Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [ 17 ] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. IM. Общий вид зависимости давления насыщенных паров от температуры:

АК - кривая давления насыщенных паров; К - критическая точка. / - область жидкой фазы; II - область перегретых (ненасыщенных) паров

Состояние вещества, при котором исчезает различие между его жидкой и газообразной фазами, называется критическим. Критическая температура Тр - максимальная температура, при которой жидкая и паровая фазы могут сосуществовать в равновесии. Выше Тр паровая среда никаким повышением давления не может быть переведена в жидкую среду. Давление насыщенных паров, соответствующее критической температуре, называется критическим давлением Рр. При критическом давлении вещество еще может находиться в жидком состоянии при критической температуре, т.е. это давление насыщенного пара при критической температуре. Объем паров при критических температуре и давлении называется критическим объемом. В критической точке К исчезает граница между газообразным и жидким состоянием вещества.

Для расчета давления насыщенных паров индивидуальных веществ и смесей нефтепродуктов предложено большое число эмпирических формул; используется также принцип соответственных состояний.

Известно, что лнэбая жидкость начинает кипеть при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров делается равным внешнему давлению, оказываемому на эту жидкость. Поэтому, наблюдая за величиной температуры кипения жидкости при разных давлениях, можно получить зависимость давления насыщенных паров от температуры.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Для расчета давления насыщенных паров углеводородов и их смесей используют ряд эмпирических уравнений, из которых наибольшее распространение получили следующие. Уравнение Антуана, которое можно записать так

1дР = А-

сТ7"

(II.1)

где А, В, С - константы, зависящие от свойств вещества и определяемые экспериментально; t - температура, °С.

Из уравнения (II.1) можно определить температуру кипения компонента при заданном давлении насыщенных паров Р:

А-\дР

На принципе соответственных состояний основаны методы В.А. Ки-реева, Дюринга, А.М. Трегубова для определения давления насыщенных паров

Уравнение Кнреева дает связь между давлением насыщенных паров эталонного Р, и данного вещества Р:

Р = АР/,

где А и В - константы, характеризующие данное вещество и определяемые экспериментально по двум известным значениям давления насыщенных паров.

Метод Дюрннга, графическая интерпретация которого дана на рис. II-2, основан на сравнении кривых зависимости давления насыщенных паров интересующего нас вещества и эталонного от температуры

в, -©2

(II.2)

где (ив - температуры кипения данного и эталонного веществ при соответствующем давлении; к - величина постоянная для сравниваемых жидкостей.

Чтобы найти величину к по правилу Дюринга, необходимо, как и в методе Киреева, знать давление насыщенных паров интересующей нас жидкости при двух температурах.

При известной величине к из уравнения (11.2) можно найти температуру t для данной жидкости, которая соответствует давлению насыщенных паров Р эталонной жидкости при температуре в. Это позволяет полностью построить кривую зависимости давления насыщенных паров от температуры для данной жидкости.

Метод Трегубова также предусматривает использование двух эталонных жидкостей, для которых известны зависимости давления насыщенных паров от температуры. Это позволяет построить для данной жидкости

Рис. II-2. Графическая интерпретация метода Дюринга

Рис. П-З. Построение кривой зависимости давления насыщенных паров от температуры с использованием двух эталонных жидкостей (метод Трегубова)

кривую зависимости давления насыщенных паров от температуры, имея только одну величину давления насыщенных паров при соответствующей температуре. Уравнение Трегубова является следствием уравнения (II.2); оно имеет вид

lz±lLsi = h = k , (П.З)

X, -в, Х2-в2

где t, X, 9, - температуры кипения исследуемой и двух эталонных жидкостей при давлении Р, А, - величина, постоянная для сравниваемых жидкостей.

Графическая интерпретация метода Трегубова дана на рис. П-3.

По уравнению (П.З) можно определить температуру кипения t исследуемой жидкости при заданном давлении Р или же, наоборот, давление насыщенных паров Р при температуре t.

Если необходимо найти температуру кипения данной жидкости при давлении Р, то по справочным данным находят температуры кипения двух эталонных жидкостей т и в при том же давлении, а затем по уравнению (П.З) определяют искомую температуру t.

Для определения давления насыщенных паров Р исследуемой жидкости при заданной температуре t поступают следующим образом. По уравнению (П.З) определяют температуры кипения исследуемой жидкости t. и (3 прн трех произвольно выбранных давлениях Р,, и Р3, в пределах которых предполагается получить искомую величину t.

Затем по указанным трем точкам строят кривую и определяют искомое давление Р по заданной температуре (.

Для тех же целей можно использовать метод последовательных приближений. В этом случае задают некоторую величину давления Р", для которого определяют температуры кипения эталонных жидкостей т ", и в ". Затем по уравнению (П.З) находят величину i/". Если = к„ то давление Р" является искомым. Если же ф к,, то в величину Р" необходимо внести коррективы до получения заданной величины к,, которая н определит величину давления Р при заданной температуре t.

Нефть и продукты ее переработки представляют собой сложные углеводородные системы. Для расчета давления насыщенных паров нефтепродуктов предложены многочисленные графики и эмпирические уравнения (Кокса, Вильсона, Ашворта, Максвелла, БашНИИНП и др.).

В основном предложенные графики построены в системе координат IgP - lg( или IgP - f(t). В такой системе координат зависимость давления насыщенных паров нефтепродуктов от температуры представляется прямой линией.

Общий вид таких графиков приведен на рис. II-4; характерным для них является пересечение всех прямых в одной точке (полюсе) А, что существенно облегчает пользование ими.

Для определения давления насыщенных паров нефтепродукта при температуре Т поступают следующим образом. Откладывают на оси абсцисс температуру Го, соответствующую температуре кипения нефтепродукта при атмосферном давлении Pq, и по этим величинам определяют положение точки В на графике. Через точку В и полюс А проводят прямую, которая и даст зависимость давления насыщенных паров от температуры для данного нефтепродукта. Теперь, чтобы найти давление насыщенных паров нефтепродукта Р при температуре Г, на построенной прямой АВ определяют точку С, отвечающую температуре Т. Ордината точки С и дает искомое давление насыщенного пара данного нефтепродукта при температуре Т. Таким же путем может быть найдена средняя температура кипения нефтепродукта Гр при давлении Р.

в качестве примера ниже приведено уравнение, предложенное Ашвортом для определения давления насыщенных паров нормальных углеводородов и узких фракций нефтепродуктов при умеренных давлениях, которое достаточно широко используется в расчетной практике,