6.2. Расчет состояния равновесной жидкой фазы
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.
Дано:
Компонент |
Nyi, доли |
пропан (C3H8) |
0,01 |
изобутан (i-C4H10) |
0,04 |
н-бутан (n-C4H10) |
0,16 |
изопентан (i-C5H12) |
0,09 |
н-пентан (n-C5H12) |
0,26 |
гексан (C6H12) |
0,44 |
t = 5°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 = 5,49 атм;
Qi-С4Н10 = 2,208 атм;
Qn-С4Н10 = 1,243 атм;
Qi-С5Н12 = 0,445 атм;
Qn-С5Н12 = 0,308 атм;
QС6Н14 = 0,079 атм.
2) Находим общее давление в системе по формуле
,
,
.
3) Находим концентрации компонентов в равновесной жидкой фазе :
,
NС3Н8 = 0,01 • 0,148 / 5,49= 0,0003;
Ni-С4Н10 = 0,04 • 0,148 / 2,208 = 0,003;
Nn-С4Н10 = 0,16 • 0,148 / 1,243 = 0,019;
Ni-С5Н12 = 0,09 • 0,148 / 0,445 = 0,030;
Nn-С5Н120 = 0,26• 0,148 / 0,308 = 0,125;
NС6Н14 = 0,44 • 0,148 / 0,079 = 0,823;
Nхi = 0,0003 + 0,003 + 0,019 + 0,030 + 0,125 + 0,823 = 1
6.3. Расчет равновесных смесей c использованием констант фазовых равновесий Задача №6.3.2.
Даны составы газонефтяных смесей (Nzi, доли), (см. составы таблицы 6.2, свой вариант). Рассчитать равновесные составы газовой (Nyi) и жидкой (Nxi) фаз для условий таблицы 6.10, Р = 1 атм. Константы фазовых равновесий (Кpi = f (t, P), где t = °С, Р = атм) определить по таблицам 6.4 – 6.9.
Дано:
Компонент |
Nzi, доли |
пропан (C3H8) |
0,01 |
изобутан (i-C4H10) |
0,04 |
н-бутан (n-C4H10) |
0,16 |
изопентан (i-C5H12) |
0,09 |
н-пентан (n-C5H12) |
0,26 |
гексан (C6H12) |
0,44 |
P = 1 атм = 0,1 МПа t°С = 5°C
Найти: Nxi, Nyi.
Решение:
1) Доли газовой составляющей V = 0,21, жидкой составляющей L= 0,79.
V = 0,01 + 0,04 + 0,16 = 0,21;
L = 0,09 +0,26 +0,44 = 0,79.
2) Для данных условий находим константы фазовых равновесий
Крi =f (t, P) из таблиц 6.4 – 6.9, используя метод линейной интерполяции:
Кр (C3H8) = 5,65; Кр (i-C4H10) = 1,9; Кр (n-C4H10) = 1,25;
Кр (i-C5H12) = 0,5; Кр (n-C5H12) = 0,34 ; Кр (C6H14) = 0,085.
3) Рассчитываем состав газовой фазы (Nyi) в газонефтяной смеси по формуле :
,
Ny (C3H8) = 0,01 / ( 0,79 / 5,65 + 0,21 ) = 0,029;
Ny (i-C4H10) = 0,04 / (0,79 / 1,9 + 0,21 ) = 0,064;
Ny (n-C4H10) = 0,16 / (0,79 / 1,25 + 0,21) = 0,190;
Ny (i-C5H12) = 0,09/ (0,79 / 0,5 + 0,21) = 0,050;
Ny (n-C5H12) = 0,26 / (0,79 / 0,34 + 0,21) = 0,0103;
Ny (C6H14) = 0,44 / (0,79 / 0,085 + 0,21) = 0,046;
Nyi = 0,482
4) Рассчитываем состав жидкой фазы (Nxi) в газонефтяной смеси по формуле:
,
Nx (C3H8 ) = 0,01 / ( 0,79 + 0,21 • 2,65 ) = 0,005;
Nx (i-C4H10) = 0,04 / (0,79 + 0,21 • 1,9 ) = 0,034;
Nx (n-C4H10) = 0,16 / (0,79 + 0,21 • 1,25 ) = 0,152;
Nx (i-C5H12) = 0,09 / (0,79 + 0,21 • 0,5 ) = 0,101
Nx (n-C5H12) = 0,26 / (0,79 + 0,21 • 0,34 ) = 0,302;
