Фазовое состояние углеводородных систем
Теория к разделу
Фазовое состояние описывается законом Дальтона-Рауля. Согласно закону Дальтона (формула 6.1 ):
, (6.1)
, ,
где Pi – парциальное давление i-го компонента, входящего в газовую смесь;
Nyi – мольная доля газового i-го компонента в газовой фазе;
Р – общее давление системы.
Согласно закону Рауля (формулы 6.2 – 6.3 ):
, (6.2)
, (6.3)
, ,
где Pi – парциальное давление i-го компонента над жидкостью;
Nxi – мольная доля i-го компонента в жидкой фазе;
Рнас.пар.i – давление насыщенного пара i-го компонента;
Qi – упругость паров i-го компонента;
Q – упругость паров над жидкостью.
Приравняв правые части уравнений 6.1 и 6.2 или 6.1 и 6.3, получим закон Дальтона-Рауля (формулы 6.4 – 6.6 ):
, (6.4)
или
, (6.5)
. (6.6)
Расчет состояния равновесной газовой фазы
Типовая задача
Дан состав жидкой фазы ( Nxi, доли). Для заданной температуры ( t, °С) рассчитать равновесный состав газовой фазы ( Nyi ).
Дано:
Компонент, Vi
| Nxi, доли
| пропан (C3H8)
| 0, 09
| изобутан (i-C4H10)
| 0, 07
| н-бутан (n-C4H10)
| 0, 15
| изопентан (i-C5H12)
| 0, 17
| н-пентан (n-C5H12)
| 0, 07
| гексан (C6H14)
| 0, 45
| t = 25°C
Найти: Nyi.
Решение:
1) Давления насыщеных паров (упругости паров) углеводородов ( Qi ) при различных температурах определяем по таблице 6.1, используя метод линейной интерполяции:
QС3Н8 = 9, 480 атм;
Qi-С4Н10 = 3, 925 атм;
Qn-С4Н10 = 2, 432 атм;
Qi-С5Н12 = 0, 899 атм;
Qn-С5Н12 = 0, 672 атм;
QС6Н14 = 0, 197 атм.
2) Рассчитываем общее давление в системе по формуле ( 6.7 ):
, (6.7)
P = 0, 09 • 9, 48 + 0, 07 • 3, 925 + 0, 15 • 2, 432 + 0, 17 • 0, 899 +
+ 0, 07 • 0, 672 + 0, 45 • 0, 197= 1, 7813 атм.
3) Для расчета состава равновесной газовой фазы необходимо определить концентрацию каждого компонента в газовой фазе (формула 6.6 ):
,
NС3Н8 = 0, 09 • 9, 48 / 1, 7813= 0, 4790;
Ni-С4Н10 = 0, 07 • 3, 925 / 1, 7813 = 0, 1542;
Nn-С4Н10 = 0, 15 • 2, 432 / 1, 7813 = 0, 2048;
Ni-С5Н12 = 0, 17 • 0, 899 / 1, 7813 = 0, 0858;
Nn-С5Н120 = 0, 07 • 0, 672 / 1, 7813 = 0, 0264;
NС6Н14 = 0, 45 • 0, 197 / 1, 7813 = 0, 0498;
å Nyi = 0, 4790 + 0, 1542 + 0, 2048 + 0, 0858 + 0, 0264 + 0, 0498 = 1, 0000.
