分 的
分 子
M
量 { 临界温度
{ T
。 ( K )
l庙界压力 ! 偏心因子
P 。 ( k g /
e m Z ) { 0
.22韶.95.87⋯4604087464”35302528
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二 、 一 So a讹模型与二元交互
作用参数ci j
S o a v e 仁吕’在改进 R e dli e h一K w o n g 状态
方程的基础上 , 提出一形式简单的 汽一液平
衡模型 :
P .
R T
v 一 b
_ a( T)
.
~
v ( v + b )
( 6 )
其中: a : .
b , 二
b .
0
.
4 2了4 7 a 。R , T t , / P 。 ;
0
。
0 8 6 6 4 R T 。 , / P ‘ ;
恩””,
( 7 )
( 8 )
拓夕
( 9 )
. 皿
a ( T ) 一甲军’ : ‘ . a ‘ ( 1 0 )
子分数
C ‘ , i与j组分的二元交互作用参数
T , : i组分的对比温度
我们通过关联 , 得到 了大庆原油和克拉
玛依原油各组分在 式 ( 1 2) 中的斜率 m : 和 i组
分的偏心因子 。 , 的关系式 :
大庆原油
m ; ~ 0
.
5 1 5 4 2 1 + 1
.
4 62 7 2 3 。‘ 一 0 。 0 9 6 0 9 8 。专
( 1 3 )
克拉玛依原油
m , 二 0 . 4 9 0 8 2 0 + 1 . 5 2 8 4 7 8 。 ; 一 0 . 1 3 0 5 4 8 。兮
( 1 4 )
为了确定二元交互作用参数C : ; , 我们
定义 目标函数为 :
a . , . ( 1 一 C : , ) ( a i a , ) 1/ 2
a 0 . 〔1 + 二 , ( 1 一 T 是俨)〕,
( 1 1 )
( 1 2 )
。 一冬(二i于实立)’
e - 一 f ,
( 1 5 )
式中
R 理想气体方程常数
朴 , 补 在汽相(或液相中) , i 和 j组分的分
其中
为原油气化分率的实验结果
e 二 ‘为原油在同温度下气化分率的计算结果
根据平衡闪蒸
计算公式
六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式
一幻一
卜 z
:吮 1 + (k ; 一 1 ) e , 1 (1 6 )
及 y : . k 。二 , (1 7 )
式中
: . 进料 i组分的分子分数
x :
、
y , 分别表示液相和汽相中 i组分的分
子分数
e 用分子比表示的气化分率
k . i组分的相平衡常数
给定T 、 P不口z : , 由式(1 6) 采用N e w t o n -
R aP hs
o n 方法即可求解 e 。 但上述求解过程
包括内外两层迭代循环 , 内层为 e 一循环 , 外
层为k 一循环 。 当内层 。 一循环 收敛后 , 应按所
求出的汽 、 液相组成 Jr 、 和 x ; , 计算在给 定
T
、
P下的逸度f丫和f于, 即
b
; , 。 , , ,
: 二 一 L乙 一 I ) 一 In 吸乙 一 廿 少一
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2 一1 9
3一1 9
4 一1 9
5一 19
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二 元交 互作用今数C 曰 位
大 庆 油 克 拉 玛 依 油
一 0 . 3 0 2吕5 8
一 0 . 2 6 1 79 3
一 0 . 3 9 9 3 6 2
一 0 。 4 0 9 6 2 9
一 0 . 3 8 70 4 2
一 0 . 3 6 6 5 1 1
一0 . 3 5 8 29 已
一 0 . 3 e 8 5 6 3
一 0 . 2 7 8全1 8
一 0 28 74 5 8
一0 3 1 7 2 3 1
一0 . 2 3 5 ! OQ
一 0 2 1 6 6 2 2
一0 . 1 6 9 3 9 5
一0 ‘ 0 9 0 8 69
一0 . 34 78 6 3
一0 . 3 9 8 0 3 7
一 0 . 4 6 5 3 9 3
一 0 . 0 14 1 1 5
一0 。2 1 7 3 7 9
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一 0 . 4 3 4 7 5 2
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一0 . 2 5 0 5 2 0
一0 . 3 6 3 7 5 9
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B 1 a b
。
In
/
二
B 、
遏l + — 口\ 2 1 ( 1 8 ) 三
、 二元交互作用参数ci j
式 中的 。 . , b . , a , b , a . ,等由式 ( 7 ) 、~ ( i , )
计算 。
的关联式与计算结果
A 0 a P / R
Z T Z
B 二 bP / R T
( 1 9 )
( 2 0 )
为了求得C : , 与T ‘ 、 P , 、 。 的关 系 , 由
式 ( 7 ) 求取 :
汽 、 液相的压缩因子 , 用下式求解 :
Z a 一 2 2 + ( A 一 B 一 B Z ) Z 一 A B ~ O ( 2 1
.
