Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
Многие из приведенных в книге рисунков выполнены Г. Бушнеллом (C.W. Nofsinger Company). Программы для ЭВМ подготовлены студентами-выпускниками Ч.-Г. Ху-ангом, К. Роча, Л. Шелингом и Ш. Негабаном (его сле-
дует отметить особо), который также принимал участие в написании гл. 7.
Профессор Дж.О. Кон (Нотр-Дамский университет) рецензировал первый вариант рукописи; в соответствии с его замечаниями текст был существенным образом переработан. Позднее значительную помощь в работе над материалом, изложенным в первых шести главах, оказали проф. К. Джонстон (Техасский университет), проф. А. Майерс (Пенсильванский университет) и проф. Дж.П. О'Коннел (Университет шт. Флорида). Автор выражает глубокую признательность всем научным работникам и специалистам-практикам, а также Г. Френ-клину и К. Бенн за помощь при редактировании рукописи.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ УРАВНЕНИЙ
Как специалистам в области фазового равновесия, так и тем, кто только приступает к изучению данного вопроса, очевидным является многообразие принципов и методов оценки различных аспектов фазового равновесия. Лишь в очень редких случаях какой-либо один метод во всех отношениях превосходит другие. Это во многом затрудняет решение конкретных вопросов, но таково положение дел, из которого следует исходить. Тем не менее мы сочли возможным привести ряд рекомендаций, руководствуясь которыми можно, как правило, получить такие результаты, точность которых достаточна по крайней мере для начального этапа исследований.
1. Для нахождения уравнений РУТ жидкостей и газов следует использовать уравнение Соава или уравнение Пенга — Робинсона. При известных параметрах и возможности применять ЭВМ можно прибегнуть к уравнению Бенедикта — Уэбба — Старлинга.
2. Для определения фугитивностей следует применять уравнение Соава или уравнение Пенга — Робинсона. Для определения фугитивностей пара приемлемы либо 5-усеченное вириальное уравнение, либо корреляция Цо-нопулоса.
3. Для нахождения коэффициентов равновесия испарения углеводородов и сопутствующих неорганических газов следует использовать уравнение Соава или Пенга — Робинсона, а в некоторых случаях — модифицированное уравнение Чао — Сидера. Проверку по отдельным точкам следует проводить графическими методами ЫСРБА или АР1.
4. Для определения плотностей жидкостей в широких диапазонах Т и Р рекомендуется метод Томсона, Бробс-та и Ханкинсона; в тех случаях, если требуется согласованность со свойствами пара, например при расчетах процессов дистилляции, вполне пригодно уравнение Пенга — Робинсона.
5. Для осуществления корреляции коэффициентов активности двух- и многокомпонентных смесей следует прибегнуть к уравнениям Вильсона.
6. Для нахождения коэффициентов активности по методу групповых вкладов наиболее разработанным является метод иМРАС, а при наличии данных для обоих методов ему практически эквивалентен метод АБОС Метод параметра растворимости имеет лишь ограниченную применимость.
7. Для описания равновесия жидкость — жидкость,
как правило, вполне пригодно уравнение NRTL при an = 0,2, даже если известны лишь параметры бинарного взаимодействия; результаты его использования несколько улучшаются, если имеются некоторые данные о многокомпонентной смеси, позволяющие оценить параметры уравнения.
8. Для описания равновесия жидкость — расплав следует применять уравнение Шредера, лучше модифицированное путем введения коэффициентов активности, либо полученных экспериментально, либо выведенных исходя из структуры вещества.
9. Для описания химического равновесия вполне пригоден релаксационный метод, если число стехиометри-ческих уравнений не превышает шести или около того. При решении более сложных задач для минимизации энергии Гиббса необходима ЭВМ.
10. Отклонение энтальпии и энтропии от идеальности лучше всего можно описать при помощи метода Ли — Кеслера, однако, как правило, вполне допустимо использование более простых уравнений Соава или Пенга — Робинсона.
Рекомендации для представления равновесия пар — жидкость
Метод Чао — Сидера — Грейсона — Стрида. Этот метод пригоден для представления систем, насыщенных водородом, например при проектировании установок для гидроочистки и риформинг-установок. Он дает удовлетворительные результаты при проектировании оборудования для химической переработки легких и тяжелых нефтяных фракций и, как выяснилось, эффективен при расчетах систем синтетического топлива. Диапазон допустимых температур составляет от - 20 до 450 °С при давлении не выше 200 атм.
Уравнения Соава и Пенга — Робинсона. Чтобы точность результатов была максимальной, желательно располагать параметрами бинарного взаимодействия. В этом случае использование уравнений обеспечивает удовлетворительные результаты при проектировании установок по переработке газов, как не содержащих активных соединений серы, так и содержащих до 25% h2s (высокосернистых). При помощи этих уравнений можно прогнозировать фазовое поведение в критической области, хотя для самой критической точки расчеты несколько нестабильны. Результаты описания сме-