Таблица 6.1
Давление насыщенного пара легких углеводородов ( Q ), атм
Температура,
°С
| Углеводороды
| этан
| пропан
| изобутан
| n-бутан
| изопентан
| n-пентан
| гексан
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0, 0
| 24, 35
| 4, 87
| 1, 756
| 1, 043
| 0, 350
| 0, 215
| 0, 061
| 1, 1
| 25, 05
| 5, 00
| 1, 896
| 1, 085
| 0, 371
| 0, 259
| 0, 064
| 2, 2
| 25, 68
| 5, 14
| 1, 981
| 1, 127
| 0, 392
| 0, 273
| 0, 069
| 3, 3
| 26, 40
| 5, 27
| 1, 072
| 1, 169
| 0, 413
| 0, 287
| 0, 073
| 4, 4
| 27, 08
| 5, 41
| 2, 163
| 1, 218
| 0, 434
| 0, 301
| 0, 077
| 5, 6
|
| 5, 57
| 2, 253
| 1, 267
| 0, 455
| 0, 315
| 0, 081
| 6, 7
|
| 5, 71
| 2, 315
| 1, 323
| 0, 476
| 0, 320
| 0, 085
| 7, 8
|
| 5, 91
| 2, 435
| 1, 379
| 0, 497
| 0, 343
| 0, 090
| 8, 9
|
| 6, 09
| 2, 527
| 1, 435
| 0, 518
| 0, 357
| 0, 095
| 10, 0
|
| 6, 20
| 2, 618
| 1, 497
| 0, 539
| 0, 378
| 0, 100
| 11, 1
|
| 6, 49
| 2, 724
| 1, 562
| 0, 569
| 0, 399
| 0, 105
| 12, 2
|
| 6, 71
| 2, 800
| 1, 621
| 0, 581
| 0, 420
| 0, 111
| 13, 3
|
| 6, 93
| 2, 810
| 1, 686
| 0, 602
| 0, 441
| 0, 116
| 14, 4
|
| 7, 15
| 2, 980
| 1, 756
| 0, 623
| 0, 462
| 0, 122
| 15, 6
|
| 7, 39
| 3, 072
| 1, 826
| 0, 644
| 0, 483
| 0, 128
| 16, 7
|
| 7, 62
| 3, 166
| 1, 897
| 0, 672
| 0, 504
| 0, 135
| 17, 8
|
| 7, 97
| 3, 254
| 1, 966
| 0, 700
| 0, 525
| 0, 142
| 18, 9
|
| 8, 11
| 3, 316
| 2, 035
| 0, 728
| 0, 546
| 0, 150
| 20, 0
|
| 8, 35
| 3, 443
| 2, 105
| 0, 756
| 0, 567
| 0, 158
| 21, 1
|
| 8, 60
| 3, 549
| 2, 176
| 0, 784
| 0, 588
| 0, 166
| 22, 2
|
| 8, 85
| 3, 614
| 2, 246
| 0, 812
| 0, 609
| 0, 174
| 23, 3
|
| 9, 10
| 3, 758
| 2, 317
| 0, 847
| 0, 630
| 0, 183
| 24, 4
|
| 9, 35
| 3, 868
| 2, 394
| 0, 882
| 0, 658
| 0, 193
| 25, 6
|
| 9, 61
| 3, 982
| 2, 470
| 0, 917
| 0, 686
| 0, 202
| 26, 7
|
| 9, 88
| 4, 10
| 2, 547
| 0, 959
| 0, 714
| 0, 213
| 27, 8
|
| 10, 15
| 4, 22
| 2, 621
| 1, 001
| 0, 742
| 0, 225
| 28, 9
|
| 10, 43
| 4, 34
| 2, 708
| 1, 036
| 0, 770
| 0, 236
| 30, 0
|
| 10, 72
| 4, 47
| 2, 792
| 1, 085
| 0, 805
| 0, 247
| 31, 1
|
| 11, 01
| 4, 61
| 2, 883
| 1, 134
| 0, 840
| 0, 259
| 32, 2
| Критическая температура
| 11, 39
| 4, 74
| 2, 974
| 1, 183
| 0, 875
| 0, 271
| 33, 3
| 11, 69
| 4, 88
| 3, 066
| 1, 232
| 0, 910
| 0, 284
| 34, 4
|
| 11, 91
| 5, 02
| 3, 163
| 1, 281
| 0, 945
| 0, 296
| 35, 6
|
| 12, 23
| 5, 16
| 3, 268
| 1, 330
| 1, 987
| 0, 309
| 36, 7
|
| 12, 54
| 5, 31
| 3, 380
| 1, 378
| 1, 029
| 0, 323
| 37, 8
|
| 12, 86
| 5, 45
| 3, 492
| 1, 427
| 1, 071
| 0, 338
| 38, 9
|
| 13, 18
| 5, 61
| 3, 604
| 1, 477
| 1, 113
| 0, 353
| 40, 0
|
| 13, 51
| 5, 76
| 3, 727
| 1, 526
| 1, 154
| 0, 370
| 41, 1
|
| 13, 84
| 5, 92
| 3, 849
| 1, 582
| 1, 204
| 0, 386
| 42, 2
|
| 14, 20
| 6, 08
| 3, 984
| 1, 638
| 1, 252
| 0, 404
| 43, 3
|
| 14, 53
| 6, 25
| 4, 12
| 1, 702
| 1, 302
| 0, 422
| 44, 4
|
| 14, 89
| 6, 42
| 4, 27
| 1, 761
| 1, 351
| 0, 410
| 45, 6
|
| 15, 24
| 6, 59
| 4, 42
| 1, 826
| 1, 400
| 0, 459
| 46, 7
|
| 15, 61
| 6, 77
| 4, 58
| 1, 896
| 1, 456
| 0, 479
| 47, 8
|
| 15, 97
| 6, 95
| 4, 74
| 1, 966
| 1, 512
| 0, 499
| 48, 9
|
| 16, 35
| 7, 13
| 4, 91
| 2, 043
| 1, 568
| 0, 520
| 6.1.2. Задания для самостоятельной работы
Дан состав жидкой фазы ( Nxi, доли). Для заданной температуры ( t, °С) рассчитать равновесный состав газовой фазы ( Nyi ), пользуясь данными из таблицы 6.1.
