Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
жидкой фазы, чистого компонента а и чистого компонента w при температуре t системы, к к ал I к Г;
Qt , Qat и Qwt — соответственно удельные теплосодержания
паровой фазы, чистого компонента а и чистого компонента w при температуре t системы, ккал\кГ;
X и у — весовые доли HKK (компонента а) в жидкой и паровой фазах равновесной системы.
Соединяя все фигуративные точки жидких фаз, а также все фигуративные точки паровых фаз, получим кривые q = f{x)
и Q=/(y).
В дальнейшем условимся прямые, связывающие на каком-либо графике фигуративные точки равновесных фаз, называть
106
^, Q уккал/кГ р=пост
надали. Ноды на графиках изотерм и изобар распологаются (оризонтально, что позволяет легко находить точки равновесных фаз. Ноды на тепловой диаграмме располагаются под различным углом наклона к оси абсцисс.
Для удобства отыскания на і онловой диаграмме положений отдельных нод обычно тепловую диаграмму комбинируют с графиком изобар. На фиг. 31 пока-пню построении нод? — G, соот-in тствующих температуре tu
7. ПАРОЖИДКОСТНОЕ РАВНОВЕСИЕ ПРИ ВЫСОКИХ
ДАВЛЕНИЯХ
Если к нормальным растворам при сравнительно низких давлениях без особой погрешности можно применить'законы идеальных жидкостей, то с увеличением внешнего давления отклонение делается все более заметным, и при высоких давлениях применение к паровой фазе законов идеальных газов, а к равновесной жидкой фазе—законов идеальных жидкостей приводит и недопустимо большим ошибкам.
Опыт показывает, что для реальных равновесных парожид-костных систем можно сохранить вид всех уравнений, выведенных для идельных парожидкостных систем, если вместо давления P насыщенного пара компонента подставлять в эти уравнения фугитивность (летучесть) чистого данного компонента в жидком виде (/t*P), а вместо общего давления р системи — фугитивность чистого компонента в парообразном виде
if up), подсчитанные при давлении р и температуре t системы. Тогда уравнение (IV, 4) примет вид
Фиг. 31. Комбинированная диа-Л йЛ грамма q,Q—x,y и t~xtу.
a V-у і
Ж
(IV, 18)
константа фазового равновесия К\ будет равна:
K1
Xi
А р
А",
(IV, 19)
107
4
Ниже приводится пример подсчета значения константы равновесия.
Пример 8. (Заимствован [8]).
Подсчитать константу равновесия для н.-С5Н12 при общем давлении системы р = 10 ата и / ~ 150° С.
Решение. 1) По справочникам находим для н.-С5Н12:
Гкр = 198° С; Ркр = 33,3 ата;
Давление насыщенного пара при 150° С равно P = 15,5 ата. Удельный вес при / = 150° С и P — 15,5 ата 7 = 0,4604 Г\мл.
2) Определим f*
T 150 + 273 ЛЛ Гкр 198 + 273
і .¦
р 10
т. = ~ «-= 0,3
Ркр 33.3
п
Из фиг. 13 находим коэффициент активности А P — 0,83. Следовательно
р
= 0,83.р = 0,83.10 = 8,3 а/По.
3) Определим фугитивность жидкого HC5H32. если последний находится под давлением P собственных насыщеиых паров, т. е. f^, которая равно
фугитивность паров н.-С5Н12 при тех же условиях, т. е. f t^=/t"Pe Имеем:
T 150-4- 273 Л P 15,5 Л
С,9; ті--¦= -~ = 0,47.
Ткр 198 + 273 ' ' Ркр 33,3
Из фиг. 13 находим коэффициент активности Ap ^ QJb. Тогда
А,Р = Л"р = ^'0,75 - 15,5-0,75 « 11,65 ата.
л
4) Так как фактическое обшее давление системы р отличается от Р, то используем формулу
inJ^=y^lPpfL (IVi20)
p
Подсчитаем Уж:
Уж = — = л ^ — 157 млімоль *~ 0,156 л/моль.
Y 0,4604
Величина /? = 0,082
л-атм
моль • г/^ад
Тогда
(/*" )___0,156(10-15,5)
^.з ig Vt-p = —' v —— № 0,01082.
11,05 0,082(150 + 273)
Откуда Ztfp = 11,35.
108
H
ч.
5) Находим значение константы равновесия (по формуле 0V, 19)
yt, P
ч
Как видим, разница между Др иДр незначительна, поэтому этой разницей обычно пренебрегают и принимают
Л.жр=Лжр (IV, 21)
Значения констант фазового равновесия для ряда индивидуальных углеводородов приводятся в приложении (фиг. ї - Ю).
В случае использования констант равновесия для расчетов парожидкостного равновесия формулы (IV, 6), (IV, 7), (IV, 12) и (IV, 13) можно переписать в следующем виде:
Г
T
S K1 х[ = 1 (IV, 22)
S-A = I (IV, 23)
Ai
a3 — a8
у'= : (IV, 25)
8. СИСТЕМЫ ИЗ ВЗАИМНОНЕРАСТВОРИМЫХ КОМПОНЕНТОВ
Если в системе присутствуют два компонента EnZ практически взаимнонерастворимые, то в условиях парожидкостного равновесия будем иметь одну паровую и две жидкие фазы, причем общее давление системы P должно быть равно гумме давлений насыщенных ларов Pb и Pi обеих жидкостей, т. е.
P^PE+PZ. (JV, 26)
Так как компоненты в паровой фазе и в соответствующей жидкой фазе должны находиться в равновесии, то (считая, что ипровая фаза подчиняется законам идеальных газов):
Pz = py'jL = Pz (IV, 27)
P2=Py1=P2 (IV, 28)
109
Имея в виду уравнения (IV, 26 — IV, 28) и (И, 33) для случая парожидкостного равновесия, относительные содержания компонентов в пароЕОй фазе будут равны
G
P
M
M
P -М P. •M
(IV, 29)
где Gz и Ge — веса компонентов Z и E в паровой фазе.
Если, в условиях парожидкостного равновесия вес какого-либо компонента в паровой фазе меньше, чем то следует из уравнения (IV, 29,) это значит, что паровая фаза не нгсыщена этим компонентом. Это может иметь место только в случае, когда в системе отсутствует жидкая фаза данного компонента, Пусть, например, ненасыщенным является компонент Z. Тогда Рг<Рг, а /?Е = ЯЕ, следовательно
