Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица П.4. Характеристики уравнений (П.6) — (11.10)
Характеристики
Уравнения
(II.6)
(11-7)
(II.8)
(11.9)
(11.10)
Число экспериментальных
точек, по которым соста-
влено уравнение ....
16
60
21
55
74
Интервалы изменения пере-
менных, к которым отно-
сятся экспериментальные
данные:
/,0C ........
160—200
160—215
160—215
—
160—220
рсм, г/см3......
0,2-0,9
—
—
—
—
/,..........
—
3-5
3—5
3—5
3—5
W..........
0-1,5
0-1,5
0—1,5
0—1,5
0—1,5
P*, МПа.......
—
—
10-40
17-50
0,993
0,996
„ 0,983
0,990
0,971
CT..........
0,07
0,775
0,012
3,20C
0,014
МПа
г/см3
г/CM8
Уравнение (11.8) выполняет не только вспомогательную роль, но и совместно с уравнениями (II.7) и (11.9) представляет самостоятельный интерес, так как для многих технологических целей [20—23] необходимы сведения о параметрах рассматриваемой системы при изменении фазового состояния.
Плотность смеси в однофазной области (жидкость) рж можно вычислить по уравнению:
рж= 10-3-8,928/— 10-3-2,912/2 + І0-4-2,5738РЧ- І0"5-I.466IP2 —
— 0,2565L + 10-2-2,085L2 — 10-2-1,246Г + 10-3-3,587Г2 + 0,9066 (11.10)
Основные характеристики уравнения (11.10) приведены в табл. II.4.
Объемные соотношения жидкой и газовой фаз. Для многих технологических расчетов необходимо располагать сведениями о величине объемной доли жидкости ф* (в %) или газа в равновесной системе NH3—CO2—CO(NH2)2—H2O. Зная величину ф*, можно вычислить плотность, сжимаемость, модуль упругости каждой из фаз и газожидкостной смеси в целом.
На основе выполненных систематических измерений величины Ф* составлено [25] следующее обобщенное уравнение зависимости Ф* - t - Рсм - L - W:
Ф* = — 0,0165/4-63,9рсм+ 11,14LpCM + 5,9р2м —0,3L 4-0,6Г —2,4 (11.11)
Уравнение (11.11) получено по данным 85 опытов в следующих областях параметров: t = 170—210 °С; рсм = 0,3—0,9 г/см3; L = == 2—6; W = O-I. При этом гф = 0,992, оф = 2,59%.
Массовые соотношения жидкой и газовой фаз. Для вычисления массовой доли жидкости в равновесной системе ф* (в %) необходимо располагать сведениями о равновесных составах фаз.
Соответствующие экспериментальные данные (полученные, в основном, при W = 0) в виде констант равновесия реакций представлены в [26]. По этим же данным было составлено [27] уравнение зависимости -ф* — t — рсм — L (при W = 0):
ф* = -0,501/ + 0,40S7pCM 4- 0,0372/L 4- 22,2рсм —
— 44>9P«i+ 10,02L — 3,18L2 + 0,193L3+ 113,9 (11.12)
Для уравнения (11.12) ^ = 0,989; аф = 1,02%.
Однако для большинства распространенных в промышленности технологических схем характерны значения W > 0. В связи с недостаточным количеством сведений по составам фаз рассматриваемой системы при W > 0 величину Ip можно вычислить лишь приближенно. Предложены [27] следующие полуэмпирические методы.
При L = 2 величину гр1Г можно вычислить по уравнению ib -100 ООО-Ч>)(100-Фиг)
4V-100- (,_ЬОі2зо81Г)(100-ф) (ПЛЗ)
где гр — определяют по уравнению (11.12), а ср и qv — по уравнению (11.11).
При L 3,5 рекомендовано уравнение:
= 100 — (100 — ш^) -^їїі- (11.14)
Pw
где PnH3 — плотность чистого газообразного NH3, г/см3, при заданных значениях t и Pw; pxv — плотность газожидкостной смеси, г/см3.
В случае 2 <L <3,5 и i< 200 °С значения tyw легко определить графической интерполяцией расчетных данных, полученных при L = 2 и L 5г 3,5.
Плотности сосуществующих фаз. При изучении состояния системы NH3—CO2—CO(NH2)2—H2O в случае проведения опытов в статических условиях величина рсм, г/см3, выбирается независимой переменной. При заданном (постоянном) объеме автоклава величина рсм целиком определяется количеством загруженных исходных реагентов; в то же время рсы является функцией t, Р, L, W, если последние выбрать в качестве независимых переменных.
Зная величину рсм, можно вычислить плотности сосуществующих жидкой (рж) и газовой (р,) фаз, пользуясь соотношениями:
Ф
Рж=-7-Рсм (11.15)
Ч-
п — Рек (П.16)
100 —ф
Используя полученные экспериментальные данные [19] по зависимости P — t — рсм — L при W = O, а также наиболее
во
надежные литературные данные, авторы [27 ] составили следующее уравнение:
р*м=— 10-3•9,55Oi1 + 10-5-l,8335/2-f- 0,3110L — 10_2-3,4540L2 —
— 10-4-6,3340LP+10-6-1,5918/Р— 1,3357P-1+ 1.3996 ' (11.17)
Уравнение (11.17) получено по данным 64 измерений в интервалах t = 150—220 0C; P = 10—100 МПа, L = 2—6; при этом rp =
— 0,980, 0р = 0,019 г/см3. Этим же уравнением пользуются и для ориентировочной оценки значений р*^ в двухфазной области (жидкость—газ). Отметим, что выше были приведены также уравнения для вычисления ргр — на границе перехода из двухфазной области жидкость—газ в однофазную область — жидкость (П.8) и рж — в однофазной жидкостной области (11.10).
Диаграмма термодинамических свойств системы NH3—CO2 —СО (NHo)2—H2O. В результате обработки экспериментальных данных с использованием приведенных выше уравнений авторы [28] построили диаграммы, наглядно отображающие функциональную связь и закономерности изменений х*, cp*, ф* в двухфазной области жидкость—газ, а также Р* при различных значениях t, рсм, L, W. Одна из диаграмм изображена на рис. П.2. Она относится к представляющим наибольший практический интерес значениям LhW. Семейство х* —¦ кривых на диаграмме ограничено пределами изменения температуры t, для которых справедливо соответствующее расчетное уравнение. Поскольку функция х* — f (t) в интервале 190—21O0C проходит через максимум, в случае экстраполяции значения х* при t > 200 0C некоторая погрешность неизбежна. Прочие функции: ф* — t и ф* — /, — по-видимому, можно экстраполировать в пределах 10—20°. Следует отметить, что все кривые на диаграммах в области значения рсм < 0,3 получены путем экстраполяции.
