Файл: Равич М.И. Водно-солевые системы при повышенных температурах и давлениях.pdf

ресекает кривую трехфазного равновесия при самой низкой тем-

новесия температуры увеличиваются. Следовательно, параметры, соответствующие точке Q, определяются точкой пересечения именно этой, 30,3%-ной, изоконцентраты с кривой трехфазного равно­ весия.

3,8

Н 2 0 и N a 2 C 0 3 — Н 2 0 3 . Путем интерполяции полученных данных (изоконцентратных разрезов поверхности, ограничивающей верх­ нюю двухфазную область) были построены изотермические и изо­ барические разрезы верхней двухфазной области в виде проекций на плоскости р—х и t—х. Экспериментальные точки этих разре­ зов (точки максимума на изотермических разрезах и минимума на изобарических разрезах) определяют начало хода критической кривой, исходящей из точки Q и заканчивающейся в гипотетической критической точке соли в отсутствие воды.

Большой интерес представляют результаты определений раство­ римости солей 2-го типа Na2 S04 , K2 S04 , Li2 S04 , Na2 C03 и KLiS04 во флюидной фазе. Растворимость солей во флюидной фазе иссле­ довалась методами определения величин падения давления при растворении кристаллической соли в зависимости от концентра­

Часть полученных кривых указанной зависимости представлена на рис. 75, 76. По точкам пересечения наклонной и горизонтальной ветвей построены изотермы и изобары растворимости исследован­ ных солей во флюидной фазе (рис. 77—86).

Данные по растворимости солей во флюидной фазе, получен­ ные методами кривых р—v и t—v, также изображенные на' рис. 77—86, хорошо согласуются с результатами основного метода, использованного для определений растворимости во флюидной фазе. В данном случае рассматривается растворимость солей в надкритической флюидной фазе, следовательно, рассматривается не трехфазное, а двухфазное равновесие соль—флюид, и раство­ римость соли определяется не только температурой, но и давле­ нием.

На рис. 77—81 приведены различные изотермы зависимости растворимости соли во флюидной фазе от давления (проекция на плоскость р—х).

Наиболее характерной особенностью растворимости солей во флюидной фазе является возрастание растворимости с увеличецием давления, достигающее в некоторых областях огромной величины.

в результате гидролиза соды, из одной фазыв-другую, строго говоря, не явля­

система.

99

особенности превосходящих ее, растворимость солей возрастает на несколько порядков.

Огромное увеличение растворимости во флюидной фазе с уве­ личением давления при температурах, близких и превышающих критическую температуру воды от небольших долей процента до десятков процентов с образованием высококонцентрированных растворов, было обнаружено нами и в других изученных системах.

Растворимость рассматриваемых солей в надкритической воде (выше 374° С) при относительно невысоких давлениях нами не исследовалась, и на основании экспериментов мы могли только констатировать, что в этой области растворимость очень мала. Но именно эта область высоких температур и относительно не­ высоких давлений является чрезвычайно важной для теплотех­ ники в связи с выяснением процессов уноса растворенных солей с паром в паросиловых установках.

Был произведен большой комплекс исследований раствори­ мости солей в водяном паре при температурах 550—600° С и дав-

р,пГ/смг /500

100

Ю 20 Z0 40

NaC03 , вес. %

р, кГ/см2

2200

1800

1400

W00

ООО

200 \-

МасштаВ н - н w Вес. "/„ K2 SD4

и свойства насыщенных растворов почти не отличаются от свойств чистой воды (растворителя).

Ряд физико-химических свойств чистой воды, таких, как плот­ ность d, диэлектрическая проницаемость е, ионное произведение Kw, в настоящее время хорошо изучены до очень высоких парамет­ ров [23,82—87]. Исходя из изменений свойств (d, е) чистой воды, связанных с ее высокой сжимаемостью при исследованных темпе­ ратурах, авторами упомянутых выше исследований хорошо объяс­ нено наблюдаемое явление большого увеличения растворимости соли с увеличением давления.

показали, что при той же температуре 400° С и дальнейшем увели­ чении давления растворимость Na2 S04 продолжает быстро воз­ растать и при давлении 1000 кГ/см2 величина ее доходит до 30 вес. %. Таким образом, при повышении давления от 300 до 1000 кГ/см2 растворимость сульфата натрия возрастает на 4 порядка и в резуль­ тате получается уже концентрированный раствор.

Установленный нами факт сильного увеличения растворимости с повышением давления представляет большой интерес, так как показывает, что такие соли, как сульфаты, растворимость которых при высоких температурах, но относительно низких давлениях ничтожна, могут играть значительную роль в гидротермальных процессах как в природных условиях, так и в технике.

Для объяснения отмеченного нами влияния давления на раство­ римость солей во флюидной фазе с образованием концентрирован­ ных растворов большое значение должны иметь данные по объемным свойствам (плотности и вычисляемых из нее величин) водно-солевых растворов в большом диапазоне изменений температур, давлений

иконцентраций. Хотя некоторые исследования в этом направлении

ипроводились [38, 88—96], однако систематических сведений по­ лучено очень мало и почти совсем нет данных о плотностях флюид­ ных водно-солевых растворов [97, 98].

Нам казалось поэтому интересным сообщить в настоящей книге (см. главу VI) о тех результатах, которые были получены при наших экспериментальных определениях, плотности флюидных растворов сульфата калия в широких пределах изменения кон-

102

центрации в температурном интервале 300—500° С при давлениях, доходящих до 1500 кГ/см2.

Другой характерной особенностью растворимости солей во флюидной фазе является форма изотерм растворимости, опреде­ ляющая характер зависимости растворимости от давления при определенных температурах. При относительно низких темпера­

во флюидной фазе (рис. 77—81) имеют нормальный вид (слабая выпуклость к. оси концентраций), показывающий, что с повыше­ нием давления растворимость солей возрастает сначала быстро,

р, кГ/см*

3 — д в у х ф а з н о е равновесие (два раствора); числа у кривых — температура, "С

103