Исходные данные представлены в таблице 6.2.
Таблица 6.2
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 01
| 0, 03
| 0, 09
| 0, 05
| 0, 07
| 0, 06
| 0, 01
| 0, 09
| 0, 02
| 0, 03
| i-C4H10
| 0, 07
| 0, 11
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 14
| 0, 07
| 0, 08
| 0, 09
| 0, 11
| 0, 09
| n-C4H10
| 0, 21
| 0, 15
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 11
| 0, 18
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 13
| i-C5H12
| 0, 04
| 0, 03
| 0, 03
| 0, 03
| 0, 05
| 0, 1
| 0, 09
| 0, 1
| 0, 12
| 0, 13
| n-C5H12
| 0, 26
| 0, 16
| 0, 29
| 0, 25
| 0, 17
| 0, 23
| 0, 2
| 0, 2
| 0, 21
| 0, 26
| C6H14
| 0, 41
| 0, 52
| 0, 39
| 0, 42
| 0, 4
| 0, 43
| 0, 44
| 0, 36
| 0, 37
| 0, 36
| t
| 8, 5
| 6, 5
| 7, 5
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 01
| 0, 09
| 0, 1
| 0, 02
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 01
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 02
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 08
| 0, 07
| 0, 09
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 03
| 0, 05
| 0, 04
| 0, 09
| n-C4H10
| 0, 16
| 0, 11
| 0, 14
| 0, 18
| 0, 19
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 19
| 0, 14
| 0, 11
| i-C5H12
| 0, 09
| 0, 03
| 0, 11
| 0, 2
| 0, 14
| 0, 22
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 14
| 0, 15
| n-C5H12
| 0, 26
| 0, 21
| 0, 28
| 0, 2
| 0, 2
| 0, 22
| 0, 28
| 0, 19
| 0, 22
| 0, 24
| C6H14
| 0, 44
| 0, 48
| 0, 3
| 0, 31
| 0, 39
| 0, 31
| 0, 34
| 0, 38
| 0, 42
| 0, 39
| t
|
|
|
|
| 8, 5
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 06
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 03
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 04
| 0, 02
| 0, 03
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 08
| 0, 06
| n-C4H10
| 0, 16
| 0, 11
| 0, 14
| 0, 17
| 0, 11
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 14
| 0, 15
| i-C5H12
| 0, 18
| 0, 17
| 0, 18
| 0, 19
| 0, 17
| 0, 15
| 0, 14
| 0, 13
| 0, 17
| 0, 17
| n-C5H12
| 0, 2
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 17
| 0, 2
| 0, 26
| 0, 26
| 0, 21
| C6H14
| 0, 36
| 0, 37
| 0, 33
| 0, 34
| 0, 38
| 0, 39
| 0, 39
| 0, 32
| 0, 33
| 0, 38
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 6.2
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 07
| 0, 04
| 0, 08
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 02
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 09
| 0, 06
| 0, 04
| 0, 07
| 0, 06
| 0, 09
| n-C4H10
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 17
| 0, 19
| 0, 11
| 0, 15
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 16
| 0, 18
| i-C5H12
| 0, 14
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 14
| 0, 18
| 0, 13
| 0, 12
| 0, 14
| 0, 15
| n-C5H12
| 0, 18
| 0, 24
| 0, 19
| 0, 2
| 0, 21
| 0, 25
| 0, 25
| 0, 19
| 0, 18
| 0, 17
| C6H14
| 0, 44
| 0, 32
| 0, 35
| 0, 34
| 0, 37
| 0, 33
| 0, 39
| 0, 41
| 0, 37
| 0, 39
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 03
| 0, 03
| 0, 08
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 08