Nx (C6H14) = 0,44 / (0,79 + 0,21 • 0,085 ) = 0,545;
Nxi = 1,138 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 |
|
260 |
74 |
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 |
1 |
200 |
57 |
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 |
1 |
150 |
44 |
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 |
1 |
100 |
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 |
1 |
80 |
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 |
1 |
60 |
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 |
1 |
40 |
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 |
1 |
30 |
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 |
1 |
20 |
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 |
1 |
10 |
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 |
1 |
0 |
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 |
1 |
-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 |
1 |
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 |
|
260 |
50 |
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 |
1 |
200 |
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 |
1 |
150 |
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 |
1 |
100 |
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 |
1 |
80 |
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 |
1 |
60 |
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 |
1 |
40 |
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 |
1 |
30 |
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 |
1 |
20 |
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 |
1 |
10 |
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 |
0 |
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 |
1 |
-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 |
1 |
Таблица 6.6
Значения констант фазового равновесия n-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 |
|
260 |
45 |
23 |
16 |
12 |
10 |
5,5 |
4,0 |
3,30 |
2,4 |
1,75 |
1,21 |
1,03 |
0,94 |
0,90 |
0,93 |
1 |
200 |
31,3 |
15,7 |
10,7 |
8,2 |
6,75 |
3,72 |
2,76 |
2,25 |
1,68 |
1,23 |
0,895 |
0,79 |
0,745 |
0,74 |
0,84 |
1 |
150 |
21,8 |
11,0 |
7,5 |
5,77 |
4,80 |
2,60 |
1,91 |
1,56 |
1,15 |
0,85 |
0,635 |
0,59 |
0,585 |
0,643 |
0,81 |
1 |
100 |
12,1 |
6,3 |
4,2 |
3,20 |
2,65 |
1,50 |
1,04 |
0,85 |
0,61 |
0,47 |
0,380 |
0,39 |
0,443 |
0,555 |
0,77 |
1 |
80 |
8,7 |
4,5 |
3,1 |
2,25 |
1,90 |
1,05 |
0,73 |
0,58 |
0,42 |
0,33 |
0,297 |
0,33 |
0,400 |
0,518 |
0,75 |
1 |
60 |
6,0 |
3,1 |
2,1 |
1,60 |
1,32 |
0,70 |
0,50 |
0,40 |
0,295 |
0,23 |
0,230 |
0,29 |
0,360 |
0,480 |
0,72 |
1 |
40 |
3,3 |
1,8 |
1,25 |
0,95 |
0,80 |
0,44 |
0,31 |
0,26 |
0,20 |
0,16 |
0,187 |
0,244 |
0,315 |
0,442 |
0,703 |
1 |
30 |
