Технологии энергосбережения

Физико-химические свойства углеводородов - Фазовые состояния углеводородных систем при изменении давления и температуры

3.3. Фазовые состояния углеводородных систем при изменении давления и температуры

Отдельные газы или многокомпонентные системы могут находиться в одно-, двух- и трехфазном состоянии (газообразном, жидком или твердом). Индивидуальные газы изменяют свой объем в зависимости от давления и температуры. Если вещество находится в однофазном состоянии, то его объем V определяют по температуре Т и давлению Р.

При изотермическом сжатии метана его объем уменьшается с повышением давления до появления жидкой фазы (кривая Е). Затем сжатие метана происходит при постоянном давлении до его полного перехода в жидкое состояние, после чего дальнейшее сжатие приводит к резкому возрастанию давления (ba). Температура, при которой с повышением давления в газе появляется первая капля жидкости, называется точкой росы или точкой конденсации (точка d). Температура, при которой происходит полный переход газа в жидкость, называется точкой насыщения (точка b). Линия b - линия равновесного сосуществования газовой и жидкой фаз, называют линией упругости паров, а соответствующее давление - давлением упругости паров.

Для однокомпонентных систем точка росы, точка насыщения, упругость паров соответствуют одному и тому же давлению и температуре, поэтому линия параллельна оси удельного объема. Из этого рисунка следует, что линия bc есть геометрическое место точек насыщения, а линия cde - геометрическое место точек росы. Точка С, в которой встречаются эти линии, называется критической. В этой точке различие между газообразной и жидкой фазами исчезает. Критической точке С соответствуют критические давление и температура.

Таким образом, максимальная температура, при которой данный газ еще может быть переведен в жидкое состояние, называется критической температурой, а соответствующее ей давление называется критическим давлением. Критическая температура метана равна -82,10С, для этана - +32,30С, для азота - +141,70С. Внутри области bcde имеем сосуществующие газообразную и жидкую фазы. Правее линии cde - газообразная фаза, левее линии bc - жидкая фаза.

Фазовое поведение двух- и многокомпонентных систем зависит не только от давления и температуры, но и от состава газа.