)
在外层 k 一循环中, 应对每一组分 判 别
是 否满足下列条件 :
}( f全/ f丫) 一 1 1 < 1 0 一 s ( 2 2 )
如有的组分未能满足 , 则将各组分的k , 值进
行调整
A
, : . 二 二 q迎卿尘丝t ( 2 4 )伏 : r . ‘
并令
A 0 1 , , ( A 。二 A * , ) ‘/ 2
¹ , , , ( ¹ 。· co , ) ’/ 名
( 25 )
( 26 )
k 1 .
f于/ x :
f丫/ 了 . ( 23 )
然后返回式 ( 16) 重新计算 , 一直到所有组分
均满足式 (22) 的条件为止 。
我们采用单纯形法 〔。’进行优化 , 并假定
除原油最重组分外的其他组分的二元交互作
用参数等于零 , 得到大庆油和克拉玛依油的
二元交互作用参数 , 如表 4所示 。
我们用逐步回归方法得到 C , , 与 A 。 : ,
和 。 . , 的关系式如下 :
C : , ~ 一 0 . 9 17 36 + 5 . 6 0 57 3 又 10 一 aA 。 : , +
+ 2 . 50 364 x 10 一 4A 竺; , 一 0 。35636。 , , +
+ 5 . 7 4 515 。专, 一 7 . 5 40 6 7 x 10 一 “A 二 f 一 。 : ,
一 2 . 3210 4 x z o一A 忿; : 一 co 食. (2 7 )
直接采用式 (2了) , 计算大庆原油与克拉
玛依原油在 1 a t。 压力下的平衡蒸发数据及
一汤C一
汽、 演相冷凝后的比重d护 , 可见表5及表‘
同时 , 定义计算结果 V ’ . ’与实验结果 V ” 护
的平均误差为
V
. ” 一 V 二 ’
V ‘
. 1
(2 8 )菩1一N.E
衰5 大庆像油在常压下的平衡燕段段撼
巨巨度度 重且气化分率拓拓 馏出油比重d l““{”油
比重 d : 。。
℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃ 实实实验值{计算值值 实验族族! 计算值值 }实验值值 计算值值
222 0 000 4
.
333 4
。
5 111 0
.
74 3 333 0
。
7 3 4 222 0
.
8 8 4 222 0
。
8 7 3 111
222 2 555 7
。
222 7
,
4222 0
.
7 5 5 555 0
.
7 4 4 222 0
.
8 8 7 777 0
.
8 7 7 222
222‘000 1 1 。‘‘ 10 . 6 444 0 。 76 4 000 八 , 比 砚 qqq 0 . 89 3888 0 . 8 8 1 111
222 7666 1 5
。
444 1 4
.
5 666 0
.
7 72 66666666666666666 Q
.
8口口888 0 . 8 8 5 111
333 0 000 2 0
.
555 19
.
4 444 O
。
78 3 666 甘
- . J U 叨叨 0 . 9 0 3 222 0
.
8 8日888
333 2 555 2 3
。
777 2 5
.
3 111 0
.
78 9 222 0
.
7 6 7 000 0
。
9 10 222 0
.
8 9 6 222
333 6 000 3 1
.
000 3 1
。
5 333 0
.
7 9 9 111 0
.
7 7 8已已 0 . 9 1 5 777 0 . 9 0 1 222
333 7 000 3 8
。
666 3 6
。
! 333 0
。
8 0 5 000 0
.
7 8 9 00000 0
.
9 0 6 000
八八八八八八 甲 O , 潇潇潇潇甘甘甘甘甘甘⋯尹 . 』口口口口
00000000000 8 0 2 4444444
,
! 卿 : ,咚 . _土卿 :吧 _ 卜. _肥厂些 。 ,
农6 克拉玛依耳油在常爪下的平衡燕发橄姐
d 七“
得到的C : .关系式(27 ) , 使用s 。 a , e 模型苛
以计算大庆原油和克拉玛依原油在任何压力
下的汽一液平衡数据 , 从而可以得到汽、 液
两相的其他基本性质 , 如比重 、 分子量 、 蒸
气压等。 在缺少实验数据的情况下 , 也可用
以预测某些原油的汽液平衡数据 。
2
。 由于原油的实沸点蒸馏范围不超过
50 0 ℃ , 蒸馏后的残油馏分仍然很宽 , 如 大
庆油和克拉玛依油体积 分 数 各 为 0 . 374 和
0
.
1 89 3
。 在计算残油馏分的各种性质时 , 就
有不少困难 。 除分子量是 用 V PO 法直接测
得外 , 比重是通过原油的比重倒算得到 , 其
他性质 (如平均沸点 ) 就很难准确了 。
3
。 在确定二元交互作用参数C : , 的过
程 中 , 我们采用了最小二乘法和单纯形法进
行优化。 由于自变量个数太多 , C : , 有18 个 ,
所以最小二乘法未能收敛 , 而单纯形法可以
逐步收敛 , 但收敛速度较慢, 今后 尚 需 改
进 。
卜一占目一987几80.吕-,‘卜卜一色山L0跪舀0‘挂臼。吹.6,1决翼一姗娜翩卿叫冈哪\0.9z..一‘巨一778了2db212引一勒一“55时7889的02“16斤匕一力J一777了7片.80曰8·口一-1一000000000汕一值一阳玲82D5阳B9756609JJ一、兰一24.078890口.‘引目一压叹一凡‘‘, .‘. ., .,.挂8习叭尺J尹一000000000切产一L舰“一905
匕62561曰J门一臼卜一241914312之71.护1148nJ810U孟..几.0沙一、下一.二‘几2.口344J一六u一53J.634肠Zt‘福刀一礼写一.09306.1404瞥工亡一定,舀妇‘心曰.J44d月,户1.11勺.‘.皿‘.一月‘O甘.0翻四-.舀‘孟.‘
汽U5.‘.0
O,二45
.口.曰.口幼.
E 二 s 一2 拓 E = 1 . 14拓 E 。。. 64 书
关于馏出油和残油比重 d l . 的计算 , 系
采用馏分加和原理 , 即
d ,
’ ·恩 x · ‘ ( 2 9 )山论
式中
x , . 1 组分的体积分数
d : i 组分的比重
四 、讨
符 号 说 明
a ( T ) 吸力参数 , 简写为a
a ; , 式( 1 0 )中的参数
A 式 ( 1 8) 中的参数
A 。 临界吸力参数
A ; i 式 ( 1 )中的参数
b 斥力参数
B 式 (1 8) 中的参数
D 式 ( 2 )中的参数
f卜 ft 汽、 液相中乞组分的逸度
m 式 (1 2) 的斜率
M 分子量
n 组分数
N 实验数据个数
P 系统压力
S 恩氏蒸馏10 一90 %斜率
T 系统温度 , K
工 , 由计算结果可以看出 , 应用上述回归 【下转第‘6页】
一孔一
系 , 测得其共沸温度为功 1 . o 6 c , 共沸组成
为0 . 8 7 5 9 ( 甲酸的摩尔分数 ) 。
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(t 9 6 7 )
.
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V a节。飞l r一t i q u ld E 心” i飞咬, ‘
Fd it io n
,
P e r g a 饥o n l , r e ,
七6 1 M ie h o d . J ·H a l饥e , M
a t t址w V a n W i n k le ,
参 考 文 献
〔1〕R , c . R e id · , J . M . P r al l , n i飞了 · , T · K ·
S加r w o od 。 ‘T he Pr o p e : t宝e s o f G a s e s a n d
Ll q u ld
, , T h主rd E d itio r . Me G r o补H ill
B o o k Co
.
(1 97 7 )
.
【2 1 “C R C H a n d b o o k o f C h e m is tr y a n d p h y -
. Ic s
, , ,
ssth 现元‘iO 。 ( Ie 7 了一”了s ) .
芝al 周怀申、 韩世钧 . 化学工笋皮, [ 5 1 , (1 98 0 ) .
「4 】浙江大学化学系 、 吉林化工研究院 , 化学工程 ,
【6 1 ( 1 0 3。 ) ,
1
.
E
.
C
. ,
62
,
2 1 ( 1 9 了。 )
.
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2 8 ( 1 0 2 8 )
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,
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. ,
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.