2,6 |
1,4 |
0,95 |
0,72 |
0,60 |
0,33 |
0,24 |
0,20 |
0,155 |
0,135 |
0,165 |
0,220 |
0,290 |
0,413 |
0,687 |
1 |
20 |
2,0 |
1,0 |
0,72 |
0,52 |
0,45 |
0,25 |
0,18 |
0,15 |
0,123 |
0,110 |
0,135 |
0,193 |
0,258 |
0,383 |
0,670 |
1 |
10 |
1,5 |
0,8 |
0,53 |
0,40 |
0,35 |
0,19 |
0,14 |
0,10 |
0,090 |
0,08 |
0,112 |
0,162 |
0,220 |
0,342 |
0,648 |
1 |
0 |
1,0 |
0,5 |
0,39 |
0,29 |
0,24 |
0,13 |
0,10 |
0,08 |
0,065 |
0,06 |
0,085 |
0,131 |
0,185 |
0,304 |
0,622 |
1 |
-10 |
0,7 |
0,35 |
0,26 |
0,20 |
0,15 |
0,09 |
0,07 |
0,05 |
0,045 |
0,04 |
0,060 |
0,100 |
0,153 |
0,265 |
0,593 |
1 |
Таблица 6.7
Значения констант фазового равновесия i-пентана
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 |
|
260 |
31 |
16 |
11 |
8,60 |
7,00 |
4,00 |
2,90 |
2,30 |
1,80 |
1,30 |
0,94 |
0,84 |
0,80 |
0,8 |
0,89 |
1 |
200 |
20,8 |
10,2 |
7,12 |
5,52 |
4,55 |
2,52 |
1,93 |
1,55 |
1,17 |
0,88 |
0,675 |
0,62 |
0,61 |
0,65 |
0,81 |
1 |
150 |
12,3 |
6,3 |
4,40 |
3,48 |
2,85 |
1,57 |
1,17 |
0,97 |
0,75 |
0,575 |
0,44 |
0,43 |
0,45 |
0,55 |
0,76 |
1 |
100 |
5,8 |
3,0 |
2,15 |
1,75 |
1,40 |
0,77 |
0,55 |
0,43 |
0,35 |
0,27 |
0,235 |
0,265 |
0,33 |
0,45 |
0,73 |
1 |
80 |
4,0 |
2,0 |
1,45 |
1,08 |
0,90 |
0,51 |
0,37 |
0,29 |
0,235 |
0,18 |
0,18 |
0,22 |
0,29 |
0,42 |
0,71 |
1 |
60 |
2,5 |
1,27 |
0,87 |
0,67 |
0,56 |
0,31 |
0,23 |
0,185 |
0,143 |
0,12 |
0,14 |
0,19 |
0,25 |
0,38 |
0,68 |
1 |
40 |
1,4 |
0,7 |
0,52 |
0,40 |
0,32 |
0,18 |
0,137 |
0,120 |
0,090 |
0,08 |
0,105 |
0,155 |
0,22 |
0,35 |
0,65 |
1 |
30 |
1,1 |
0,5 |
0,38 |
0,30 |
0,23 |
0,14 |
0,105 |
0,090 |
0,070 |
0,68 |
0,090 |
0,13 |
0,20 |
0,32 |
0,64 |
1 |
20 |
0,8 |
0,4 |
0,27 |
0,20 |
0,17 |
0,10 |
0,075 |
0,065 |
0,050 |
0,050 |
0,075 |
0,113 |
0,17 |
0,295 |
0,63 |
1 |
10 |
0,6 |
0,25 |
0,20 |
0,13 |
0,11 |
0,07 |
0,055 |
0,50 |
0,040 |
0,040 |
0,060 |
0,092 |
0,14 |
0,26 |
0,60 |
1 |
0 |
0,4 |
0,21 |
0,13 |
0,10 |
0,08 |
0,05 |
0,040 |
0,032 |
0,026 |
0,26 |
0,050 |
0,075 |
0,115 |
0,23 |
0,57 |
1 |
-10 |
0,2 |
0,11 |
0,08 |
0,06 |
0,05 |
0,03 |
0,025 |
0,020 |
0,015 |
0,018 |
0,035 |
0,058 |
0,090 |
0,20 |
0,525 |
1 |
Таблица 6.8
Значения констант фазового равновесия n-пентана
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 |
|
260 |
28 |
14,5 |
10,0 |
7,7 |
6,4 |
3,6 |
2,6 |
2,1 |
1,6 |
1,2 |
0,91 |
0,82 |
0,79 |
0,78 |
0,88 |
1 |
200 |
17,5 |
9,2 |
6,35 |
4,93 |
4,05 |
2,32 |
1,75 |
1,4 |
1,07 |
0,82 |
0,63 |
0,583 |
0,585 |
0,654 |
0,795 |
1 |
150 |
11,2 |
5,7 |
3,97 |
3,05 |
2,54 |
1,42 |
1,08 |
0,9 |
0,69 |
0,51 |
0,395 |
0,390 |
0,422 |
0,562 |
0,760 |
1 |
100 |
5,1 |
2,7 |
1,85 |
1,42 |
1,15 |
0,65 |
0,48 |
0,40 |
0,30 |
0,22 |
0,196 |
0,250 |
