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

Относительные величины концентрации газовой и жидкой фаз при любой температуре между точкой конденсации и точкой парообразования выражены формулой аналогично фиг. 17.

Так:

01 . 0J

0 = 01

Из фиг. 18 и 17 следует, что концентрации сосуществующих фаз при любых давлении и температуре, как указано точками /

О 01 0,г 0,в 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 ЛМоллрная доли менее летучего компонента

Фиг. 18. Фазовая диаграмма зависимости „температура - конденсация" с граничными кривыми для бинарной системы.

J -газ;2 - точка конденсации; 5-двухфазная область; 4-точка парообразования; 5-жидкость.

и Л Не зависят от относительных содержаний обоих компонентов в бинарной системе в целом, пока давление и температура общего состава не выхсдят за праделы граничных кривых. Общий состав, разумеется, регулирует относительные содержания газовой и жидкой фаз. Фактически в указанных пределах состав смеси в целом может произвольно меняться путем изменения объемов отдельных фаз, причем их индивидуальные содержания поддерживаются неизменными в соответствии с заданными значениями давления и температуры.

Диаграммы на фиг. 17 и 18 охватывали весь интервал концентраций. Ясно, что они относятся к давлениям и температур рам ниже критических значений для обоих компонентов. Если же это условие не выдерживается, то диаграммы не могут включать всего диапазона концентраций. Так, для темнератур, лежа-

щих внутри критических температур обоих компонентов, кривая зависимости «давление-концентрация» подобна кривой, указанной на фиг. 19. Так как тем1пература на фиг. 19 выше критической температуры легкого компонента, то в области, где п = 0, граничные кривые отсутствуют. Пока концентрация более тяжелого компонента не превысит п\ двухфазной области для исследуемой смеси и данной температуры не наблюдается.

Для концентраций более тяжелого компонента, превышаю-Ш.ИХ п\ смысл диаграммы на фиг. 19 аналогичен фиг. 17. Б частности, для системы общего состава точка конденсации

I -I

n» молярная доля менее летучего номпонента

Фиг. 19. Фазовая диаграмма зависимости „давление - концентрация" с граничными кривыми для 6HHapiioft системы при температуре, лежащей в интервале между критическими температурами компонентов,

1-точка парообразования; 2-двухфазная область; 3 - точка конденсации.

находится в Д а точка парообразования в В. Содержание жидкой фазы меняется от до п, причем количество более тяжелого компонента непрерывно уменьшается с увеличением давления. Для газовой фазы уменьшение концентрации тяжелого компонента происходит лишь до r/(P), а затем наступает рост концентрации до в точ,ке парообразования.

Смесь с общим составом п и начальной точкой конденсации D показывает совершенно отличное поведение: П01вышение давления до Р{ сопровождается нормальной конденсацией с возрастанием молярной концентрации в жидкой фазе. Так как давление продолжает возрастать, то достигается точка, где количество жидкой фазы начинает сокращаться и, наконец, она полностью исчезает по достижении второй точки конденсации D. Остающаяся жидкая фаза в В" содержит меньше тяжелого ком-

* Наличие двух жидких фаз представляется существенно новым явлением, иногда встречающимся в многокомпонентйых системах. Однако подобные системы здесь не будут рассматриваться, так как они еще мало исследованы и, очевидно, возникают в особых условиях.

понента по сравнению с жидкой фазой в В\ хотя его все же больше, чем по всей системе в целом. Персход от до D представляет изотермическую ретроградную конденсацию, уже рассмотренную при изучении диаграмм зависимости р-Т. Диаграмма зависимости состава от температуры дает аналогичный качественный анализ. Для получения основных термодинамических данных можно использовать изотермичеокие и изобарические диаграммы зависимости объема от. состава. Однако все эти диаграммы по существу одинаковы, и ими вполне можно пользоваться для пояснения важных термодина,мическнх свойств бинарных систем.

2.7. Многокомпонентные системы. Общие характеристики.

Новые качественные свойства, возникающие при переходе от бинарных смесей к сложным многокомпонентным системам, встречающимся при нефтедобыче, немногочисленны К Количественное описание таких многокомпонентных систем требует значительного развития более простых методов, применяющихся к бинарным смесям. Первой задачей является уточнение и определение данной углеводородной системы. Это связано с практическим ограничением анализа или разложения сложных углеводородных смесей на составные компоненты. Проведение таких анализов до физически возможного предела часто невыполнимо. Поэтому необходимо воспользоваться эмпирическими приближениями и представлениями.

Состав газовой или жидкой фазы можно выразить в весовых или мольных концентрациях индивидуальных углеводородных комнонентов. Для практических целей ограничиваются пента-нами, гексанами или гептанами, хотя для особых целей фракционирование производится до октанов и нонанов. Для жидкостей остаток от последнего выделенного углеводорода обычно характеризуется одним параметром; например, его средним молекулярным весом. При умеренных давлениях и температурах газовая фаза обычно содержит так мало тяжелых углеводородов, что их можно обобщить с остатком после произведенного фракционирования. Они обозначаются в этом случае: «пентаны и 6o.iiee тяжелые»; «гептаны и более тяжелые» и т. д.

Когда углеводородная система находится полностью в газовой фазе под давлением и при температуре, не слишком близким к критическим значениям, то зависимость «давление- объем» может быть описана в этом случае коэффициентом отклонения Z при помощи уравнения