івноваги суміші криптон-ксенон від складу рідкої фази і тиску: 1 - 2000 гПа; 2 - 4000 гПа
З аналізу отриманих даних випливає, що, на відміну від раніше розглянутих бінарних сумішей, в системі криптон-ксенон має місце більш помітна зміна значень констант фазового рівноваги і коефіцієнтів поділу. При цьому константа фазового рівноваги криптону K 4 в широкому діапазоні зміни концентрацій (див. Рис. 4) має значення набагато більше мінімального ( K 4=1,0), а значення константи фазового рівноваги ксенону K 5 приблизно на порядок нижче в порівнянні K 4.
Рис. 5. Залежність коефіцієнта поділу для суміші криптон-ксенон від складу рідкої фази і тиску: 1 - 2000 гПа; 2 - 3000 гПа; 3 - 4000 гПа
Таке співвідношення між значеннями констант фазового рівноваги K 4 і K 5, яке відображає фізико-хімічні властивості компонентів, дозволяє отримати великі величини коефіцієнтів розділення суміші криптон-ксенон (4-5) (див. рис. 5) з нелінійною залежністю від молярного складу суміші.
2.3 Розрахунок параметрів фазового рівноваги бінарних і потрійних сумішей молекул водню
Водень, що надходить на низькотемпературну ректифікацію, являє собою багатокомпонентну суміш, що складається з наступних форм молекул: параводорода р-Н 2, ортоводорода o-Н 2, водорододейтерія HD, ортодейтерія oD 2 і парадейтерія pD 2 (вихідна концентрація в суміші молекул дейтерію 0,03%).
Дейтерій з вихідної суміші виділяють в два етапи: спочатку розділяють суміш HD-H 2 для отримання водорододейтерія, а потім цей проміжний продукт у спеціальному реакторі перетворять в потрійну систему D 2 -HD-D 2, з якої отримують дейтерій.
У зв'язку з недостатньою інформацією про експериментальних даних по фазовому рівноваги розглянутих систем і відхиленням сумішей HD-H 2 і D 2 -H 2 за своїми властивостями від законів ідеальних розчинів приблизно на 1,5% [34] при розрахунку фазового рівноваги даних систем були застосовані закони Рауля і Дальтона. У цьому випадку коефіцієнти поділу для бінарних сумішей можуть бути визначені за співвідношенням (3) з використанням апроксимаційних поліномів [8] для розрахунку тиску насичених парів чистих компонентів. Тоді рівняння для обчислення коефіцієнтів поділу мають вигляд
де прийнято, що індекс 1 відноситься до D2, 2 - до HD і 3 - до Н2.
Аналогічним чином складені рівняння для розрахунку коефіцієнтів поділу бінарних сумішей нормального водню.
Температуру насичення при фазових переходах в розглянутих сумішах знаходимо методом ітерацій, зокрема методом половинного ділення трансцендентного рівняння виду (5) по заданому тиску суміші, що розділяється. При відомих значеннях? ik і складі рідкої фази бінарної суміші за рівнянням типу (4) знаходимо концентрацію компонентів в паровій фазі, а за співвідношенням (1) - константи фазового рівноваги.
Для розрахунків параметрів фазового рівноваги бінарних сумішей розроблені відповідні підпрограми. На основі рівнянь (22) - (24) з використанням залежностей типу (8) складені підпрограми розрахунку фазового одно?? есія потрійних сумішей молекул параводорода, а також нормального водню.
Підпрограма розрахунку фазового рівноваги молекул нормального водню зображена на рис. 6.
Рис. 6. Підпрограма розрахунку фазового рівноваги молекул нормального водню
Серед бінарних сумішей молекул водню найбільшою розділової здатністю володіє система 1-3 (рис. 7), що пояснюється, насамперед, більшою різницею парціальних тисків чистих компонентів суміші. Константи фазового рівноваги бінарних сумішей молекул водню в розглянутому діапазоні тисків ( р =150 ... 350 кПа) мають близькі значення. Однак найбільш трудноразделімой системою є суміш дейтерію і водорододейтерія.
Рис. 7. Зміна констант фазового рівноваги суміші D2-H2 залежно від складу і тиску: 1 - 1000 гПа; 2 - 2000 гПа; 3 - 3000 гПа; 4 - 4000 гПа
Коефіцієнт поділу? ik у всьому діапазоні концентрацій змінюється незначно. Наприклад, для бінарної суміші HD-H2 при тиску р =150 кПа коефіцієнт? 23 змінюється від 0,450 до 0,373, а при р =350 кПа - від 0,538 до 0,466 і має прямолінійну залежність.
2.4 Розрахунок параметрів фазового рівноваги багатокомпонентної углеводородсодержащих суміші
Зріджений природний газ (СПГ) являє собою багатокомпонентну суміш, що складається з ряду компонентів з різними теплофізичними вла...
