CHƯƠNG II : CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA NHỮNG HYDROCACBON RIÊNG BIỆT VÀ CÁC HỖN HỢP CỦA CHÚNG Trong tính toán nhiệt động các quá trình chế biến khí những tính chất nhiệt lý sau đây được dùng nhiều hơn: áp suất, nhiệt độ, thể tích riêng, khối lượng riêng, entanpy, entropy, nhiệt dung, độ nhớt … 1. Hệ số nén Đối với khí lý tưởng : PV = nRT Đối với khí thực : PV = ZnRT Z : là hệ số nén (sai biệt giữa khí thực và khí lý tưởng) Xác định Z : - Hình I.13 xác định Z ở áp suất 1 at (Sách CBK BK) - Hình I.14 xác định Z ở áp suất giả qui đổi (P pr ) thấp - Hình I.15 xác định Z ở áp suất giả qui đổi (P pr ) trung bình (hoặc theo giản đồ Katz III.1) - Hình I.15 xác định Z ở áp suất giả qui đổi P pr = 7 – 15 Các chú ý khi tính toán - Chú ý đổi đơn vị - Tra bảng xác định P pc và T pc của từng cấu tử - Xác định P pc và T pc của hỗn hợp - Tính P pr và T pr của hỗn hợp (cấu tử) Từ giản đồ xác katz (I.15 hoặc III.1) định z - Tính khối lượng riêng (chú ý khối lượng riêng của hỗn hợp thì dùng M hỗn hợp ) Trong đó: T pr = T/T pc : nhiệt độ giả qui đổi P pr = P/P pc : áp suất giả qui đổi VD : P pr = 3.5 Z = 0.9 (hình I.15) T pr = 1.85 Đối với hệ có chứa CO 2 , H 2 S có hàm lượng cao ta dùng hệ số hiệu chỉnh (ε) Cách tiến hành (tìm Z? biết y CO2 , y H2S ) • Bước 1: xác định T pc , P pc • Bước 2: xác định hệ số hiệu chỉnh (ε) Dùng đồ thị III.2 Trục tung CO 2 ⇒ ε (đường cong ε) Trục hoành H 2 S Dùng công thức: ε = 120(A 0.9 – A 1.6 ) + 15(B 0.5 – B 4 ) Trong đó : A = y CO2 + y H2S B = y H2S (% mol H 2 S trong hỗn hợp khí) • Bước 3: xác định nhiệt độ giả tới hạn hiệu chỉnh, áp suất giả tới hạn hiệu chỉnh T’ pc , P’ pc T’ pc = T pc – ε ( 0 R) P’ pc = (psi) Hoặc: T’ pc = T pc – 0.556ε ( 0 K) P’ pc = (MPa) • Bước 4: xác định nhiệt độ giả qui đổi hiệu chỉnh, áp suất giả qui đổi hiệu chỉnh T pr , P pr T pr = P pr = Từ đó dùng đồ thị III.1 xác định hệ số Z - VD1: xác định hệ số Z của hỗn hợp khí ở 13,94 MPa (2021 psia) và 331 0 K (595 0 R) Thành phần Y i (%mol) T c ( 0 R) P c (psia) T c ( 0 K) P c (MPa) N 2 CO 2 H 2 S C 1 C 2 C 3 i-C 4 n-C 4 0.0046 0.0030 0.1438 0.8414 0.0059 0.0008 0.0003 0.0002 227 548 672 343 550 666 734 765 493 1071 1300 666 707 617 528 551 126 304 373 191 305 370 408 425 3.40 7.38 8.96 4.60 4.88 4.25 3.65 3.80 ∑ 1000 Giải Đơn vị 1 bar = 14,5 psi = 0,987 atm 1 atm = 14,7 psi 1 psi = 6,895 Kpa 0 C = 0,556( 0 F – 32) 0 R = 0 F + 460 0 K = 0 C + 273 0 F = 1,8 0 C + 32 Bước 1: P pc = = 758 (psia) T pc = ( 0 R) Bước 2: xác định hệ số hiệu chỉnh ε Dùng công thức : ε = 120(A 0.9 – A 1.6 ) + 15(B 0.5 – B 4.0 ) A = y CO2 + y H2S = 0.1468 Với B = y H2S = 0.1438 ⇒ ε = 21 Dùng đồ thị : y CO2 = 0.003 = 0.3% Y H2S = 0.1438 = 14.38% Từ đồ thị III.2 ε = 21 Bước 3: Nhiệt độ giả tới hạn hiệu chỉnh: T pc = T pc – ε = 392 – 21 = 371 0 R Áp suất giả tới hạn hiệu chỉnh: P pc = = = 713 (psia) Bước 4: Nhiệt độ, áp suất giả qui đổi hiệu chỉnh T pr = = = 1.6 P pr = = =2.8 T pr = 1.6 P pr = 2.8 ⇒ từ đồ thị I.15 ⇒ Z = 0.83 2. Khối lượng riêng ρ - Ta có : PV = ZnRT PV = Z ⇒ = = ρ - Chú ý đơn vị của R P V T R Kpa m 3 0 K 8.314 Mpa m 3 0 K 0.008314 Bar m 3 0 K 0.08314 Psia ft 3 0 R 10.73 1 bar = 10 5 Pa 1 ft 3 = 28,3 . 10 -3 m 3 Bảng 1: Tính chất của các hydrocacbon Hình III.1 (giản đồ Katz) Hình III.2 Bài tập 1: 1. Xác định hệ số nén và khối lượng riêng của Butan tại 300psi và 140 o F 2. Xác định hệ số nén và khối lượng riêng của hỗn hợp khí sau tại P = 14,5 Mpa và T = 57 o C Tên khí Thành phần (%) C1 C2 C3 n-C4 n-C5 92,5 4 2 1 0.5 3. Xác định hệ số nén và khối lượng riêng của hỗn hợp khí sau tại P = 14,5 Mpa và T = 57 o C Tên khí Thành phần (%) C1 C2 C3 H2S CO2 60 5 5 20 10 . CHƯƠNG II : CÁC TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA NHỮNG HYDROCACBON RIÊNG BIỆT VÀ CÁC HỖN HỢP CỦA CHÚNG Trong tính toán nhiệt động các quá trình chế biến khí những tính chất nhiệt lý sau đây được dùng. P pr = 7 – 15 Các chú ý khi tính toán - Chú ý đổi đơn vị - Tra bảng xác định P pc và T pc của từng cấu tử - Xác định P pc và T pc của hỗn hợp - Tính P pr và T pr của hỗn hợp (cấu tử) Từ. 1: Tính chất của các hydrocacbon Hình III.1 (giản đồ Katz) Hình III.2 Bài tập 1: 1. Xác định hệ số nén và khối lượng riêng của Butan tại 300psi và 140 o F 2. Xác định hệ số nén và khối lượng riêng