Определение констант фазового равновесия по давлению схождения

Метод определения констант фазового равновесия по дав­лению схождения -один из наиболее известных, получивших широкое распространение в инженерной практике как в нашей стране, так и за рубежом. Несмотря на то что этот метод эмпи­рический, его использование во многих случаях дает положи­тельные результаты.

Метод основан на хорошо известном факте схождения кон­стант равновесия компонентов легких парафиновых бинарных углеводородных смесей к единице при критическом давлении и данной температуре смеси. Константы равновесия многоком­понентных смесей сходятся к единице при критическом давлении только при критической температуре смеси. Как уже упоми­налось, если температура смеси отличается от критической, давление, при котором константы равновесия сходятся к еди­нице, не является реальным, так как многокомпонентная смесь переходит из двухфазного парожидкостного состояния в одно­фазное при давлении, меньшем давления схождения констант равновесия к единице. Константы равновесия имеют действи­тельные физические значения лишь до давления перехода из двухфазного в однофазное состояние. Поэтому давление, при котором константы равновесия многокомпонентной смеси при температуре, отличной от критической, сходятся к единице, на­зывается кажущимся давлением схождения.

Метод определения констант равновесия по давлению схож­дения основан на экспериментально проверенном Хенсоном и Брауком предположении о том, что константы равновесия ком­понентов, входящих в состав различных смесей, равны, если рав­ны давления, температуры и давления схождения этих смесей.

Таким образом, константа равновесия компонента — функ­ция давления, температуры и давления схождения, определя­ющего влияние фазовых составов системы на константы рав­новесия компонентов. Несмотря на то, что давление схождения есть функция компонентного состава обеих равновесных фаз, на практике принимают, что оно определяется или составом ис­ходной смеси, или составом жидкой фазы при данном давлении.

Если известна молекулярная масса М_с7+ и плотность ос­татка _с7+, давление схождения р_сх (в МПа) приближенно можно рассчитать по следующим формулам.

При 120М_с7+_с7+200 (IV.39) При 90М_с7+_с7+<120 (IV.40)

По известному составу жидкой фазы давление схождения (в МПа) можно определить по формуле (IV.41)

где ; ; a₁=0,12258886; a₂=1,225988; a₃=-0,12539303; a₄=1,1242308; Т - температура, К; M_С2+ - средневзвешенная молекулярная масса гипотетического компонента этан плюс вышекипящие. Среднеквадратическая погрешность аппроксимации выражения р_сх=f(M_С2+, Т) составляет 0,103, коэффициент множественной корреляции равен 0,96.

, , (IV.42)

где M_i — молекулярная масса i-го компонента; g_i — массовая доля i-ro компонента в псевдокомпоненте С₂₊.

Рассчитав каким-либо способом давление схождения смеси и задавшись значениями давления и температуры, константы фазового равновесия углеводородов и азота находят по табли­цам констант равновесия СевКавНИИГаза [8] или по атласу констант Американской ассоциации газобензинового производ­ства NGAA.

Константы равновесия углекислого газа и сероводорода можно определить следующим образом: К_CО2 = (К_СН4К_С2Н6)^1/2. (IV.43)

где К_СН4, К_С2Н6 определяются по атласу констант или по таб­лицам;

(IV.44)

где ; ; a₁=0,0016766885; a₂=0,98823311; a₃=1,0331174; a₄=-0,897710^-3.

Константу равновесия остатка K_с7+ или К_C8+ можно опре­делить по формуле, зная молекулярную массу M_C7+ или М_С5+ и его относительную плотность _C7+ или _C5+: (IV.45)

где при n5