Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Афанасьев А.И. -> "Технология переработки природного газа и конденсата" -> 30

Технология переработки природного газа и конденсата - Афанасьев А.И.

Афанасьев А.И., Бекиров Т.М., Барсук С.Д. Технология переработки природного газа и конденсата: Справочник — М.: Недра, 2002. — 517 c.
ISBN 5-8365-0107-6
Скачать (прямая ссылка): pererabotkaprirgaza2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 157 >> Следующая

Применение одного уравнения для описания паровой и жидкой фаз позволяет рассчитывать парожидкостное равновесие вплоть до давлений, близких к критическим.
Фазовое равновесие
пар - жидкость - жидкость
Природные газы обычно содержат воду и кроме того могут содержать метанол и гликоли, которые добавляются в процессе добычи и подготовки газа. Эти жидкости или их смеси имеют ограниченную растворимость в жидких углеводородах и поэтому может существовать вторая жидкая фаза, которую в общем будем называть водной, но в конкретном случае в зависимости от состава — водной, метанольной или гликоле-вой.
Для трехфазного равновесия уравнение (3.11) имеет следующий вид:
Ф. У, = Ф.*. = Ф. х, . (318>
W . „ , W
где X1 - мольная доля г компонента в водной фазе; ф, - коэффициент летучести і компонента в водной фазе. Уравнения материального баланса будут иметь вид
V+ 1 + W=I; (3.19)
Vy1 + Lx1 + Wx]v = Z1, , (3.20)
где W - мольная доля водной фазы.
К уравнению (3.13) добавляется еще одно* ~
2>Г=1- '' (3.21)
! = 1
Распределение компонентов между фазами может быть выражено через следующие константы фазового равновесия:
К]'1 =¦&.; " (3.22)
К™ =4-;' * . . 1 • і (3.23)
і,
102
K!w=^r- (3.24)
Комбинируя уравнение (3.20) с любыми двумя из трех (3.22), (3.23), (3.24), могут быть получены выражения для расчета составов фаз:
X, =
(3.25)
V / і / і w
VK1 + L + WK1 /K1
XW = —Т7Г,-2+7—77Г,-; (3.26)
У,
VK] w + lk)w'/k\w +w
V + L/к]'' + W/к) W
(3.27)
Выражения (3.25), (3.26), (3.27) получены при использовании уравнений (3.22), (3.23), но можно также использовать уравнение (3.24). Это зависит от того, какие константы равновесия определены. Для определения составов всех фаз и их количеств достаточно иметь два любых набора констант фазового равновесия.
В уравнениях (3.25), (3.26), (3.27), используя уравнение (3.19), можно исключить одну из величин V, L или W.
Решение приведенных уравнений с целью определения составов фаз и их числа производится методом последовательных приближений.
Другой способ расчета трехфазного равновесия заключается в последовательном расчете двухфазного равновесия. Например, сначала рассчитывается равновесие пар - углеводородная жидкость, затем пар - водная жидкость, после чего все повторяется. Расчет продолжается до тех пор, пока не установятся постоянные величины V, L, Wh составы фаз. Этот способ показал довольно быструю и надежную сходимость.
Из уравнений (3.18), (3.22), (3.23), (3.24) можно получить
К"=<?',/% ; (3-28)
<w=9>!; . , .,- (3.29)
К™=^/^. (3.30)
Для расчета коэффициентов летучести используются уравнения состояния. Наибольшее применение для расчета фазовых равновесий в смесях углеводородов получили уравнения
103
Бенедикта - Вебба - Рубина (БВР) [7], Старлинга - Хана [11], Соава [14], Пенга - Робинсона [17].
В настоящее время преимущество отдается двум последним, так как они значительно проще, более универсальны, легче поддаются модификации для включения неуглеводородных веществ и расчета трехфазного равновесия
Все указанные уравнения и их применение для расчета коэффициентов летучести и других свойств достаточно полно описаны в [6, 19]
Далее будет рассмотрено уравнение состояния Пател - Тея [18, 33], которое является обобщающим по отношению к уравнениям Соава и Пенга - Робинсона и за счет дополнительного параметра позволяет более точно предсказывать плотность тяжелых углеводородов и полярных компонентов
P= ---2-; (3 31)
ь - b v(v + Ь) + С (<7 - Ь) > .
a = aa(R%/pJ-a, .п} и7 п, (3 32)
ь = п„(ягк1> рч)\ ' '-ш н'е>- *ііЛ ¦ ' (ззз)
c = n,lRTlp pj; -' ^ '<<'.' ' (3 34)
a = (1+ Hl-^777^))2 ' (3 35)
Числовые коэффициенты Q„, Q.h, Qc определяются из следующих условий для критической точки:
=0; .і • , .-,а. >п.• г-> < » (3 36)
Э2Р
X • і ' » *
і V- 1 ', > ' W ' ' Г' і її
0; :ь, > с» f'5iiH 5 tf,.' ; < (3.37)
f .A s»
^iJk = ^ ' (3.38)
hp j
В результате получаем ' * f
Qr = 1-3^; (3.39)
0, = 3^ + 3(1-2^.)0^02 + 1-3^, , , , (3.40)
где Qb - наименьший положительный корень кубического уравнения
104
-(2-3C)^ +3C-C = O. (3.41)
Из уравнения (3.38) следует, что параметр С^с соответствует коэффициенту сжимаемости в критической точке (гкр). Однако в данном случае Cx является импирическим параметром, отличным от истинного zKp вещества.
В уравнении Соава величина ?г для всех веществ принята равной 0,3333, а в уравнении Пенга - Робинсона Cx= 0,3074. Если в уравнения (3.39), (3.40), (3.41) подставить Cx = 0,3333, то параметр с будет равен нулю, и уравнение (3.31) приводится к уравнению Соава, если С^с = 0,3074, то с = Ъ и уравнение (3.31) приводится к уравнению Пенга - Робинсона.
В уравнении Пател - Тея величины С,с для разных веществ разные и определяются совместно с величинами параметра F по экспериментальным значениям плотности и давления насыщенного пара чистых веществ.
Для неполярных веществ эти параметры могут быть рассчитаны из следующих уравнений:
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 157 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed