Файл: Покровский, К. В. Термодинамика реальных газов применительно к нефтяным газам.pdf

ным. Из рассмотрения рис. 40 следует, что Для всех „петель“ максимальная температура выше критической, а давления схож­ дения Рс при данной температуре выше давлений точек росы каждой смеси.

Максимальную температуру системы иногда называют „крикондентермой“, а максимальное давление—„крйконденбарой“.

Диаграммы, включающие ортобарные кривые с построен­ ными внутри них кривыми влажностей, а также другими кри­ выми, определяющими параметры состояния двухфазной систе­

рения петли при данной концентрации смеси—отдаленностью критических точек компонентов друг от друга и их физико­ химическими свойствами.

Общий характер петель бинарных смесей указывает на подчинение и х . закону соответственных состояний, который для смесей углеводородов-гомологов один изавторов (С. Р. Колманян) предложил формулировать следующим образом: если смеси различных углеводородов-гомологов находятся в соот­ ветственных состояниях, то их пограничные кривые в приведен­ ных координатах должны быть одинаковы. ,

Параметрами соответственных состояний ортобарных кривых бинарных систем должны служить те величины, которые опре­ деляют характер и ширину петель, а именно: величины концен­ траций компонентов и степень отдаленности критических точек компонёнтов смеси друг от друга.

На основе анализа фазового поведения бинарных углеводо­ родных систем ею принимались в качестве параметров соот­ ветственных состояний весовая концентрация компонентов и величина отношения молекулярных весов второго компонента

к первому ^велФіина 8 = — j. Принятые параметры соответст­ венных состояний хорошо отображают Степень разнородности

1 0 1

9

кривых—„приведенных петель“, расширяющихся по мере уве­ личения 8.

Сравнение численных значений параметров приведенных петель должно производиться' по . степени расширения ветвей петель смесей, взятых при одних и тех же концентрациях компонентов и приведенном давлении смеси, в зависимости от состава системы (величины 8). Раздвижение ветвей приведен­ ных петель должно определяться с учетом концентрации ком­ понентов смеси и измеряться как разность (т — тпр), где т— приведенная температура петли при взятом значении тс, а тпр— приведенная температура кажущейся кривой упругости смеси при том же тс.

При этом т:Пр определяется по приведенным кривым уиругости углеводородов, составляющих смесь, интерполяцией по кажущемуся молекулярному весу смеси.

Таким образом, общность поведения бинарных систем угле­ водородов может быть выражена диаграммами приведенных петель в координатах тс, т и (t — тпр), 8, по которым можно сранивать фазовые диаграммы различных систем углеводороров как в качественном, так и в количественном отношении.

Для бинарных систем легких нормальных парафинов от С2 до С7 для значений 8 от 1 до 3,4. С. Р. Колманян были пост­ роены диаграммы приведенных петель при трех весовых кон­

поляцией приведенные петли также для неизученных бинарных систем легких нормальных парафинов (пунктирные кривые на рис.-41).

Как указывалось выше, параметры критических точек бинар­ ных систем изменяются при изменении концентрации компо­ нентов, и геометрическое место критических точек системы называется огибающей ее фазовых диаграмм.

Вид огибающей определяется составом системы, и для бинарных систем, состоящих из углеводородов одного гомоло­ гического ряда, огибающие представляют собой семейство аналогичных кривых, повышающихся тем больше, чем более отдалены друг от друга критические точки компонентов, сос­ тавляющих смесь.

102

Рис. 41 б

/

1,15 t

Рис. 41 в

\

Рис. 42. Зависимость разности (т—тпр) бинарных смесей нормальных парафинов от параметров л и о для ^= 0 ,5

Д0.6.

Величина отклонения критического давления смеси от средне­ весового критического давления ее компонентов ДРК= Р к —

— £gi Ркі возрастает с увеличением разнородности масс в смеси, достигая максимального значения ДЯкмакспри весовом составе

системы около 50% (рис. 43).

же автором, для бинарных систем легких нормальных парафинопочти одинакова и может быть изображена одной параболи­ ческой кривой, имеющей максимум при g-^0,50 (см. прилом жение № 14а).

Отметив, что значение ДРкшксззвисит рт степени различия

компонентов и их критических давлений, тем ' же автором ‘были вычислены величины относительного повышения крити­ ческого давления (ДЯмакс) : (ЯКа—критическое давление второго компонента) и представлены в виде графика зависи­ мости этих величин от значений 8 (см. приложение № 14 с). Этот график показал закономерное возрастание величины (Дамане) : Рк, четырнадцати бинарных систем нормальных пара­

финов, включая и \системы с метаном, по мере увеличения 8. Необходимо отметить, что при этом критическое давление тметана было принято по экстраполированной кривой крити­ ческих точек нормальных парафинов равным 57,8 ата.

. 1 0 7

Как известно, критическая температура бинарйой системы: несколько меньше средневесовой критической температуры компонентов смеси, и отклонение первой от второй возрастает по мере увеличения качественной и количественной разнород­ ности смеси. Поэтому автором был построен еще график зависимости относительного изменения критической темпера­

ческие температуры для первого и второго компонентов смеси и самой системы) от весового состава системы и величины о (см. приложение № 14Б).

Эти три обобщенных графика критических точек указывают на общую закономерность изменения критических параметров бинарных систем нормальных парафинов. По этим графикам нетрудно определить критическое давление и температуру заданного весового состава бинарной смеси углеводородов того же гомологического ряда.

13. О КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ

До сих пор не разработана теория, которая могла бы пред­ определять для заданной многокомпонентно!) системы ее критические параметры Рк и Тк. Можно утверждать только*

единую для всех них» критическую точку, определяемую кри­

где /те, и g i—мольные и весовые концентрации компонентов. Для более точного определения величины Тк разработано

несколько эмпирических правил. Все они фактически описы­ вают лишь те результаты экспериментов, по которым они были выведены и не могут считаться достаточно надежными приме­ нительно к Любым системам.

Для систем с доминирующим содержанием метана, каковые •называются метановыми системами, можно предложить следую­ щий ориентировочный метод нахождения критической темпера^ туры системы. Последняя вычисляется по формуле:

где Ткт—среднемольная критическая температура:

108

Тип—средневесовая критическая температура:

Т к в = S g i Т к,;

коэффициент, определяемый по графику (рис. 44), величина

7 находится в зависимости от абсциссы —1— — .

Рис. 44. Зависимость коэффициента 7-бинариых

m 1 X щ

смесей нормальных парафинов от величины -------

14.МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ СМЕСИ

Впредыдущем разделе мы подробно остановились на рас­ смотрении свойств ортобарных кривых бинарных систем потому, что эти свойства присущи и многокомпонентным системам, в

'особенности, если низкокипящий компонент у них превалирует'. Такими системами являются природные газы, в которых моль­ ное содержание метана составляет 0,9—0,95.

Огибающие ортобарных. кривых многокомпонентных смесей имеют форму, аналогичную форме таких же кривых в бинарных системах. Ввиду этого последние часто используются для определения огибающих для многокомпонентных смесей путем условного приведения их к эквивалентным бинарным.

В качестве первого компонента принимается углеводород с наибольшим его содержанием в приводимой смеси (в естест­ венных газах—метан), в качестве второго—такой воображаемый углеводород, который вместе с первым компонентом должен

1С9