3. Явления обратной конденсации и испарения.
Если пар, находящийся в емкости под Р продолжать сжимать, то через некоторое время он становится насыщенным. При дальнейшем Р будет происходить конденсация пара и вследствие этого уменьшение его объема. Когда весь пар перейдет в жидкость, то при дальнейшем повышении давления эта жидкость будет сжиматься на такую ничтожную величину, что ею часто можно пренебречь. Р способствует конденсации. Р, - испарению. Это - прямые процессы.
Но в зоне высоких Р и при других определенных условиях происходят обратные процессы. При Р происходят испарение, при Р - конденсация. Это обратные процессы.
Месторождения, образовавшиеся в результате таких обратных процессов - ГКМ. Существование ГКМ объясняется тем, что углеводородные смеси при Р с 3—4 МПа, перестают подчиняться законам упругости паров и равновесных соотношений.
Константы равновесия углеводородов с Р также , т. е. жидкости становятся более летучими. В результате смесь может оказаться в газообразном состоянии. Все это происходит при t>tкр.
Диаграмма Р и t для двухкомпонентой системы. tкр – кривая точек кипения; tтр – кривая точек росы.
В области, расположенной выше температуры, соответствующей точке СR, существование жидкой фазы данной смеси невозможно. Точку СR, обычно называют точкой критической температуры конденсации, а точку СХ - критической температурой многокомпонентной смеси. Обычно в этой точке в двухфазное состояние из этой смеси переходит примерно 50% жидкости. Для чистого же компонента в точке СR, состояние жидкой фазы предельное. Выше этой точки жидкость переходит в пар. Этим различаются критические температуры смеси и чистого компонента.
Рассмотрим 2 варианта изменения состояния смеси с Р: первый - при температуре ниже критической в точке СХ , а второй - выше нее, но ниже СR.
Изменение состояния смеси по линии abc при температуре t1<tкр.см. В точке а существует одна жидкая фаза. Снижение в интервале аb не вызывает образования паровой фазы. В точке b начинается испарение. Линия NbCХ является линией кипения или испарения. Количество паровой фазы по мере P будет . В данном случае процесс проходит обычным путем, т. е. это прямой процесс испарения при P над смесью.
2. Изменение состояния смеси по линии efdh при температуре t2, линия efdh расположена между критическими температурами, т. е. tкр.см<t2<tкон.см В точке е существует только газовая фаза, сохраняющаяся и при P в интервале еf. В точке f появляется жидкость (кривая CХfCRhO - кривая конденсации или точек росы). При дальнейшем P ниже точки f количество жидкости будет , но только до известного предела (до точки d), а затем , и в точке h будет опять только газовая фаза. В данном случае в интервале fd наблюдается явление обратной конденсации - образование конденсата при P. В интервале dh протекает прямой процесс - испарение жидкости при Р. Если процесс вести снизу, то в этом интервале будет также прямой процесс - образование конденсата при повышении давления, а в интервале df - обратный процесс, т. е. испарение жидкости при повышении давления. Процесс обратной конденсации или испарения может протекать только в зоне между критической температурой данной смеси и критической температурой ее конденсации, т. е. от tкр.см до tкон.см (между точками СХ и СR).
Рассмотрим изотермы конденсации для трех t. Каждой изотерме соответствует определенное Р, при котором образуется max количество конденсата. Это Р max конденсации. При более низкой t получается значительно > конденсата. Для получения большего количества конденсата при эксплуатации ГКМ газ охлаждают.
Изотермы конденсации