| 0, 06
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 08
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 05
| 0, 07
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 06
| n-C4H10
| 0, 19
| 0, 1
| 0, 16
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 19
| 0, 17
| 0, 13
| 0, 11
| 0, 11
| i-C5H12
| 0, 19
| 0, 18
| 0, 17
| 0, 15
| 0, 17
| 0, 17
| 0, 13
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 18
| n-C5H12
| 0, 23
| 0, 26
| 0, 22
| 0, 2
| 0, 19
| 0, 24
| 0, 22
| 0, 21
| 0, 21
| 0, 21
| C6H14
| 0, 32
| 0, 38
| 0, 33
| 0, 4
| 0, 4
| 0, 27
| 0, 34
| 0, 38
| 0, 37
| 0, 38
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 03
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 02
| 0, 03
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 03
| 0, 06
| 0, 08
| i-C4H10
| 0, 07
| 0, 07
| 0, 08
| 0, 05
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 05
| 0, 08
| n-C4H10
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 16
| 0, 11
| 0, 16
| 0, 15
| 0, 13
| 0, 18
| i-C5H12
| 0, 15
| 0, 12
| 0, 11
| 0, 13
| 0, 15
| 0, 18
| 0, 13
| 0, 14
| 0, 17
| 0, 17
| n-C5H12
| 0, 25
| 0, 19
| 0, 18
| 0, 25
| 0, 23
| 0, 21
| 0, 22
| 0, 2
| 0, 24
| 0, 23
| C6H14
| 0, 35
| 0, 41
| 0, 38
| 0, 37
| 0, 39
| 0, 39
| 0, 38
| 0, 42
| 0, 35
| 0, 26
| t
|
|
|
|
|
|
| 8, 5
| 6, 5
| 7, 5
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 07
| 0, 04
| 0, 09
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 02
| 0, 03
| 0, 05
| i-C4H10
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 05
| 0, 07
| 0, 08
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 04
| n-C4H10
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 11
| 0, 19
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 11
| i-C5H12
| 0, 15
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 15
| 0, 14
| 0, 11
| 0, 13
| 0, 17
| 0, 14
| n-C5H12
| 0, 22
| 0, 21
| 0, 21
| 0, 21
| 0, 25
| 0, 19
| 0, 18
| 0, 22
| 0, 23
| 0, 26
| C6H14
| 0, 33
| 0, 36
| 0, 38
| 0, 29
| 0, 31
| 0, 4
| 0, 37
| 0, 43
| 0, 35
| 0, 4
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 6.2
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 03
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 02
| 0, 05
| i-C4H10
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 07
| 0, 09
| 0, 06
| 0, 06
| n-C4H10
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 16
| 0, 19
| 0, 17
| 0, 14
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 15
| 0, 15
| i-C5H12
| 0, 14
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 16
| 0, 1
| 0, 12
| 0, 17
| n-C5H12
| 0, 22
| 0, 21
| 0, 2
| 0, 24
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 23
| 0, 17
| 0, 22
| 0, 23
| C6H14
| 0, 38
| 0, 34
| 0, 4
| 0, 28
| 0, 33
| 0, 36
| 0, 29
| 0, 38
| 0, 43
| 0, 34
| t
| 8, 5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 02
| 0, 05
| 0, 08
| 0, 08
| 0, 03
| 0, 05
| 0, 05
| 0, 06
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 11
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 09
| 0, 05
| 0, 09
