Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
- / Н_С8Н18 _
1 1 1 1 I I I I I I ! I I I I I l i I I I
700
50
20
5
I 10
3QQ°F ОТ ^Уравне! ше Ван -дер-Ва альса
250 ZOO Л /У /7 l
if ЧУров 1ение СОй 60 Уравненс ч. Кнапт е Харм 1 и Соа енса-за
100F{
Насы цение !! Уравне -ше Харме нса-Кнс inna Насьи цешеч Уравнеш ^Ван-дер Ваальса
J_lt_
001
0,1
0,2
0,5 7 V, л I моль
10
Рис. 1.19. Изотермы, рассчитанные для диоксида серы по уравнениям Харменса — Кнаппа, Соава и Ван-дер-Ваальса при 250 °F и истинная кривая насыщения.
Примечание. При решении задачи 3.26 получены следующие значения давлений и объема насыщения:
Истинные значения Значения, рассчитанные по уравнению Ван-дер-Ваальса Соава
Харменса — Кнаппа
Р 41,1
54,6
41,96
41,98
ни, Kvap
0,063 0,516
0,0765 0,258 0,0756 0,5187 0,0597 0,4826
62 Глава 1
Стандартная форма уравнения: р _ КТ аа
(1)
У-Ь У(У+Ь) Параметры:
а = 0,42747 Л2 Г3/Рс, (2)
Ь = 0,08664ДГс/Рс, (3)
а = [1 + (0,48508 + 1,55171 ш - 0,15613а>2)(1 - 7?'5)]2, (4)
а = 1,202 ехр(- 0,30288 7» для водорода [315], (5)
А = ааР/Я2Т2 = 0,42747 «/v Г2, (6)
В = ЪР/КТ = 0,08664Л/7Л, (7)
Уравнение в виде полинома:
К3 - — V2 + v* - ЬКТ - РЬ2)У - — = 0, Р Р Р
г* - г2 + (А - В - В2)г - АВ = 0. Частично приведенное уравнение (см. пример 1.16):
(8) (9)
Рг
ЗТг
3,8473 а
Уг- 0,2599 К-(Кг + 0,2599) Смеси:
аа = 22-ИЛ'(«*)</. 6 = Х^Л,
В = 2>,д.
Параметры перекрестных взаимодействий:
(аа)ц = (1 - ки)у/(аа)1(ааЪ, (15)
параметры А:,; даны в табл. 1.12. (16)
ату = 0 для пар углеводородов и водорода. (17)
Коэффициенты фугитивности приведены в табл. 3.3 и 3.4. Уравнения для остаточных свойств — в табл. 11.3.
(10)
В примере 1.16 показано воздействие ацентрического коэффициента на форму приведенных изотерм и проведено сравнение данного уравнения с уравнением Редлиха— Квонга, а на рис. 1.19 уравнение Соава сравнивается с другими уравнениями состояния.
Для некоторых смесей правила усреднения совпадают с правилами усреднения для уравнения Редлиха — Квонга, причем параметр перекрестных взаимодействий имеет следующий вид:
аи = (1 - kij)Va?aj.
(1.124)
Для веществ с ярко выраженной полярностью, таких, как вода, спирты и т. д., Соав [653] предложил следующую модификацию уравнения:
а = 1 + (1 - Тг)(тп + пТг),
(1.125)
где тип — параметры, которые следует вычислять исходя из экспериментальных данных о давлении паров каждого чистого вещества. Упрощенная методика оценки этих параметров описана Соавом [653, 654]. Чтобы это можно было применить к смесям, необходимы два параметра бинарного взаимодействия:
аи = 0,5{а{ + а^(1 - Си), bij^OXbi + bjXl-Dy), а = lz^^-fl/fl,-, Ъ = l.l.yiyjbibj.
(1.126) (1.127) (1.128) (1.129)
В настоящей работе отсутствует обобщение этих параметров взаимодействия. Однако авторами работы [277] получены некоторые величины для высокосернистого природного газа.
1.5.7. Уравнение Пенга — Робинсона. При разработке
нового двухпараметрического уравнения состояния, включающего параметр объема в третьей степени (см. табл. 1.13), Пенг и Робинсон [545] ставили перед собой следующие задачи.
1. Выразить параметры через Тс, Рс и ацентрический коэффициент.
2. Повысить точность уравнения для области вблизи критической точки, особенно при расчетах г* и плотностей жидкости.
3. Вводить в правила усреднения свойств не более одного параметра бинарного взаимодействия, который не должен зависеть от температуры, давления и состава смеси.
4. Обеспечить пригодность уравнения для любых расчетов жидкостных характеристик при переработке природного газа.
Пенг и Робинсон предложили уравнение следующего вида:
RT
Р =
а(Т)
У-Ь У(У + Ь) + Ь(У - Ь)
RT
а(Т)
Vі + 2bV-b2
В критической точке а(Тс) = 0Л5724Я2Т2/РС, Ь(ТС) = 0.07780ЯГС/РС, zr = 0,307.
(1.130)
(1.131) (1.132) (1.133)
При других значениях температуры параметр а(Т) изменяют следующим образом:
а(Т) = а(Тс)а(Тг, о),
(1.134)
Таблица 1.11. Уравнение Соава (коэффициенты Грабоски и Дауберта)
(П) (12) (13) (14)
Уравнение состояния 63
Таблица 1.12. Параметры бинарного взаимодействия для уравнения Соава [315]
1. Корреляции, выраженные через абсолютные разности параметров растворимости углеводородов, 6нс и неорганических газов
Газ ки
H2S 0,0178 + 0,024416нс - 8,801
С02 0,1294 - 0,029216нс - 7,121 - 0,02221бНс - 7,1212 N2 - 0,0836 + 0,1055 16нс - 4,441 - 0,0100 16Нс - 4,4412
Для С02 и углеводородов в работе [279] найдено: log*:,; = -0,8849 - 0,2145сонс 16НС - 7,121.
2. Непосредственный расчет величин из результатов, полученных при измерении парожидкостного равновесия
H2S со2 N2 СО
Н28 _ 0,102 0,140 _
со2 0,102 — -0,022 -0,064
0,140 -0,022 0,046
СО — -0,064 0,046 —
Метан 0,0850 0,0973 0,0319 0,03
Этан 0,0829 0,1346 0,0388 0,00
н-Пропан 0,0831 0,1018 0,0807 0,02
2-Метилпропан 0,0523 0,1358 0,1357 —
н-Бутан 0,0609 0,1474 0,1007 —
2-Метилбутан 0,1262 — —
н-Пентан 0,0697 0,1278 — —
н-Гексан — — 0,1444 —
н-Гептан 0,0737 0,1136 — —
н-Октан — — 0,10
