Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Расчет фазовых равновесий углеводородных смесей




 

Так как экспериментальный способ изучения газоконденсат­ных характеристик, являющийся основным при исследовании фазовых превращений углеводородов, трудоемок и требует мно­го времени (для этого используется сложная аппаратура вы­сокого давления), большое внимание уделяется развитию рас­четных методов оценки этих характеристик.

Вследствие большого многообразия состава газоконденсат­ных систем, отдельные составляющие которых кипят при ши­роком диапазоне температур, создать аналитически строгие рас­четные методы построения газоконденсатных характеристик чрезвычайно сложно. Поэтому для прогнозирования фазовых превращений углеводородов при проектировании разработки газоконденсатных и газонефтяных месторождений и процессов переработки газа и конденсата используются приближенные методы расчета.

Расчетные методы оценки фазового состояния углеводородов основаны на законе Дальтона—Рауля pyi = xiQi, (IV. 8)

где р - общее давление смеси; yi и xi —молярные концентра­ции (доли) компонентов в паровой и жидкой фазах; Qi — дав­ление насыщенных паров компонентов смеси в чистом виде; руi — парциальное давление i-ro компонента в паровой фазе; xiQi -парциальное давление того же компонента в жидкой фазе.

Очевидно, что ; . Здесь n'i и n"i - число молей i-ro компонента соответственно в газовой и жидкой фазах; m — общее число компонентов.

Из уравнения равновесия (IV.8) следует, что углеводороды между фазами двухфазной равновесной системы распределя­ются в соответствии с давлением паров углеводородов и их мольными концентрациями.

При нарушении равновесия в системе вследствие изменения температуры или давления начинается перераспределение угле­водородов между фазами. Это происходит до тех пор, пока парциальные давления каждого компонента в газе и жидкости не сравняются.

Углеводороды, имеющие при данной температуре давление насыщенных паров большее, чем общее давление в системе, бу­дут иметь и более высокую концентрацию в паровой фазе, чем в жидкой; и наоборот. Таков смысл уравнения (IV.8).

Используя закон Дальтона — Рауля, зная температуру и дав­ление, при которых находится смесь, по концентрации компо­нента в одной фазе можно определить ее концентрацию в дру­гой.

Действительно, пусть дан состав жидкой фазы x1+x2+...+xm=1, где x1, х2,..., хm - молярная концентрация соответствующих компонентов, доли единицы;

Пусть давление насыщенных паров компонентов при данной, температуре равно Q1, Q2,..., Qm. Давление паров такой смеси по закону Рауля

р=р12+…+рm=x1Q1+ x2Q2+...+xmQm

или (IV.9)

где p1, p2,..., рm — парциальное давление компонентов в жидкой фазе.

Уравнение (IV.9) называется уравнением начала однократ­ного (контактного) испарения. Очевидно, что оно характери­зует давление, когда кипит смесь при данной температуре (тем­пература учитывается в уравнении (IV.9) в скрытом виде, так как она влияет на давление насыщенных паров компонен­тов Qi. Таким образом, при данном составе смеси р и t — дав­ление и температура кипения (парообразования).

По закону Дальтона—Рауля при равновесии фаз для каж­дого компонента будет справедливо соотношение (IV.8), т. е. после определения давления паров жидкой смеси р можно оп­ределить концентрацию всех компонентов в равновесной паро­вой фазе по уравнению (IV.8): . (IV.10)

Если же известен состав паровой фазы, то состав жидко­сти, находящейся в контакте с газом, можно также определить, используя закон Дальтона-Рауля.

Пусть дан состав паровой фазы смеси y1+y2+...+ym=1, где у1, y2, …, ym — молярная концентрация углеводородов в газовой фазе, доли единицы.

Определить общее давление в системе, как в предыдущем примере, нельзя, так как не известен состав жидкой фазы. Дав­ление паров смеси по данным состава паровой фазы можно найти, исходя из следующего.

Для каждого компонента напишем y1p=x1Q1; ;

y2p=x2Q2; и т.д.. (IV.11).

Суммируя концентрации компонентов в жидкой фазе, по­лучим

(IV-12)

Отсюда, если известен состав паровой фазы, общее давление паров в смеси

(IV-13)

Определив по этой формуле давления паров смеси р, кон­центрацию компонентов в жидкой фазе можно найти из соот­ношения (IV.14)

Уравнение (IV.13) называют уравнением конца однократ­ного испарения или уравнением начала однократной конденса­ции. Очевидно, что оно характеризует давление насыщенных паров углеводородной смеси при данной температуре.

Уравнения равновесия (IV.8), начала однократного испаре­ния (IV.9) и начала конденсации (IV.13) описывают поведение лишь простых углеводородных смесей при низких давлениях, (0,4—0,5 МПа). В практических условиях (на промыслах) ис­пользовать их затруднительно, так как они не учитывают влия­ние давления и состава смеси на давление паров углеводоро­дов, находящихся в смеси. Поэтому при практических расчетах используются константы фазовых равновесий или коэффици­енты распределения.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-07; Просмотров: 1750; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.