Материальные и тепловые балансы

Расчет материальных и тепловых балансов технологических схем производится с помощью уточненного в [1] единого уравнения состояния Пенга-Pобинсона (ПP) [2], распространенного на тяжелые углеводороды, сернистые соединения, гелий, метанол, воду и гликоли [3,4]. В статье [1] сравнивается точность наиболее широко используемых в мировой инженерной практике уравнений состояния: Бенедикта-Вебба-Pубина с поправками Оpая (БВP-О), Pедлиха-Квонга с уточнениями Соава (PК-С), Патела-Тея (ПТ) и уравнения Пенга-Pобинсона: оригинального (ПP) и уточненного (ПP°). Ниже приводятся результаты сравнения 2630 расчетных и экспериментальных значений коэффициентов фазового распределения (КФP) углеводородов, гелия, азота, диоксида углерода и сероводорода в интервале температур от 77 К до 583 К при давлениях от 0.2 до 26.2 МПа [1]:

Сделан вывод, что «уравнение ПP, записанное совместно с представленными в работе уточняющими функциями и коэффициентами парного взаимодействия, может быть использовано в качестве единой модели фазовых превращений в процессах обогащения гелия, сжижения природного газа, получения легких углеводородов, фракционирования конденсата»[1].

В работе [4] обсуждается точность описания давления паров воды, метанола, гликолей и взаимной растворимости этих веществ и углеводородов в газообразном и жидком состояниях. Показано, что усовершенствованное уравнение состояния Пенга- Pобинсона обеспечивает точность, достаточную для инженерных расчетов, и для указанных систем (как правило, в пределах 5-10 %).

В работах [1,4] рассматривается и точность расчета энтальпии газов и жидкостей, используемой для определения тепловых нагрузок теплообменных аппаратов. На основании сравнения с другими уравнениями состояния сделан вывод о предпочтительности применения уточненного уравнения ПP° и для расчета тепловых балансов. Средние погрешности расчета теплот парообразования парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов находятся в пределах от 0.9 до 3.2 %, теплоемкости от 2.1 до 4.2%