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

1 Как было уже указано, общие качественные свойства бинарных систем, включая и ретроградные явления, имеют аналогии в более сложных многокомпонентных системах. Соображения, вытекающие из настоящего раздела, фактически приложимы также и к последним; никаких особых ссылок на бинарный характер углеводородной системы не будет, за исключением фйг. 10.

понентов. Изотермы жидкой фазы влево от кривой точки парообразования круто возрастают с уменьшением объема и качественно аналогичны изотермам жидкой фазы чистых компонентов. Как это было показано на фиг. 1, двухфазные состояния чистых компонентов характеризовались горизонтальными отрезками (постоянное давление). В данном случае давление уже не является постоянным. Это означает, что, достигаув давления точки конденсации, необходимо повышать давление для получения полного исчезновения газовой фазы. Иначе говоря, давление точки парообразования здесь выше давления точки конденсации, в то время как для чистых комнонентов они равны. Так как при точке конденсации имеющаяся жидкая фаза обладает бесконечно малым объемом, то состав газа при этой точке и, конечно, для всего интервала ниже ее, идентичен с составом всей бинарной системы в целом. Соответственно этому состав жидкой фазы при точке парообразования аналогичен составу сложной бинарной системы. Однако в двухфазной области состав газовой и жидкой фаз в общем отличен от состава всей системы в целом. Даже бесконечно малые объемы жидкой фазы при точке конденсации и газа при точке парообразования обладают составом, отличным от состава газа при течке конденсации и жидкости при точке парообразования.

При низких температурах кривые точки конденсации и точки парообразования качественно вполне аналогичны кривым чистых компонентов, т. е. с повышением температуры объемы при точке конденсации уменьшаются, а при точке парообразования увеличиваются. Однако с приближением к критической температуре появляются значительные и важные различия. Сама критическая точка уже играет другую роль. Для чистых веществ она представляет одновременно состояние, при котором газовая и жидкая фазы имеют одинаково интенсивные свойства, а также самую высокую температуру и давление, возможные при сосуществовании двух фаз. Для бинарных и многокампонентных систем критическая точка определяется лишь одинаково интенсивными свойствами газовой и жидкой фаз. Эта новая черта становится ясной, если проследить внимательно соотношение р-v-Т вблизи критической области.

2.5. Поведение бинарных систем в критической области; ретроградные явления. На фиг. 7 приведена диаграмма зависимости давление-объем для типичного ряда изотерм многокомпонентных углеводородных систем в области критической точки. Точки конденсации нанесены на прерывистой кривой, а точки

парообразования - на сплошной. Основной критерий для критической точки - одинаково интенсивные свойства газовой и жидкой фаз. Этому условию соответствует, очевидно, пересечение кривых точки конденсации и точки парообразования. Отсюда критическая точка находится в G.

Кривые точки парообразования имеют максимум Р\ Отсюда давление в критической точке Р (С) не самое большое, возмож ное для сосуществования двух фаз. Очевидно, при небольшом уменьшении давления ниже и температуре Т2 для Р появляется газовая фаза, которая находится в равновесии с жидкой при давлении, превышающем Р (С). Фактически такое состояние наблюдается во всей области, ограни* ченной ЛРСА.

Необходимо отметить, что температура изотермы С, Те ниже максимума, при котором возможна двухфазная область. Эта температура определяется касательной к кривой точки конденсации в

Здесь образуется область, в которой могут сосуществовать две фазы даже при температурах, превышающих температуру в точке С. Эта область, ограниченная CPBG, также не имеет аналогии в

фазовых диаграммах для однокомпонентных систем. Для того, чтобы представить себе происходящие явления в этих, очевидно, аномальных областях, необходимо сосредоточить внимание на изобаре EF. Так как Е и F лежат на кривой точек парообразования, то смесь в этих точках представляет полностью жидкую фазу, а в прохмежутке находится двухфазная .область. Отсюда при повышении температуры свыше Т должна наступить газовая фаза. Если бы это нормальное поведение продолжалось с ростом температуры до Гз, количество газовой фазы непрерывно возрастало бы. Но F является также и точкой кипения. Следовательно, по достижении Гз газовая фаза не может дольше существовать. Роет газовой фазы от Е До Е должен был прекратиться лде-то при промежуточной температуре.

Удельный оъем

Фиг. 7. Типовые изотермы углеводородных смесей вблизи критической области.

1 - кривая точек парообразования; 2-кривая точек

конденсации.

Эта точка Т иногда упоминается как «крикондентерм».

Не только изобары или изотермы демонстрируют ретроградное поведение. Любая линия в области общей ретроградной фазы с монотонно меняющейся основной переменной имеет на диаграмме ретроградный отрезок.

Отсюда и вплоть до Гз газовая фаза постепенно уменьшалась и, наконец, полностью исчезла при Гз, т. е. у точки F,

Подобное поведение названо «ретроградным», так как оно прямо противоположно наблюдаемому процессу в однокомпонентных системах, а при низких температурах - дале в многокомпонентных смесях. Весь процесс перехода от Е до F обозначается как «изобарное ретроградное испарение», хотя истинные ретроградные явления возникают лишь в части этого пути. Аналогичное ретроградное явление прсисходит в пределах области, ограниченной СТВС. Здесь, например, при прохождении линии изотермы Ш повышение давления сверх точки конденсации прежде всего ведет к конденсации жидкости. Жидкая фаза не увеличивается по всей линии. Так как Н есть также и точка конденсации, то образование жидкости должно прекратиться где-то между I и Н, а затем при дальнейшем росте давления жидкая фаза должна сокращаться и, наконец, исчезнуть по достижении Н.

Этот процесс является ретроградным, если его сравнить с более распространенным явлением, при котором конденсация жидкой фазы продолжается с повышением давления. Весь процесс прохождения от / до Я назван «изотермической ретроградной конденсацией» хотя ретроградное явление ограничено здесь липш частью линии Ш.

Диаграмма р-v-Т на фиг. 7 является типичной для многих ретроградных явлений. Однако она не ставит уникальных условий, при которых возникают эти явления. Так, например, на фиг. 8 даны другие условия, которые удобно изобразить графиками зависимости давления от температуры. Для большей наглядности на фиг. 8 нанесены лишь кривые точек конденсации и точек парообразования, ограничивающие двухфазную область. Для чистых компонентов эти две кривые сливаются в единую, лежащую в плоскости зависимости р-Т, и дают характеристику упругости пара чистого углеводорода (фиг. 5).

На фиг. 8, а приведена диаграмма р-Т, аналогичная фиг. 7, где критическая точка С расположена между точками максимального давления и максимальной температуры F. В области ВСТВ возникают процессы изотермической ретроградной конденсации, а в области ЛСРЛ - процессы изобарического ретроградного иапарения.

На фиг. 8, б критическая точка С существует при давлении ниже и Т/ которые расположены на кривой точек парообразования. Для этого случая область СВТС включает линии изотермического ретроградного испарения, АСТРА ограничивает линии изобарического ретроградного испарения.