| 0, 14
| 0, 09
| n-C4H10
| 0, 12
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 14
| 0, 2
| 0, 2
| 0, 15
| 0, 17
| 0, 17
| 0, 18
| i-C5H12
| 0, 15
| 0, 13
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 03
| 0, 1
| 0, 13
| 0, 09
| 0, 1
| n-C5H12
| 0, 26
| 0, 25
| 0, 22
| 0, 19
| 0, 21
| 0, 17
| 0, 23
| 0, 2
| 0, 2
| 0, 21
| C6H14
| 0, 4
| 0, 37
| 0, 32
| 0, 41
| 0, 28
| 0, 43
| 0, 44
| 0, 36
| 0, 35
| 0, 36
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 06
| 0, 04
| 0, 09
| 0, 02
| 0, 05
| 0, 01
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 02
| 0, 06
| i-C4H10
| 0, 08
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 05
| 0, 05
| 0, 04
| 0, 07
| 0, 09
| 0, 04
| n-C4H10
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 13
| 0, 16
| 0, 16
| 0, 22
| 0, 14
| 0, 16
| 0, 11
| 0, 14
| i-C5H12
| 0, 12
| 0, 13
| 0, 09
| 0, 13
| 0, 14
| 0, 15
| 0, 18
| 0, 17
| 0, 18
| 0, 19
| n-C5H12
| 0, 26
| 0, 26
| 0, 21
| 0, 21
| 0, 24
| 0, 2
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 22
| 0, 22
| C6H14
| 0, 32
| 0, 31
| 0, 39
| 0, 39
| 0, 36
| 0, 37
| 0, 39
| 0, 34
| 0, 38
| 0, 35
| t
|
|
|
| 5, 8
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 09
| 0, 03
| 0, 03
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 07
| 0, 04
| 0, 08
| 0, 03
| 0, 04
| i-C4H10
| 0, 04
| 0, 05
| 0, 08
| 0, 05
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 04
| 0, 07
| n-C4H10
| 0, 11
| 0, 19
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 11
| 0, 11
| 0, 15
| 0, 15
| 0, 16
| 0, 16
| i-C5H12
| 0, 19
| 0, 15
| 0, 14
| 0, 19
| 0, 14
| 0, 18
| 0, 13
| 0, 12
| 0, 14
| 0, 15
| n-C5H12
| 0, 22
| 0, 2
| 0, 26
| 0, 2
| 0, 25
| 0, 25
| 0, 19
| 0, 18
| 0, 21
| 0, 23
| C6H14
| 0, 35
| 0, 38
| 0, 33
| 0, 35
| 0, 39
| 0, 33
| 0, 4
| 0, 38
| 0, 42
| 0, 35
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 6.2
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| C3H8
| 0, 03
| 0, 02
| 0, 04
| 0, 07
| 0, 03
| 0, 09
| 0, 09
| 0, 05
| 0, 04
| 0, 06
| i-C4H10
| 0, 08
| 0, 07
| 0, 06
| 0, 06
| 0, 04
| 0, 04
| 0, 07
| 0, 04
| 0, 06
| 0, 04
| n-C4H10
| 0, 18
| 0, 16
| 0, 17
| 0, 15
| 0, 11
| 0, 11
| 0, 15
| 0, 15
| 0, 19
| 0, 18
| i-C5H12
| 0, 16
| 0, 15
| 0, 18
| 0, 16
| 0, 18
| 0, 14
| 0, 18
| 0, 14
| 0, 17
| 0, 11
| n-C5H12
| 0, 17
| 0, 26
| 0, 22
| 0, 2
| 0, 24
| 0, 25
| 0, 21
| 0, 2
| 0, 24
| 0, 23
| C6H14
| 0, 38
| 0, 34
| 0, 33
| 0, 36
| 0, 4
| 0, 37
| 0, 3
| 0, 42
| 0, 3
| 0, 38
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет состояния равновесной жидкой фазы
Согласно закону Дальтона – Рауля расчет состава равновесной жидкой фазы производится по формулам:
, (6.8)
. (6.9)
Типовая задача
Дан состав газовой фазы ( Nyi, доли), (см. таблицу заданий 6.2, свой вариант). Для заданной температуры ( t, °С) рассчитать состав жидкой фазы ( Nxi ).
Дано:
Компонент
| Nyi, доли
| пропан (C3H8)
| 0, 09
| изобутан (i-C4H10)
| 0, 07
| н-бутан (n-C4H10)
| 0, 15
| изопентан (i-C5H12)
| 0, 17
| н-пентан (n-C5H12)
| 0, 07
| гексан (C6H12)
| 0, 45
| t = 12°C
Найти: Nxi.
