ISBN 9783843906951

978-3-8439-0695-1, Reihe Thermodynamik

Katja Albers
Effiziente Parametrisierung der PCP-SAFT Zustandsgleichung auf minimaler Datenbasis (Band 4)

203 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In der chemischen Industrie herrscht wegen der eingeschränkten Verfügbarkeit verlässlicher experimenteller Daten ein großer Bedarf an zuverlässigen thermodynamischen Modellen mit möglichst großen Anwendungsgebieten bezüglich physikalischer Bedingungen und abgedeckter Stoffkategorien. Vor diesem Hintergrund stellt die PCP-SAFT Zustandsgleichung ein wertvolles Modell dar, da sie auf unpolare, polare sowie assoziierende Stoffe anwendbar ist. Die drei bzw. fünf zur Modellierung erforderlichen Reinstoffparameter, davon jeweils zwei zur Charakterisierung der Größe, werden herkömmlicher Weise an experimentelle Reinstoffdaten in breiten Temperaturbereichen angepasst.

In dieser Arbeit wurde eine optimierte Strategie zur effizienten Parameterbestimmung in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit experimenteller Daten entwickelt. Dadurch konnte das Anwendungsgebiet der PCP-SAFT Zustandsgleichung auf solche Stoffe und ihre Mischungen erweitert werden, die experimentell nur schlecht untersucht werden können und für die eine Modellierung daher von besonderem Interesse ist.

Es hat sich gezeigt, dass die Anpassung zuverlässiger Reinstoffparameter tatsächlich nur so viele Datenpunkte erfordert wie anzupassende Parameter vorliegen. Dieser experimentelle Minimaldatensatz (MDS) umfasst für nicht assoziierende Stoffe drei und für assoziierende Stoffe fünf Datenpunkte, wobei diese nur schmale Temperaturbereiche abdecken müssen.

Durch das Identifizieren geeigneter Molmassekorrelationen der zwei Größenparameter konnte der experimentelle Aufwand der Parameterbestimmung ausgehend vom MDS auf einen Datenpunkt pro Stoff reduziert werden. Nur der Dispersionsenergieparameter wurde an den Normalsiedepunkt angepasst. Für die assoziierenden Stoffe wurden zusätzlich das Assoziationsvolumen festgelegt und der Assoziationsenergieparameter iterativ aus dem, mittels COSMO-RS ermittelten, assoziativen Beitrag zur Flüssigphasenenthalpie bestimmt. Unter Verwendung der an den MDS angepassten Reinstoffparameter resultierten bei der Reinstoff- und binären Modellierung vergleichbar gute Ergebnisse wie für herkömmlich angepasste Reinstoffparameter. Auch für die aus den Korrelationsansätzen bestimmten Parameter konnten überzeugende Modellierungsergebnisse erzielt werden.

Insgesamt konnte die industrielle Anwendung der PCP-SAFT Zustandsgleichung durch die optimierte Strategie zur effizienten Parameterbestimmung erheblich erleichtert und ihr Anwendungsgebiet entsprechend erweitert werden.