國際權威化工數據庫DECHEMA及其應用

鄭秀玉，吳志民，陸恩錫

（華南理工大學化學與化工學院，廣東 廣州510640）

國際權威化工數據庫DECHEMA及其應用

鄭秀玉，吳志民，陸恩錫

（華南理工大學化學與化工學院，廣東 廣州510640）

介紹了世界上數據量最大、應用最廣泛和最權威的化工數據庫DECHEMA及其主要的子數據庫和工具軟件。子數據庫DETHERM 中已經收納了6 590 000套各種數據，其中包括14萬個系統，29 600個純物質，110 300個混合物的相關數據。介紹了DETHERM數據庫與著名化工模擬軟件的連接。舉例闡述DETHERM數據庫的若干應用。

數據庫；子數據庫；DECHEMA；DETHERM

DECHEMA e.V.(DECHEMA) 是德國化學工程及生物技術協會 (Society for Chemical Engineering and Biotechnology) 的簡稱，該協會成立于1926年，是一個非營利性科學技術協會，其本部在德國法蘭克福。全世界參加該協會的私人和單位會員迄今已經超過5 500個，包括科研人員、工程師、公司、各類機構和大學等等。DECHEMA的宗旨之一是促進和支持化工技術和生物技術的研究，并成為科學界、經濟界、國家和公眾之間的橋梁。

1 DECHEMA

1.1 DECHEMA的主要數據庫

DECHEMA以其化工領域眾多的各類數據庫聞名于世，早在20世紀70年代就以出版了“化學數據叢書”{Chemistry Data Series}而揚名化學工程界，該叢書共計16卷69冊，主要搜集了氣液相平衡、液液相平衡、固液相平衡、臨界性質、活度系數、混合物導熱系數及粘度、電解質相平衡及相圖、聚合物溶液數據和大分子化合物溶解度及相關性質等。其數據量之大、數據的準確性和權威性以及應用之廣泛性，尚無出其右者并為世人所公認。

DECHEMA推出的數據庫涵蓋了化工技術、環境保護和生物技術三大方面，其主要數據庫如表 1所示。

由于DECHEMA數據庫的權威性和廣為化工界所接受，故DECHEMA已經成為其數據庫的代名詞，每當提到DECHEMA時，自然而然就想到其數據庫，反而較少聯想到其協會。DECHEMA數據庫中，數據量最大、用戶最多的當推熱物理性質數據庫DETHERM。

1.2 DECHEMA的工具軟件

DECHEMA數據庫還配備了多個工具軟件，以便用戶更好、更方便的使用數據庫中的數據。DETHERM數據庫輔以相關的工具軟件，能夠更好地發揮數據庫的作用。其主要工具軟件如表2所示。

2 DETHERM數據庫

DETHERM是DECHEMA數據庫中最重要、應用最廣泛的一個子數據庫，它由DETHERM e. V.

聯合在柏林的FIZ CHEMIE和在奧登堡的DDBST GmbH共同進行編制。

表1 DECHEMA的主要數據庫Table 1 The main subsets of DECHEMA

表2 DECHEMA的工具軟件Table 2 The engineering software packages of DECHEMA

DETHERM數據庫中數據量之豐富已經達到了堪稱世界第一的程度，它收集了全世界范圍內公開發表的95%以上的氣液相平衡數據，其數據庫更新十分快速，每半年即更新1次。

DETHERM數據庫由專業人員常年不斷進行維護和更新，其所包括的數據量也在逐年增長，年平均增長速度達到 7.4%。目前DETHERM數據庫中已經收納了6 590 000套各種數據，其中包括14萬個系統，29 600個純物質，110 300個混合物的相關數據。單就純組分而論，目前還未見到有任何數據庫的純物質數量能夠超過它，著名的美國化學工程師協會的化工數據庫DIPPR也僅有2 000個左右的純組分。不言而喻，其數量之豐富，是令人驚嘆的，也提供了最大的可能，使用戶可以搜索所感興趣的物質。確實，如果在近3萬個數量的純組分物性數據庫中還找不到所需的物質，也就沒有必要再去搜索其它任何文獻了。DETHERM數據庫又包含了一系列的子數據庫，如表3所示。

3 DETHERM數據庫的應用示例

3.1 與化工模擬軟件的連接

AspenTech公司與DECHEMA在熱物性數據領域已合作很長時間了。Aspen plus熱力學模型中二元交互作用參數很多都采用DETHERM數據庫提供的數據。自從Aspen plus 10版本發表以來，用戶可以直接在Aspen Plus的圖形界面上通過Internet接入DETHERM數據庫。DETHERM數據庫為Aspen Plus的過程模擬、優化、驗證和過程控制提供了可靠的物性數據。

3.2 用于模擬軟件中未包含的組分

當模擬軟件的組分數據庫中缺少所感興趣的組分時，方法之一是按照虛擬組分來進行計算。虛擬組分需要用戶提供一系列的物性，如采用狀態方程進行相平衡計算就要求提供組分的臨界溫度、臨界壓力和偏心因子3個參數。只要DETHERM數據庫中有這一組分，則這些基本物性，便可取得。其它如氣相飽和壓力、密度、粘度等物性也可從DETHERM中選取。有了DETHERM數據庫就為軟件中的缺少組分的模擬提供了極大的方便。

