КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ. Процес конденсації газу можна охарактеризувати як процес ізобарного охолодження (якщо знехтувати деякою втратою тиску при проходженні газу по трубопроводах і
Процес конденсації газу можна охарактеризувати як процес ізобарного охолодження (якщо знехтувати деякою втратою тиску при проходженні газу по трубопроводах і апаратах технологічної схеми) до температур, при яких при даному тиску з'являється рідка фаза. Для індивідуальної речовини існує критична точка, якій відповідає критична температура і критичний тиск. При чому при температурі вище критичної речовина існує лише в однофазному стані і ніякими комбінаціями значень інших параметрів перевести її в двофазний стан не можна. Це значить, що процеси часткового; або повного зрідження однокомпонентного газу шляхом його компримування можна здійснити лише після попереднього охолодження газу до температури, нижчої критичної.
В багатокомпонентних газових сумішах та розчинах критичні області спостерігаються в широкому діапазоні параметрів в залежності від складу. Якщо розглядати стан багатокомпонентної системи в координатах Р — Т (мал. 13, 14), то і для суміші існують три різні точки: точка К — критична точка, в якій спостерігається тотожність обох фаз; точка М, яка відповідає максимальному тиску, при якому ще можливе існування двох фаз, і точка N, яка відповідає максимальній температурі, при якій ще можливе існування двох фаз. Ці максимальні значення тиску і температури, при яких ще можливе існування двох фаз багатокомпонентних сумішей, називаються відповідно критичним тиском і критичною температурою конденсації багатокомпонентної суміші.
Взаємне розташування точок М, N і К на діаграмі Р — Т залежить від складу суміші. Для вуглеводневих сумішей точка К, як видно з мал. 13 і 14, може лежати між точками М і N і лівіше точки М. Суцільною одинарною лінією на малюнках позначені лінії кипіння — криві точок кипіння (КТК); подвійною — суцільною та пунктирною — крива точок роси (КТР). На мал. 13, 14 видно, що в незаштрихованих ділянках (зонах) суміш поводить себе як індивідуальна речовина, з тією різницею, що в чистому компоненті фазові перетворення проходять при постійних тиску і температурі, а для суміші — в інтервалі температур bc (b1c1) (див. мал. 13, 14). Справді, при ізобарному підвищенні температури від точки а (а1) до точки b (b1) відповідно на мал. 13 і 14 — рідка фаза не змінює свого стану. Потім в точці b (b1) починається утворення парової фази. Між точками b і с (b1 і c1) співіснують дві фази — рідина і пара. При подальшому підвищенні температури в точці с (с1) вся суміш переходить в пароподібний стан. Аналогічно проходить обернений процес ізобарного охолодження від точки d (d1) до точки а (а1) поза областями АМК і КМА.
Інакше поводить себе багатокомпонентна система в заштрихованих ділянках. Дійсно, якщо проводити ізотермічне стиснення суміші в інтервалах температур, що відповідають температурі критичної точки К і критичній температурі конденсації (ТK і ТN), то система поводить себе відмінно від індивідуальної речовини.
В точці K (K1) система знаходиться в паровій фазі; в точці L (L1) починається часткова конденсація; в інтервалі між точками L і m (L1 і m1) існує двофазна система, в тому числі і в точці m, а потім система знову перетворюється в однофазну парову, незважаючи на підвищення тиску. Якщо цей процес проводити в зворотньому напрямку — від точки n (n1) до точки K (K1), то в точці m починається процес конденсації, який проходить при ізотермічному розширенні. Явище утворення рідини в процесі ізотермічного розширення газоподібної суміші називається ретроградною конденсацією.
Оскільки індивідуальні складові нафтових і природних газів (метан, етан та ін.) мають різні температури конденсації, то при їх охолодженні відбувається наступне. При зниженні температури газу настає момент, коли один з компонентів (при його парціальному тиску) починає конденсуватись. Природньо, що першим сконденсується компонент, температура конденсації якого при його парціальному тиску в даній вихідній суміші максимальна. Якщо допустити рівномірний розподіл компонентів у вихідній суміші, то спочатку випадуть у вигляді конденсату переважно компоненти з максимальним значенням нормальної температури конденсації. Вуглеводневі гази володіють однією важливою особливістю: вони розчиняються у вуглеводневих рідинах. Тому в рідку фазу переходять не лише ті компоненти, які повинні конденсуватись при даних значеннях температури і парціального тиску, але й інші, навіть ті, критична температура яких значно нижча температури суміші в даний момент. Наприклад, суміш, яка складається з 10 %мол. метану і 90 %мол. пропану в проточній системі може бути повністю сконденсована при охолодженні до 10 °С при Р=2.0 МПа. Таким чином, метан, критична температура якого -82 °С, в присутності пропану при 10 °С (температурі, значно вищій критичної) перетворюється в рідину.
Розчинення газу в рідині, так само як і конденсація газу, супроводжується виділенням тепла. Чисельне значення теплоти розчинення мало відрізняється від значень теплоти конденсації. В міру зниження температури збільшується кількість утвореної рідини і змінюється її склад: рідина збагачується легколеткими компонентами. Одночасно збагачується легколеткими компонентами і парова фаза (в міру конденсації важких складових). При подальшому охолодженні суміші цей процес буде продовжуватись до повної конденсації парової фази.
В процесі низькотемпературної конденсації (НТК) газу охолодження продовжують лише до заданого ступеня конденсації парової фази (вихідного газу), який визначається необхідною глибиною вилучення цільових компонентів з газу і досягається за допомогою цілком визначеної (в залежності від складу вихідного газу та тиску в системі) кінцевої температури процесу охолодження.
Одного і того ж ступеня конденсації вихідного газу можна досягнути різними комбінаціями значень температур і тисків. З підвищенням тиску в системі, тобто з підвищенням парціального тиску кожного компоненту, ступінь конденсації при постійній температурі збільшується і відбувається процес, аналогічний процесу ізобарного охолодження. Вибірковість процесу конденсації з підвищенням тиску знижується. Інтенсивність зміни ступеня конденсації непрямо пропорційний зміні тиску і температури. В області невеликих значень ступінь конденсації швидко змінюється зі зміною величини тиску. При подальшому збільшенні тиску інтенсивність конденсації зменшується. Те ж можна сказати і про вплив температури: ступінь конденсації компонентів збільшується з пониженням температури найбільш інтенсивно до певного значення (в залежності від складу вихідного газу), нижче якого швидкість конденсації сповільнюється. Ступінь конденсації вуглеводнів буде збільшуватись у випадку підвищення тиску процесу конденсації при постійній температурі, а також при пониженні температури процесу у випадку постійного тиску. Однак, процес конденсації в цих двох випадках буде протікати по різному. При підвищенні тиску і постійній температурі ступінь конденсації буде збільшуватись з погіршенням чіткості розділення вуглеводнів: в рідку фазу разом з важкими компонентами переходить значна кількість легких. При пониженні температури процесу конденсації і постійному тиску збільшення ступеня конденсації супроводжується більш чітким розділенням легких і важких вуглеводнів. При загальному збільшенні переходу в рідку фазу всіх компонентів селективність їх вилучення зберігається: важкі переходять в рідку фазу швидше.
Дата добавления: 2015-04-04; просмотров: 80; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |