Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 3

На  диаграмме зона (1) соответствует газовому состоянию вещества, зона (2) – жидкости, зона (3) – твердому состоянию вещества. Линия АС – двухфазное, газожидкостное состояние; линия АВ – соответствует равновесию газа и твердого состояния вещества.

Точка А – соответствует тройной точке, в которой одновременно в равновесии могут быть газ, жидкость и твердое тело.

Тоска С – критическая точка, которой соответствует критическое состояние вещества – критическое давление и критическая температура, а также другие параметры (уд. объем, плотность и т.д.).

Критическое давление – это давление, выше которого вещество не может быть в жидком и газообразном состоянии одновременно (см. рисунок 2.3.1 на линии АС вещество в жидком и газообразном состоянии).

Критическая температура – это температура, выше которой газ не может быть переведен в жидкость при любом давлении. Можно дать и другое определение, что это температура, при которой кинетическая энергия становится равной потенциальной энергии притяжения молекул.

Проанализируем зависимость давления от удельного объема для различных температур, приведенном на рисунке 2.3.2, как и на предыдущем графике рассматривается однокомпонентный углеводород парафинового ряда.

Рисунок 2.3.2 – Типичная диаграмма Р – V (давление – объем) для однокомпонентной системы с изображением нескольких изотерм.

Кривая (1) соответствует критической температуре, на этой кривой существует точка перегиба, в которой давление равно критическому, удельный объем тоже критический. Для этой точки можно записать:

                                                                          (2.3.1)

При критических давлениях и температурах все другие параметры, характеризующие вещество, являются критическими, например, критическая плотность, критический удельный объем и другие показатели.

Для унификации графиков и различных формул по определению параметров вводится понятие приведенные параметры, которые являются безразмерными и показывают во сколько раз действительные параметры состояния газа больше или меньше критических:

Р_пр=Р/Р_с;  Т_пр=Т/Т_с ; V_пр=V/V_с ; ρ_пр=ρ/ρ_с  и др.

где Р, Т, V, ρ – действительные параметры, давление, температура, удельный объем, плотность; Р_с, Т_с, V_с, ρ_с – критические параметры.

Такая унификация основана на принципе соответственных состояний, т.е. зависимости свойств различных веществ от безразмерных комплексов, приведенных параметров. Ван-дер-Ваальсом было показано, что соответственное состояние достигается в их критическом состоянии.

Для многокомпонентных веществ вводится понятие псевдокритических параметров, определяемых по принципу аддитивности. Например, псевдокритические давления Р_{пс кр} и температура Т_{пс кр} равны:

Р_{пс кр}=∑n_i∙Р_сi                                                                                        (2.3.2)

Т_{пс кр}=∑n_i∙Т_сi                                                                                       (2.3.3)

где   n_i  – мольные доли i-го компонента в смеси.

Критические параметры С₅₊ или С₆₊ определяют по формулам:

                                                                          (2.3.4)

                                               (2.3.5)

где М_С5+(М_С6+) и ρ_С5+ (ρ_С6+) – молекулярная масса и плотность компонентов С₅₊(С₆₊).

Формулы справедливы при 100≤М_с5+≤240 кг/кМоль и 700<ρ_с5+<950 кг/м³.

Псевдокритические параметры приближенно можно рассчитать при известной относительной плотности газа по формулам:

Р_{пс кр}= (5,53–1,04∙ρ^0,5), МПа                                                                (2.3.6)

Т_{пс кр}=12+238∙ρ^0,5 , К                                                                           (2.3.7)

При наличии в составе природного газа сероводорода менее 5% по объему используют формулы:

Р_{пс кр}=5,195–1,087∙ρ+0,0762∙у_Н2S , МПа                                              (2.3.8)

Т_{пс кр}=125,64+111∙ρ+1,97∙ у_Н2S ,  К                                                      (2.3.9)