Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 19

Решение проводят методом последовательных приближений (итерации), задавая последовательно значение – мольную долю в газовой фазе до получения условия  из уравнения (2.9.14). При расчете жидкой фазы задаются последовательные значения L – мольная доля в жидкой фазе, рассчитывают к_i по (2.9.13) до выполнения условия .

При решении используют методы хорд, касательных и Ньютона.

2.9.6. Определение констант фазового равновесия.

Константы фазового равновесия находят экспериментально или расчетным методом.

Константа фазового равновесия  постоянна при фиксированных температурах и давлениях лишь для идеальных растворов, когда они не зависят от состава сосуществующих фаз. В этом случае константы называются идеальными, очень часто их находят как отношение упругости паров к давлению .

Реальные константы фазового равновесия зависят от давления, температуры, состава углеводородных смесей. Составы природных углеводородных смесей, содержащихся в газоконденсатных и нефтяных месторождениях, весьма разнообразны.

Поэтому для конкретных смесей необходимо определять в каждом отдельном случае. Их находят или экспериментальным, или расчетным способами.

Экспериментально определяется при помощи специальных сосудов высокого давления в изотермических условиях – бомбах PVT, в которых можно в определенном диапазоне поддерживать постоянным давление – объем – температуру. Отбирают пробы жидкой и газовых фаз, находят компонентный состав  и , далее рассчитывают k_i. Расчетные методы можно подразделить на два способа: расчетно-графический по давлению схождения и расчетный с использованием уравнения состояния.

Определение контакта фазового равновесия по давления схождения основан на том факте, что в многокомпонентных смесях константы равновесия сходятся к единице при критическом давлении и критической температуре. Если температура отличается от критической (обычно меньше критической), то давление, при котором константы равновесия сходятся к единице, называют давлением схождения. На рисунке 2.9.6 даны значения констант равновесия при температуре Т=…, давление схождения Р_сх=… мПа.

Константа равновесия является функция давления, температуры, давления схождения. Экспериментально доказано, что константы равновесия компонентов, входящих в состав различных смесей, равны, если равны как давление схождения, так и давления и температуры.

Давление схождения определяют несколькими способами. В качестве примера предлагается способ, описанный в […]. Давление схождения зависит от компонентного состава обеих равновесных фаз, часто на практике определяется или составом исходной смеси, или составом жидкой фазы.

Для известных молекулярной массы М_с7+ и плотности ее d_с7+ давление схождения Р_сх равно:

                       (2.9.15)

при 120≤М_с7+≤200

                                                           (2.9.16)

при 90≤М_с7+≤120

Если известны состав жидкой фазы, то давление схождение вычисляют по формуле:

                                                   (2.9.17)

где ; ; а₁=0,12258886; а₂=1,225988; а₃=–0,12539303; а₄=1,1242308; Т – в К; М_с7+ –  средневзвешенная молекулярная масса с₂₊.

                                                                                  где g_i – массовая доля i-го компонента в смеси; i – компоненты от С₂Н₆ и все более высококипящие.

Определив давление схождения, константы равновесия находят по атласу констант Американской ассоциации газобензинового производства NGAA, или по таблицам констант равновесия СевКавНИИГаза.

В работе […] приводятся аппроксимационные зависимости констант равновесия от трех переменных давления схождения, давления и температуры. Ошибка при расчете констант равновесия по этим зависимостям от метана до изопентана составляет около 1%, а для более высококипящих вплоть до нормального гексадекана может доходить до 5%.