А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
62
компоненттердің пайда болуы фазалық ауысу заңдылықтарында
ерекшеліктер пайда болады, оларды бір компонентті газдан
ерекшеленеді.
Көмірсутегі жүйесінде әрбір компонент қаныққан бу серпім-
ділігінің жеке мәніне ие, сондықтан булану және конденсациялану
процесі нақты қысым мен температураның мәнінде өтпейді, ал
нақты қысым мен температураның мәнінде анықталады. Жүйеге
кіретін жеке компоненттерінің температурасымен қысымының
критикалық мәнінің арасындағы айырымы көп болған сайын,
диапазонның шегі де көп болады.
Жүйенің
изотермалық
сығылымы
бірінші,
ауырырақ
компоненттің
конденсациясына,
содан
кейін
жеңілірегі.
Нәтижесінде екіфазалы аймақтағы изотерма қисығына ие болады
(2.23 а-сурет).
2.23-сурет. Бинарлы жүйелердің фазалық күй диаграммасы:
а-н-С
5
Н
12
-н-С
7
Н
16
қоспасына «қысым-меншікті көлем» тәуелділік;
б- С
2
Н
6
-н-С
7
Н
16
қоспасына «қысым-температура» диаграммасы
Жүйеде екінші компоненттің пайда болуымен «қысым-
температура» диаграммасында үлкен айырмашылық пайда болады
(2.23 б-сурет).
Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
63
Шеткі
сол
және
оң
қисықтар
жеңіл
және
ауыр
компоненттердің қанығу буының қысымына сәйкес келеді.
Олардың арасында қоспаның фазалық диаграммасы орналасқан.
Көп компонентті жүйелерге, олардың жақсы болмауына
байланысты критикалық өлшемнен жоғары қысым мен
температура болған жағдайда екі фазаның болуы мүмкін.
Қоспаның изотермалық немесе изобаралық кеңеюі кезінде екі
фазаның болуы байқалуын ретроградты құбылыс немесе
қайтадан булану және конденсация процесі деп аталады.
Изотермиялық
ретрогенді
құбылыстар
тек
критикалық
температурадан жоғары болғанда және максимальды екіфазалы
температурадан төмен болғанда байқалады. Изобаралы булану
процесі және конденсация критикалық және максимальды
екіфазалы қысым арасында байқалады.
Мұнайда, суда, газда фазалық ауысулар белгілі
заңдылықтарға бағынады, оның астарында фазаның тепе-теңдік
түсінігі жатыр (2.24-сурет).
2.24-сурет. Екіфаза арасында заттарды тасу схемасы:
а-G фазасынан L-на; L фазасынан G фазасына;
в-фазалардың тепе-теңдігі
Барлық масса ауыстыратын процестер бірнеше жалпы
қасиетке ие.
1. Оларды қоспаны айыру үшін қолданады.
2. Барлық процестерге кемінде екі фаза қатысады: сұйық
және бу тәріздес, сұйық және газды, қатты және бу тәріздес, екі
сұйық.
3. Заттардың бір фазадан басқасына ауысуы диффузия
арқасында орындалады.
4. Салмақ ауыспалы процестің жылжымалы қабаты осы
фазадағы нақтылы концентрацияның әртүрлілігі және басқа
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
64
фазадағы
нақтылыққа
тепе-теңділік
шартына
сәйкес
компоненттер концентрациясы аз бағытқа қарай жөнеледі
(2.22-сурет).
5. Затты алмастыру процесі бір фазадан басқасына фаза
айыру шегі арқылы өтеді.
6. Диффузиялық процестер қайтымды, демек процестің
бағыты фазалық тепе-теңдік заңымен анықталады, екі фазадағы
факті компонент концентрациясымен сыртқы шарттармен.
Мысалы, температураның артуы мен қысымның төмендеуі
кезінде газдың сұйықпен жұтылуы (абсорбция) қарама-қарсы
процеске ауысуы мүмкін – сұйықтан газдың жойылуы
(десорбция).
7. Заттардың бір фазадан басқасына ауысуы – динамикалық
тепе-теңдікке жеткенде аяқталады. Оның өзінде де фаза
айырымының шегінде молекулалардың ауысуы тоқтамайды,
бірақ екі фазада да компонент концентрациясы өзгеріссіз, тепе-
теңдікте қалады.
Фазалардың тепе-теңдігі – тепе-теңдік константасымен
сипатталады, ол температура мен қысымға тәуелді. і-ші
компонентке ол газды фазадағы моль компонентінің осы
компоненттің сұйық фазадағы бөлігіне қатынасымен сипат-
талады, газды фазамен тепе-теңдік күйде болады:
К
рі
═N
уi
/N
xi
(2.67)
Газ сұйықты қоспаның тепе-теңдік күйін анықтау үшін
Дальтон және Рауль заңын қолданады.
Дальтон заңына сәйкес газды фазаға кіретін әрбір
компонент өзінің парциалды қысымы болады, ал газ жүйесіндегі
жалпы қысым парциалды қысым санына тең:
Р═∑P
i,
P
i
═N
уi
∙P
i
(2.68)
мұндағы
P
i
– газ фазасындағы і-ші компоненттің парциал қысымы;
N
уi
– газ компонентінің і-ші мольді бөлігі.
Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
65
Раульдың заңына сәйкес компоненттің парциалды қысымы
сұйық бетінің і-ші компонентінің будың қанығу қысымына
немесе будың серпімділігі сұйықтықтағы мольдік бөлігіне
көбейтуге тең:
P
i
═N
хi
∙ Q
i
, P
i
═N
хi
∙P
i будың қан.
(2.69)
мұндағы Q
i
– і-ші компоненттің бу серпімділігі; N
хi
–
сұйықтағы і-ші компоненттің мольдік бөлігі; P
i будың қан.
– і-ші
компоненттің будың қанығу қысымы.
Тепе-теңдік кезінде газ фазасындағы і-ші компоненттің
парциалды қысымы сұйық үстіндегі компонентінің парциалды
қысымына тең. Бұл екіфазалы тепе-теңдік күйді Дальтон-Рауль
заңымен сипаттайды:
N
уi
∙P
i
═N
хi
∙ Q
i
.
(2.70)
Екіфазалы жүйенің тепе-теңдік күйін сипаттайтын (2.70)
теңдеу белгілі сұйық фазасының құрамы үшін тепе-теңдіктегі
газды фазаның құрамын анықтатады немесе керісінше
анықталған газды фазаның құрамын тепе-теңдіктегі сұйық
фазасының құрамын және онымен байланыстағыны да
анықтайды.
Р ═∑( N
xi
∙Q
i
), Р ═∑ (N
xi
∙P
i,
)
(2.71)
Теңдеу бір ретті булана бастау теңдеуі – деп аталады.
Олар берілген температурада қоспа қайнай бастағандағы
қысымды сипаттайды. Бұл теңдеуде температура айқын емес
түрде саналады, өйткені бу компоненттерінің серпімділігі
температураға тәуелді.
Теңдеу
Р═1/∑(N
xi
/Q
i
),Р═1/∑(N
уi
/P
i,
) (2.72)
бір ретті буланудың аяқталу теңдеуі деп немесе бір ретті
конденсацияның басталу теңдеуі деп аталады. Олар көмір-
Достарыңызбен бөлісу: |
