Phương trình trạng thái (EOS) là phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất (P), nhiệt độ (T) và thể tích (V). Một phương trình trạng thái cụ thể sẽ mơ tả được thể
tích và ứng xử pha của các chất lưu vỉa đồng thời cịn dự báo được điều kiện hoạt động của các thiết bị bề mặt. Ưu điểm khi sử dụng phương trình trạng thái là cùng một lúc cĩ thể mơ phỏng hành trạng của tất cả các pha với chỉ 1 phương trình, bên cạnh đĩ ứng dụng phương trình trạng thái cịn được sử dụng trong việc tính tốn cân bằng pha.
Thơng thường một phương trình trạng thái bất kỳ cần phải cĩ các tính chất tới hạn và hệ số lệch tâm ω (acentric factor) của từng thành phần. Phương trình trạng thái phổ
dụng nhất và đơn giản nhất là phương trình trạng thái của khí lý tưởng (phương trình Van der Waals), phương trình này được đưa ra năm 1857, được thể hiện bằng cơng thức tốn học RT p V = (1-16) Với: p, áp suất s(psi)
26 V, thể tích khí (ft3/mol)
R, hằng số vũ trụ (hằng số khí), cĩ giá trị 10.73 psi-ft3/lb-mole, oR T, nhiệt độ (oR)
Cơng thức (1-16) được xây dựng trên hai giả thiết:
Thể tích của các phân tử khí khơng đáng kể so với tổng thể tích (thể tích bình chứa) và khoảng cách của các phân tử.
Khơng cĩ lực tương tác giữa các phân tử và giữa các phân tử với bình chứa. Tuy nhiên, đối với khí thực cơng thức (1-16) chỉ áp dụng được với điều kiện áp suất khí thực gần với áp suất khí quyển tại đĩ thí nghiệm được tiến hành. Vì phạm vi
ứng dụng hạn chế của cơng thức (1-16) nhiều phương trình trạng thái phức tạp hơn đã
được phát triển. Nét chung của các phương trình này là cố gắng mơ tả các ứng xử pha của các loại chất lưu khác nhau với sự thay đổi lớn về giá trị áp suất và nhiệt độ. Bốn phương trình trạng thái tiêu biểu được phát triển để thay thế phương trình (1-16) được trình bày trong luận văn này bao gồm: Van der Waals, Soave-Redlich-Kwong (SRK), và Peng-Robingson (PR).