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[科普中国]-汽化曲线

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汽化曲线是在p-T图上表示的气、液两相的相平衡曲线。这条曲线也就是气相与液相的状态范围分界线,曲线上的每一点都代表气、液两相共存并保持平衡的状态。汽化曲线也称为气、液二相图。汽化曲线的起点为O,在O点以下,气相只能与固相平衡共存,汽化曲线的终点为K,在K点以上,不存在气、液两相平衡共存的状态。1

简介在p- v图中,临界温度Tk以下任取一等温(T)线,表明在此温度下加压时,可使气体达到饱和汽B状态之后将它液化,在饱和蒸气压Ps下,汽液共存,B→C是一段水平线反过来C→B便是液体在此温度与压强下的汽化过程,如在下图中把(a)p-v图转换为(b)p-T图。

等温曲线ABCD中,C→B过程,在p-T图中对应点1。同理,在p-v图中另一条T-dT等温压缩曲线的水平液汽共存段,在p-T图中对应是2点。设想温度连续变化,把p- v图中汽液二相共存的状态,对应在p-T图中可描绘出一条连续的曲线,这曲线的终点是K点,对应P-V图中的临界点,这条曲线上每一点对应液汽共存状态,就叫汽化曲线。

汽化曲线把p-T面域分划分为两侧,过曲线上任一点画一条竖线,压强大于饱和气压,物质是处于液相,在汽化曲线以下,压强小于饱和气压,物质是处于气相。故汽化曲线的p-T图又可叫气液二相图。

由于气液两相共存的压强就是该温度下的饱和蒸气压,故汽化曲线就是饱和蒸气压随温度变化的曲线。当饱和蒸气压等于外压强时,液体可沸腾,故汽化曲线又可表示沸点与外压强关系的图线,从p-T图中汽化曲线可见:饱和蒸气压随温度的升高而增大,也表示沸点随外压强的增大而升高。2

汽化曲线绘制1、常压闪蒸

实验时,在一定试验压力下升温,达到试验需要温度(t)后,控制加热温度在t℃ ±1℃,然后将样品称重,以一定速度进料。待样品全部进入,气相馏出管及液相馏出管不再有油滴馏出时,停止加热。分别称取馏出油的质量,计算,占原油的质量百分率。继续变换不同的温度作试验,一般作5次以上。试验完毕,以汽化温度为纵坐标,以气相馏出油的收率(汽化率)为横坐标作图,可绘出平衡汽化曲线。对重油则测定减压下的平衡汽化曲线。

仪器结构示意图如下。

按此图连接好仪器后,蛇形管和闪蒸罐升温至所需温度(t),控制在t℃±1℃,然后用泵(柱塞泵)把一定量(G)原油(或馏分油)打入蛇形管加热,进入闪蒸罐(4),气液分离,接收气液相馏出物,称重并计算百分收率:

气相收率:

液相收率:

式中:wg—气相收率,%;

w1—液相收率,%;

A—气相馏出质量,g;

B—液相馏出质量,g;

G—油样质量,g。

这样便完成一个温度点的测定。然后另选一温度重复操作,做5个点以上,可得一系列馏出温度()平衡汽化温度)-气相收率数据,作平衡汽化温度-气相收率图即为常压闪蒸曲线(汽化曲线)。3

2、减压闪蒸

在残压0.267~1.33kPa下,选择不同汽化温度,做重油(渣油)闪蒸试验,作温度和汽相收率曲线,可得重油减压闪蒸曲线。但要注意,须将减压温度算为常压温度作闪蒸曲线,但要注意,须将减压温度换算为常压温度作闪蒸曲线,否则出现间断。

原油和重油的平衡汽化数据是炼油工艺设计计算的重要原始数据常用来计算加热炉管和输油管线中的汽化率,分馏塔进料段温度和分馏塔的塔顶、塔底及侧线温度等。炼油厂就是根据一次汽化数据及曲线,并参照其性质确定原油加热温度,然后进常压塔蒸镏,再进减压塔蒸馏。

油品的平衡汽化曲线平衡汽化曲钱又称一次汽化曲线,指在某一压力下,;石油馏分在一系列不同温度下进行平衡蒸发所得的汽化率和温度的关系曲线。汽化率以馏出%(体积)表示,不同压力可得到不同的平衡汽化曲线,平衡蒸发的初馏点即0%馏出温度,为该馏分的泡点;终馏点即100%馏出温度,为该馏分的露点。平衡蒸发曲线是炼油工艺的基本数据之一。4

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学