Индивидуальные свойства газов

Свойство	Метан	Углекислота
Мольная масса, кг/кмоль	16,0424	44,009
Критическая температура, К	190,6	304,2
Критический объем м3/моль	0,099	0,094
Фактор ацентричности	0,008	0,225
Z смеси критическая	0,288	0,274

3. Расчёт минимальных затрат работы на разделение смеси

Работа разделения вычисляется по принципу аддитивности:

Где, - мольная доляi-го потока;,N₀– исходный поток, кмоль/ч

- минимальная работа извлечения i-й фракции.

Доля потока определяется из материального баланса.

При единичном исходном потоке

Отсюда

N₁ = 0,64143

N₂ = 1 – N₁ = 0,35857

Для метановой фракции:

,

Где - минимальная работа экстракции в гипотетически изобарных условиях

- работа сжатия фракции до заданного давления.

Работа экстракии.

,

где - парциальный коэффициент фугитивности.

Индекс 1 относится к метановой фракции, индекс 0 относится и исходной смеси.

При давлениях, близких к атмосферному, газ можно принять за идеальный: = 1. В гипотетически изобарных условиях, коэффициент фугитивности до и после экстракции равен 1, т.к. давление принимается близким к атмосферному.

Работа cжатия.

Здесь участвуют общие коэффициенты фугитивности смеси.

Коэффициент фугитивности исходной смеси (давление близко к атм.) равен 1:

Расчёт коэффициента фугитивности.

Парциальные коэффициенты фугитивности компонентов неидеального газа определяются по формулам:

где - мольная плотность смеси.-составляющие второго вириального коэффициента смеси.-поправка закона Менделеева-Клапейрона на неидеальность ()

Общий коэффициент фугитивности смеси:

_{Расчёт параметров смеси газа по модели вириального уравнения.}

_{Z смеси.}

_{В грубом приближении}

_{, где - Второй вириальный коэффициент смеси. -идеальная мольная плотность смеси.}

_{В точном приближении}

_{Знак + или – определяется в зависимости от близости значений Z и Z’.}

_{Вычисление}

_{y – мольные доли компонентов смеси.}

_{B – коэффициент, описывающий взаимодействие молекул газа. B11 и B22 коэффициенты взаимодействия одинаковых молекул газа 1 и 2. B12 – коэффициент взаимодействия разных молекул.}

_{, Tcr – критическая температура. Коэффициенты b постоянны для данного газа.}

_{Ограничимся четырьмя коэффициентами b:}

_{R – универсальная газовая постоянная. Pcr – критическое давление. w – фактор ацентричности.}

_{Pcr можно вычислить, зная критический объём и Z смеси в критической точке:}

_{Используемые величины даны для обоих газов.}

_{Коэффициент B12 можно представить как коэффициент взаимодействия одинаковых молекул гипотеотческого газа, свойства которого эквивалентны свойствам смеси газов.}

_{Таким образом,}

_{После нахождения Zсм становится известна мольная плотность:}

_{По вириальной модели неидеального газа вычислено для метановой фракции:}

B₁₁ = -0,048067583 м³/кмоль

B₁₂ = -0,08013095 м³/кмоль

B₂₂ = -0,13506019 м³/кмоль

Z_см = 0,981325536

С_см = 0,36427534 кмоль/м³

Ф₁ =0,982835747

Ф₂ =0,959359559

Ф_см = 0,981672142

После подстановки этих данных в указанные выше формулы:

W₁^min = 5727, 71 кДж/кмоль