0,290 |
0,473 |
0,718 |
1 |
80 |
3,3 |
1,7 |
1,20 |
0,93 |
0,77 |
0,43 |
0,30 |
0,25 |
0,19 |
0,155 |
0,150 |
0,200 |
0,253 |
0,438 |
0,695 |
1 |
60 |
2,0 |
1,05 |
0,74 |
0,57 |
0,47 |
0,26 |
0,19 |
0,15 |
0,12 |
0,100 |
0,116 |
0,160 |
0,215 |
0,39 |
0,67 |
1 |
40 |
1,15 |
0,60 |
0,43 |
0,31 |
0,28 |
0,15 |
0,12 |
0,10 |
0,075 |
0,065 |
0,085 |
0,133 |
0,185 |
0,354 |
0,636 |
1 |
30 |
0,83 |
0,43 |
0,32 |
0,23 |
0,20 |
0,11 |
0,09 |
0,075 |
0,060 |
0,050 |
0,073 |
0,115 |
0,165 |
0,330 |
0,618 |
1 |
20 |
0,60 |
0,28 |
0,22 |
0,14 |
0,13 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,045 |
0,040 |
0,060 |
0,100 |
0,143 |
0,303 |
0,600 |
1 |
10 |
0,40 |
0,20 |
0,15 |
0,10 |
0,09 |
0,05 |
0,04 |
0,035 |
0,030 |
0,030 |
0,046 |
0,82 |
0,123 |
0,275 |
0,575 |
1 |
0 |
0,28 |
0,13 |
0,09 |
0,07 |
0,055 |
0,03 |
0,025 |
0,023 |
0,020 |
0,020 |
0,034 |
0,063 |
0,100 |
0,250 |
0,540 |
1 |
-10 |
0,19 |
0,06 |
0,04 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,015 |
0,013 |
0,011 |
0,011 |
0,023 |
0,045 |
0,080 |
0,218 |
0,505 |
1 |
Таблица 6.9
Значения констант фазового равновесия гексана
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 |
|
260 |
|
9,4 |
6,8 |
5,2 |
4,4 |
2,5 |
1,9 |
1,5 |
1,2 |
0,9 |
0,7 |
0,63 |
0,62 |
0,63 |
0,77 |
1 |
200 |
|
5,8 |
4,1 |
3,17 |
2,68 |
1,47 |
1,1 |
0,87 |
0,695 |
0,522 |
0,42 |
0,408 |
0,425 |
0,49 |
0,695 |
1 |
150 |
6,0 |
3,1 |
2,15 |
1,64 |
1,38 |
0,80 |
0,57 |
0,46 |
0,365 |
0,280 |
0,24 |
0,252 |
0,283 |
0,385 |
0,640 |
1 |
100 |
2,3 |
1,2 |
0,81 |
0,63 |
0,53 |
0,31 |
0,22 |
0,17 |
0,135 |
0,110 |
0,105 |
0,137 |
0,180 |
0,290 |
0,605 |
1 |
80 |
1,3 |
0,7 |
0,47 |
0,38 |
0,31 |
0,17 |
0,12 |
0,10 |
0,083 |
0,067 |
0,075 |
0,105 |
0,150 |
0,258 |
0,59 |
1 |
60 |
0,72 |
0,37 |
0,26 |
0,20 |
0,17 |
0,094 |
0,070 |
0,058 |
0,047 |
0,042 |
0,054 |
0,082 |
0,125 |
0,230 |
0,56 |
1 |
40 |
0,38 |
0,20 |
0,14 |
0,10 |
0,09 |
0,051 |
0,038 |
0,032 |
0,027 |
0,0268 |
0,039 |
0,064 |
0,103 |
0,210 |
0,53 |
1 |
30 |
0,25 |
0,13 |
0,09 |
0,08 |
0,062 |
0,035 |
0,027 |
0,023 |
0,020 |
0,020 |
0,032 |
0,055 |
0,092 |
0,200 |
0,51 |
1 |
20 |
0,18 |
0,10 |
0,07 |
0,05 |
0,039 |
0,023 |
0,018 |
0,016 |
0,0145 |
0,0145 |
0,025 |
0,046 |
0,080 |
0,180 |
0,49 |
1 |
10 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0,028 |
0,024 |
0,015 |
0,012 |
0,011 |
0,0105 |
0,0105 |
0,019 |
0,038 |
0,068 |
0,160 |
0,47 |
1 |
0 |
0,07 |
0,035 |
0,023 |
0,017 |
0,014 |
0,0095 |
0,0085 |
0,007 |
0,0065 |
0,0070 |
0,014 |
0,029 |
0,056 |
0,138 |
0,45 |
1 |
-10 |
0,04 |
0,02 |
0,015 |
0,010 |
0,009 |
0,006 |
0,005 |
0,0048 |
0,0045 |
0,0050 |
0,0095 |
0,021 |
0,044 |
0,114 |
0,42 |
1 |