Решение:
1) Давления насыщеных паров (упругости паров) углеводородов ( Qi ) при различных температурах определяем по таблице 6.1, используя метод линейной интерполяции:
QС3Н8 = 6, 67 атм;
Qi-С4Н10 = 2, 786 атм;
Qn-С4Н10 = 1, 61 атм;
Qi-С5Н12 = 0, 579 атм;
Qn-С5Н12 = 0, 416 атм;
QС6Н14 = 0, 11 атм.
2) Находим общее давление в системе по формуле ( 6.11):
, (6.10)
, (6.11)
.
3) Находим концентрации компонентов в равновесной жидкой фазе (формула 6.9 ):
,
NС3Н8 = 0, 09 • 0, 2135 / 6, 67= 0, 0029;
Ni-С4Н10 = 0, 07 • 0, 2135 / 2, 786 = 0, 0054;
Nn-С4Н10 = 0, 15 • 0, 2135 / 1, 61 = 0, 0199;
Ni-С5Н12 = 0, 17 • 0, 2135 / 0, 579 = 0, 0627;
Nn-С5Н120 = 0, 07 • 0, 2135 / 0, 416 = 0, 0359;
NС6Н14 = 0, 45 • 0, 2135 / 0, 11 = 0, 8732;
å Nхi = 0, 0029 + 0, 0054 + 0, 0199 + 0, 0627 + 0, 0359 + 0, 8732 = 1, 0000
6.2.2. Задания для самостоятельной работы
Дан состав газовой фазы ( Nyi, доли), (см. таблицу заданий 6.2, свой вариант). Для заданной температуры ( t, °С) (таблица 6.3) рассчитать состав жидкой фазы ( Nхi ), пользуясь данными таблицы 6.1.
Таблица 6.3
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В
|
|
|
| | t
|
|
|
| |
Расчет равновесных смесей c использованием констант
Фазовых равновесий
При расчете равновесных смесей используются константы фазовых равновесий и уравнение материального баланса:
при Р, t = const, (6.12)
, (6.13)
где V – доля газовой части смеси;
L – доля жидкой части смеси.
Соответственно
. (6.14)
Типовая задача
Даны составы газонефтяных смесей ( Nzi, доли). Рассчитать равновесные составы газовой ( Nyi ) и жидкой ( Nxi ) фаз.
Дано:
Компонент
| Nzi, доли
| пропан (C3H8)
| 0, 09
| изобутан (i-C4H10)
| 0, 07
| н-бутан (n-C4H10)
| 0, 15
| изопентан (i-C5H12)
| 0, 17
| н-пентан (n-C5H12)
| 0, 07
| гексан (C6H12)
| 0, 45
| P = 1 атм = 0, 1 МПа t° С = 28°C
Найти: Nxi, Nyi.
Решение:
1) Доли газовой составляющей V = 0, 31, жидкой составляющей L = 0, 69.
V = 0, 09 + 0, 07 + 0, 15 = 0, 31;
L = 0, 17 +0, 07 +0, 45 = 0, 69.
2) Для данных условий находим константы фазовых равновесий
Крi =f (t, P) из таблиц6.4 – 6.9, используя метод линейной интерполяции:
Кр (C3H8) = 9, 6; Кр (i-C4H10) = 3, 6; Кр (n-C4H10) = 2, 48;
Кр (i-C5H12) = 1, 04; Кр (n-C5H12) = 0, 784; Кр (C6H14) = 0, 236.
3) Рассчитываем состав газовой фазы ( Nyi ) в газонефтяной смеси по формуле (6.15):
, (6.15)
Ny (C3H8) = 0, 09 / ( 0, 69 / 9, 6 + 0, 31 ) = 0, 2357;
Ny (i-C4H10) = 0, 07 / ( 0, 69 / 3, 6 + 0, 31 ) = 0, 1395;
Ny (n-C4H10) = 0, 15 / (0, 69 / 2, 48 + 0, 31) = 0, 2550;
Ny (i-C5H12) = 0, 17 / ( 0, 69 / 1, 04 + 0, 31 ) = 0, 1746;
Ny (n-C5H12) = 0, 07 / ( 0, 69 / 0, 784 + 0, 31 ) = 0, 0588;
Ny (C6H14) = 0, 45 / ( 0, 69 / 0, 236 + 0, 31 ) = 0, 1392;
S Nyi = 1, 0028 » 1.
