книги / Переработка нефтяных и природных газов

51

Метод Ли—Эрбара—Эдмистера рекомендуется для области температур от — 158 до 262 °С и давлений, не превышающих 0,8 критического давления смесей. Метод применим для смесей угле­ водородов (парафиновых, ароматических, нафтеновых) с примесью азота, диоксида углерода и сероводорода [16]. Этот метод не ре­ комендуется для систем, содержащих 50% или более неуглеводо­ родных газов в жидкой фазе и компоненты, критическая темпера­ тура которых значительно ниже температуры системы. Среднее отклонение расчетных значений констант фазового равновесия от экспериментальных составляет 6%.

Расчет констант фазового равновесия для азота и парафиновых углеводородов от Сх до С10 по методу Калашникова— Клименко

Метод Калашникова—Клименко основан на использовании для расчета летучести в многокомпонентной газовой смеси уравнения, полученного на основе уравнения БВР и имеющего вид

1„ /У = (С, + CJTi?i + с,/тгР() р„Р(/г ЛР( +

(^4 + ^в^др/^пр^) ?npj T nPi + [(С, + C7f T np^+

53

Сг—Сп — постоянные коэффициенты (для углеводородов от С2 до С10 — обобщен­ ные, для и Cj — индивидуальные) — приведены в табл. II.8.

Константы фазового равновесия рассчитывают по уравнению (11.97). Летучесть чистого компонента в жидкой фазе в стан­

дартном состоянии f i L определяют по уравнению

54

Для азота и метана фактор ацентричности принят равным нулю (d)t- = 0) и в уравнении (IIЛ 18) для этих компонентов вводят дополнительные члены

N I N

чину fcLx.

Значения коэффициентов в уравнениях (11.119)—(II. 123) при­ ведены ниже:

Для этана и более тяжелых углеводородов в качестве стан­ дартного принято состояние чистой жидкости при давлении и

Уравнение (11.121) применяют для компонентов С2+выошие* при этом концентрацию азота (не более 10%) суммируют с кон­ центрацией метана. Индекс к в уравнении (11.121) относится к лю­ бому компоненту в гомологическом ряду, кроме метана.

55

нию (11.20); В0, Ао, С0, Ь ... (и т. д.) — параметры уравнения (11.125) — их на­ ходят по уравнениям (11.21— 11.31); B0l, A0l, С0. ... (и т. д.) — находят по урав­

нениям (11.32— 11.42); kij — параметры взаимодействия между t-м и /-м компо­ нентами — приведены на с. 34 — 35.

56

Проведенный авторами [11] сравнительный анализ резуль­ татов, полученных по предложенному методу, и эксперименталь­ ных данных показал их хорошую сходимость. При этом сравнивали не сами значения констант фазового равновесия, а составы рас­ считанных равновесных фаз. Для большей части точек составы фаз, определенные по обобщенной корреляции, отклоняются от экспериментальных значений не более чем на 5 %.

| Метод дает удовлетворительные результаты для систем, содер­ жащих азот, С02, H2S.

ГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТАНТ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

При ручных расчетах для определения КФР пользуются графи­ ческими методами. В расчетной практике для определения КФР углеводородных систем Сх—С10 довольно часто используют методы Де—Пристера, Уинна—Хеддена, NGPA. Довольно простым и надежным является метод Нейрея. Рассмотрим подробно методы NGPA и Нейрея как наиболее простые и точные из графических методов.

Определение констант фазового равновесия по методу NGPA

Метод применим для определения констант фазового равнове­ сия легких углеводородных систем Сх—С10 и азота [25]. По этому методу КФР углеводородов определяют по серии графиков в за­ висимости от температуры, давления системы и давления сходи­ мости. На этих графиках по оси абсцисс отложены величины дав­ ления системы, по оси ординат — константы фазового равнове­ сия того или иного компонента системы (на рис. И. 1 приведен один из таких графиков для метана при давлении сходимости 800 фунт/дюйм 2) *. В этих координатах построены изотермы, которые сходятся в одной точке при К = 1 и давлении, равном давлению сходимости системы. Для различных смесей, имеющих одинаковые давления сходимости, константы равновесия иден­ тичных компонентов имеют одинаковые значения при равных температурах и давлениях. Поэтому давление сходимости исполь­ зуют как параметр, учитывающий влияние состава смеси на ве­ личину константы фазового равновесия.

Давление сходимости определяют методом Хэддена. По этому методу жидкую многокомпонентную фазу условно представляют в виде бинарной системы, состоящей из легкого компонента и гипо­ тетического тяжелого компонента, который характеризуется сред­ немассовой критической температурой и среднемассовым крити­ ческим давлением всех компонентов смеси, кроме легкого. Давле-

* 1 фунт/дюйм2 = 6894,76 Па.

57

Рис. I I .L

График констант равновесия для метана при Р о х = 800 фунт/дюйм2.

ние сходимости определяют как критическое давление данной псевдобинарной системы при температуре системы по критической кривой данной псевдобинарной системы. Если температура си­ стемы ниже критической температуры легкого компонента, то за давление сходимости принимают критическое давление легкого компонента. Давление сходимости определяют по рис. 11.2, на котором показаны критические кривые для различных бинар­ ных систем.

Порядок расчета КФР~по предлагаемому методу следующий. 1. Задаемся величиной давления сходимости.

2. Для заданного давления сходимости по соответствующим графикам (например, на рис. П .1 для метана при давлении схо-

58

Д а длбние сходимости, фунт/дюйм

Р и с . I I . 2.

График для определения давления сходимости углеводородных систем.

димости системы, равном 800 фунт/дюйм2) определяем КФР для каждого компонента при температуре и давлении системы.

3. Используя полученные КФР, рассчитываем состав равно­ весной жидкой фазы по уравнению

i i

где е — мольная доля паровой фазы.

4.Разбиваем равновесную жидкую фазу на псевдобинарную систему, в которой первый компонент — это легчайший компо­ нент, присутствующий в количестве не менее 0,1 % мол., второй — все остальные компоненты.

5.Для всевдотяжелого компонента рассчитываем среднемас­ совую критическую температуру и среднемассовое критическое

6.На графике рис. 11.2 находим положение псевдотяжелого компонента как точку, соответствующую значениям критической температуры и критического давления, определенным в п. 5. Путем интерполяции между существующими на графике бинар­ ными критическими кривыми проводим критическую кривую — легчайший компонент — псевдотяжелый компонент.

7.Давление сходимости по графикам определяем следующим образом. После построения критической кривой для рассматривае­ мого случая находим на ней точку, соответствующую температуре системы. Значение ординаты этой точки равно искомой величине давления сходимости.

8.Сравниваем полученное давление сходимости с заданным.

7 с новым значением давления сходимости. Определение повто­ ряют до тех пор, пока полученное значение не будет совпадать с принятым с заданной точностью (от 8 до 12%).

При давлениях углеводородной системы до 1,6—2,0 МПа влияние давления сходимости на значения КФР незначительно. Поэтому при низких давлениях можно не определять значения Р сх и пользоваться графиками при любых значениях давления схо­ димости.

На основании результатов расчетных исследований рекомен­ дуются следующие давления сходимости. При расчете технологи­ ческих схем переработки нефтяных газов с содержанием С3+Высшие =

во