于1968年，Renon和Prausnitz（AIChE J. 1968, 14(1): 135）根據局部組成概念提出了NRTL（Non-Random Two Liquids，非隨機兩流體）方程，在關聯局部組成與總體組成的Boltzmann型方程中引入了一個能反映體系特征的非隨機參數α₁₂。但與Wilson方程不同的是，NRTL方程可同時適用于部分互溶及完全互溶系統。

NRTL方程的溶液超額自由焓表達式為：

                                              (1)

由此得到的活度系數方程為：

            (2)

                             (3)

                      (4)

其中g_ji的含義與Wilson方程中λ_ji相似，表示i–j兩種不同分子間相互作用的能量參數；參數α_ji與混合物中的非隨機性有關，當α_ji為零時，混合物完全隨機。對于二元系統，α_ji即為α₁₂或α₂₁，且α₁₂ = α₂₁。Renon等根據相似化學理論，通過整理大量二元系統實驗數據后發現α₁₂變化約從0.20至0.47，并可根據溶液的不同類型設置不同的α₁₂值。當實驗數據缺乏時，α₁₂的值常可任意規定，典型的選擇是α₁₂=0.3。另外，在NRTL模型中，能量參數也可表達成為溫度的函數，此取決于所研究體系的復雜性。