4) Рассчитываем состав жидкой фазы ( Nxi ) в газонефтяной смеси по формуле (6.16):
, (6.16)
Nx (C3H8 ) = 0, 09 / ( 0, 69 + 0, 31 • 9, 6 ) = 0, 0245;
Nx (i-C4H10) = 0, 07 / ( 0, 69 + 0, 31 • 3, 6 ) = 0, 0388;
Nx (n-C4H10) = 0, 15 / ( 0, 69 + 0, 31 • 2, 48 ) = 0, 1028;
Nx (i-C5H12) = 0, 17 / ( 0, 69 + 0, 31 • 1, 04 ) = 0, 1679;
Nx (n-C5H12) = 0, 07 / ( 0, 69 + 0, 31 • 0, 784 ) = 0, 0750;
Nx (C6H14) = 0, 45 / ( 0, 69 + 0, 31 • 0, 236 ) = 0, 5897;
S Nxi = 0, 9987 » 1.
Таблица 6.4
Значения констант фазового равновесия пропана
Температура,
°С
| Давление (абсолютное), МПа
| 0, 1
| 0, 2
| 0, 3
| 0, 4
| 0, 5
| 1, 0
| 1, 5
| 2, 0
| 3, 0
| 5, 0
| 10, 0
| 15, 0
| 20, 0
| 30, 0
| 50, 0
| 68, 0
|
|
| 37, 8
| 25, 8
| 19, 8
| 16, 3
| 8, 8
| 6, 2
| 4, 8
| 3, 57
| 2, 50
| 1, 60
| 1, 30
| 1, 15
| 1, 02
| 0, 99
|
|
|
| 29, 3
| 21, 0
| 15, 4
| 12, 5
| 6, 5
| 4, 8
| 3, 8
| 2, 76
| 1, 93
| 1, 28
| 1, 08
| 0, 98
| 0, 90
| 0, 94
|
|
|
| 22, 3
| 15, 5
| 11, 7
| 9, 4
| 5, 0
| 3, 6
| 2, 9
| 2, 09
| 1, 44
| 1, 01
| 0, 87
| 0, 82
| 0, 82
| 0, 90
|
|
| 28, 5
| 14, 5
| 10, 1
| 7, 7
| 6, 3
| 3, 3
| 2, 3
| 1, 85
| 1, 37
| 0, 95
| 0, 70
| 0, 64
| 0, 66
| 0, 72
| 0, 853
|
|
| 22, 3
| 11, 3
| 7, 8
| 5, 9
| 4, 7
| 2, 5
| 1, 8
| 1, 45
| 1, 05
| 0, 76
| 0, 58
| 0, 58
| 0, 61
| 0, 68
| 0, 847
|
|
| 16, 8
| 8, 4
| 5, 8
| 4, 3
| 3, 5
| 1, 9
| 1, 34
| 1, 07
| 0, 79
| 0, 57
| 0, 48
| 0, 50
| 0, 55
| 0, 63
| 0, 820
|
|
| 12, 5
| 6, 0
| 4, 1
| 3, 0
| 2, 5
| 1, 3
| 0, 95
| 0, 75
| 0, 66
| 0, 42
| 0, 39
| 0, 44
| 0, 49
| 0, 60
| 0, 800
|
|
| 10, 0
| 4, 9
| 3, 4
| 2, 5
| 2, 0
| 1, 1
| 0, 75
| 0, 62
| 0, 48
| 0, 35
| 0, 35
| 0, 40
| 0, 47
| 0, 58
| 0, 79
|
|
| 8, 0
| 3, 9
| 2, 8
| 2, 0
| 1, 7
| 0, 9
| 0, 63
| 0, 50
| 0, 39
| 0, 30
| 0, 31
| 0, 37
| 0, 44
| 0, 55
| 0, 77
|
|
| 6, 3
| 3, 1
| 2, 1
| 1, 6
| 1, 3
| 0, 7
| 0, 50
| 0, 40
| 0, 31
| 0, 25
| 0, 26
| 0, 34
| 0, 41
| 0, 53
| 0, 76
|
|
| 5, 0
| 2, 4
| 1, 6
| 1, 3
| 1, 0
| 0, 55
| 0, 38
| 0, 30
| 0, 25