3.3 搜索滿足特定條件的物質

如需要搜索滿足沸點高于150 ℃，并且和某個已知組分不會形成共沸物的一類溶劑時，只要輸入這兩個條件，DETHERM就會將所有符合條件的溶劑全部列出。節省了用戶大量的時間和工作量。

3.4 改進已有熱力學方法的不足

當模擬軟件中，某些熱力學性質的計算準確性較差時，可以通過DETHERM數據庫中的實驗數據來改善計算的準確性。應用最多的就是極性物質的相平衡計算，由于極性物質的相平衡計算強烈的依賴于有無準確的二元交互作用參數。當缺乏這些參數，或這些參數欠準確時，相平衡常數的計算結果往往會和實際相差很遠，造成模擬結果無法應用。此時可以從DETHERM數據庫中選擇相關組分的相平衡實驗數據，并采用 DECHEMA的工具軟件DPP(或者應用化工模擬軟件)回歸出所需要的二元交互作用參數，并用這些回歸出來的參數替代原模擬軟件中的參數，即可得到準確的相平衡常數。

表3 DETHERM包括的子數據庫Table 3 The subsets of DETHERM

如對于丙酮和水體系的模擬，由于該體系是極性系統，需要采用NRTL方程進行計算。Aspen plus軟件中，對該體系的相平衡計算和實驗數據十分符合。如圖1的相平衡數據曲線所示，方塊和三角形代表實驗數據，而實線代表NRTL方程的計算結果。可以看出兩者符合十分良好。故對于相平衡計算無需作任何修正。

圖1 丙酮-水體系氣液相平衡實驗及模擬數據比較Fig. 1 Comparison of the experiment data and the simulation data of the VLE of Acetone/Water

然而當Aspen plus 軟件計算該體系的焓值時，模擬結果和實驗數據相差極大。如圖2的焓曲線所示，該圖上方一組曲線是溫度從5 ℃到50 ℃的6個溫度下的實驗數據；編號從1-6的下方曲線是在實驗溫度下采用NRTL方程計算的結果。兩組曲線不僅無任何重合之處，相距還十分大。實驗數據和模擬數據的焓值相差達到80 kJ/kg，即模擬計算所得的焓值和實際情況相差很大，這樣模擬得到的能量平衡結果誤差就較大。此時若采用DETHERM中的實驗數據來對模擬軟件進行修正，則可以得到準確的焓平衡計算結果。根據修正前后數據的比較，修正后丙酮塔冷凝器和再沸器的熱負荷均有所降低。使得冷卻水消耗降低 0.85%，蒸汽消耗降低3.6%。

圖2 丙酮-水體系液相焓實驗數據與模擬數據比較Fig. 2 Comparison of the experiment data and the simulation data of the HE of Acetone/Water

4 結束語

本文介紹了世界上數據量最大、應用最廣泛和最權威的化工數據庫 DECHEMA及其子數據庫DETHERM。目前華南理工大學是國內唯一購買了DETHERM數據庫的單位，該數據庫在科研和教學方面已經發揮了重要的作用。

[1] U. Westhaus, T. Dr?ge , R. Sass. DETHERM—a thermophysical property database[J]. Fluid Phase Equilibria, 1999,158-160:429-435.

[2] I.U. Westhaus, R. Sass. From raw physical data to reliable thermodynamic model parameters through DECHEMA Data Preparation Package[J].Fluid Phase Equilibria, 2004, 222-223: 49-54.

[3] David F. Ilten. DETHERM: Thermophysical Property Data for the Optimization of Heat-Transfer Equipment[J]. J. Chem. Inf. Comput. Sci.,1991, 31:160-167.

[4] Silke Nebig, Rainer B?lts, Jürgen Gmehling. Measurement of vapor liquid equilibria (VLE) and excess enthalpies (HE) of binary systems with 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluorome Thylsulfonyl)imide and prediction of these properties and γ∞using modified UNIFAC(Dortmund)[J]. Fluid Phase Equilibria, 2007, 258 : 168-178.

[5] Jürgen Gmehling, Jochen Menke, J?rg Krafczyk, Kai Fischer. A data bank for azeotropic data — status and applications[J]. Fluid Phase Equilibria,1995, 103 : 51-76.

The Most Authoritative Chemical Engineering Database in the World－DECHEMA and Its Applications

ZHENG Xiu-yu，WU Zhi-min，LU En-xi
( The School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640，China）

The most authoritative chemical engineering database in the world－ DECHEMA was introduced as well as its main subsets and the engineering software packages. The subset DETHERM can provide 6 590 000 data sets for about 140 000 systems, 29 600 pure compounds and 110 300 mixtures. The links with other chemical simulators were also presented. Some examples were given to illustrate applications of the DETHERM.

Database；subset；DECHEMA；DETHERM

TP 311.13

A

1671-0460（2011）01-0094-04

2010-09-06

鄭秀玉（1974-），女，工程師，碩士，福建福州人，1999年畢業于華南理工大學化學工程專業，研究方向：從事各種化工軟件及高級分析儀器的使用與管理。E-mail：cezheng@scut.edu.cn，電話：020-87111884。