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2 2
,
2 5 3 ( 1 9 7 7 )
· , _
_钟新泰等 , “酷酸一甲酸一水三元体系汽i夜相平两 饼
究” , 中国化学会 i 马皿年全会
报告
软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载
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,
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N o g 久h 日m a ,
Pu te r A id e d D a t a B o o k o f V 公Po u r
E q u ilib ri a
, ,
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C o 即曰
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勺曰 . 曰. . . . . 曰 . 曰. . . . 口 . 口.
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J.”4
【上接第 51 页】
下 公斤分子体积
V 己 . ’ 计算结果值
V
, ’ p 实验结果值
V % 体积百分数
。 临界吸力参数的校正因子
0 偏心因子
参 考 文 献
〔1 ] W , J . S lm a n d T . E . D a u b e r t ,
尸‘ 勿. . . . 月 . . 万 ‘
~
月. . . . J曰. 口. . 臼月. 曰. 即 . . . 臼
I & E C
。
P r o e e s s
阳 ‘ , 幽. . 曰 . . . J 幽, 门 ~ ‘ 摘. . ‘ . . 目 . . 臼. . . . . ‘ ‘岛 闷. . ‘ 泊. 月 . . .
~ 一
‘J ‘一口 . . 碑 ~ 门 ‘州‘ 声 ·‘~ 一娜
〔3 1 一石油化工科学研究院综合研究所等 , 即原油 评价
资料汇编” , (一 ), (二 ) (2 07。)·
[ 逮〕0 . H . H a r主u a n d R . C . S a助 . H yd ro e a rb o n
p r o e e‘5 . , 4日. [ 4 1, 14 3 ( 1 . 6 , )
[ 界3 L C
.
R o e s ,
,
J
.
ln s 十. Pe 亡r o . 卜。h 二 , , r : 。。1
6 6 6 ( r o 3 6 )
.
〔6 1 B . I . IJe e a n d M . G . K e s拢r , A IC h E J 二
[ 3〕
〔7 1 W .
引。 ( r g 了6 ) .
C
.
E d m i s te r P e t r o
,
R e fin e r
,
37
.
D e o i乙n D e v e la p . , 19 , t 3〕, 3 5 6 ( 2 9 5 0 ) .
[ 2 ] R
.
C
.
R e id
,
J
.
M
.
Pr a u s o i : : a n d T
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K
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S h e : -
w o o d
. “
T he Pr o P e r tle 3 o f G a s e s a n d L itl -
r下3 (x 9 5 8 )
.
〔8 〕 G , s o a v e , x n t 、 e h e m . E n g . S y m p s e r · , N o ·
5 6
,
1
.
2 / r ( r 9 7 9 )
〔9〕南京大学数学系计算数学专业编 , “ 聂优化方法 ,’ .
科学出版社 (1 9 7 8 ) ·
~ 月 门. . . 梢. . . . 碑 声一 . ~ 目~ ‘, . ‘一一 . . , . 曰 . ‘ . 、‘州 . . . 叫即 . . . 户 . 湘 头‘ . 匕 .晌 产. . . 日. . . . ‘ . 口. 侧气体液化分离学术交流会在西安召开
由中国制冷学会第一专业委员会主办 、 化工部第六设计院和西安交通大学联 合 筹 备 的
“气休液化分离学术交流会” 于1 0 8 6年 9 月11 日至16 日在西安召开 。 5 0个擎位的97 名代表参
加 了会议 。
会议交流的主要内容有 : 多组分气体 ( 天然气 、 油田气 、 合成氨尾气等 ) 的液化分离技
术 , 空气分离 (制氧机 ) 技术 , 传热 、 传质及制冷机的华础研究等。 会议 收到技术报告及论
文18 篇 , 特邀专题报告 9 篇 。
会上首先邀请 了在深冷技术 、 油田气分离技术的领 咸中有丰富经验的专家作专题报告 ,
他们介绍了当今国内外有关深冷技术的动态 , 以及气体液化分离技术的进展 。 接着进行大会
交流 , 宣读的
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
具有 国内先进水平 , 有的是理论研究成果 , 有的是生产实际经验的
总结
初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf
。
这些论文对深冷技术、 油田气分离技术的研究开发与主产应用有很大的参考作用 。
与会代表一致认为 , 这次会议是一次空前的盛会 , 标志着我国深冷技术 的研究进入了又
一新的里程 , 大家坚信 , 今后在工业技术的各个领域中 , 它将起到更少: 的推 动作用 。
< 化工部第六设计院许耀雇供稿 )
一4 6一