| 0, 20
| 0, 23
| 0, 30
| 0, 38
| 0, 50
| 0, 75
|
| -10
| 3, 6
| 1, 8
| 1, 2
| 0, 9
| 0, 75
| 0, 40
| 0, 28
| 0, 23
| 0, 19
| 0, 15
| 0, 19
| 0, 26
| 0, 34
| 0, 47
| 0, 74
|
|
Таблица 6.5
Значения констант фазового равновесия i-бутана
Температура,
°С
| Давление (абсолютное), МПа
| 0, 1
| 0, 2
| 0, 3
| 0, 4
| 0, 5
| 1, 0
| 1, 5
| 2, 0
| 3, 0
| 5, 0
| 10, 0
| 15, 0
| 20, 0
| 30, 0
| 50, 0
| 68, 0
|
|
| 25, 5
| 18, 0
| 13, 8
| 11, 0
| 6, 2
| 4, 5
| 3, 6
| 2, 75
| 1, 90
| 1, 30
| 1, 10
| 1, 00
| 0, 93
| 0, 96
|
|
| 35, 5
| 18, 4
| 12, 7
| 9, 8
| 8, 2
| 4, 37
| 3, 2
| 2, 5
| 1, 89
| 1, 36
| 0, 97
| 0, 87
| 0, 815
| 0, 810
| 0, 905
|
|
| 25, 0
| 13, 1
| 9, 1
| 7, 0
| 5, 8
| 3, 15
| 2, 3
| 1, 76
| 1, 32
| 0, 96
| 0, 71
| 0, 67
| 0, 66
| 0, 705
| 0, 86
|
|
| 15, 0
| 7, 8
| 5, 4
| 4, 1
| 3, 4
| 1, 85
| 1, 35
| 1, 03
| 0, 75
| 0, 55
| 0, 45
| 0, 465
| 0, 50
| 0, 61
| 0, 810
|
|
| 11, 2
| 5, 7
| 4, 0
| 3, 0
| 2, 4
| 1, 32
| 0, 95
| 0, 75
| 0, 54
| 0, 40
| 0, 37
| 0, 395
| 0, 45
| 0, 57
| 0, 80
|
|
| 7, 9
| 4, 0
| 2, 7
| 2, 1
| 1, 7
| 0, 92
| 0, 68
| 0, 52
| 0, 39
| 0, 30
| 0, 30
| 0, 340
| 0, 40
| 0, 52
| 0, 77
|
|
| 5, 0
| 2, 5
| 1, 7
| 1, 3
| 1, 1
| 0, 60
| 0, 44
| 0, 35
| 0, 27
| 0, 20
| 0, 23
| 0, 280
| 0, 346
| 0, 485
| 0, 74
|
|
| 3, 8
| 2, 0
| 1, 3
| 1, 0
| 0, 8
| 0, 46
| 0, 34
| 0, 28
| 0, 22
| 0, 17
| 0, 20
| 0, 255
| 0, 32
| 0, 46
| 0, 725
|
|
| 2, 8
| 1, 5
| 0, 95
| 0, 75
| 0, 6
| 0, 34
| 0, 27
| 0, 20
| 0, 16
| 0, 14
| 0, 17
| 0, 22
| 0, 29
| 0, 425
| 0, 705
|
|
| 2, 3
| 1, 1
| 0, 65
| 0, 50
| 0, 45
| 0, 26
| 0, 20
| 0, 15
| 0, 13
| 0, 11
| 0, 145
| 0, 190
| 0, 265
| 0, 39
| 0, 69
|
|
| 1, 5
| 0, 8
| 0, 50
| 0, 39
| 0, 30
| 0, 19
| 0, 15
| 0, 12
| 0, 10
| 0, 09
| 0, 12
| 0, 165
| 0, 235
| 0, 355
| 0, 665
|
| -10
| 1, 1
| 0, 5
| 0, 40
| 0, 30
| 0, 20
| 0, 15
| 0, 10
| 0, 08
| 0, 07
| 0, 06
| 0, 09
| 0, 138
| 0, 200
| 0, 315
| 0, 635
|
| Таблица 6.6
Значения констант фазового равновесия n-бутана
Популярное:
|