ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение равновесия жидкость—пар в смесях углеводородов из "Техника физико-химических исследований при высоких давлениях" Методы, которые мы до сих пор описывали, состоят в том, что исследователь добивается наступления равновесия в системе при определенных, заданных условиях температуры и давления, а затем анализирует состав фаз. Эти методы можно назвать аналитическими. [c.214] Существует другой метод исследования, разработанный В. Ф. Алексеевым , который определял растворимость веществ в жидкостях, наблюдая температуру полного растворения известного количества вещества в определенном количестве жидкости. Этот метод называется синтетическим. Сущность его заключается в том, что исследователь задается определенным составом системы и затем находит давление и температуру, отвечающие фазовому превращению, т. е. такие давление и температуру, при которых либо начинает появляться новая фаза, либо исчезает одна из сосуществующих фаз. [c.214] Для использования синтетического метода в условиях высокого давления необходимо иметь какой-либо критерий фазового превращения. Существует несколько способов обнаружения момента фазового превращения. Один из них состоит в следующем. Залив в аппарат определенный объем жидкости и введя туда известное количество газа, начинают повышать давление в системе, не изменяя количеств жидкости и газа. т. е. уменьшая объем системы. Откладывая на графике давление в системе против какого-нибудь из свойств системы или фазы (объема, плотности, вязкости, коэффициента преломления), легко заметить, что изменение этого свойства с давлением будет представлять плавную кривую вплоть до того момента, пока не изменится число равновесно существующих фаз. [c.215] В момент исчезновения или, наоборот, появления новой фазы на кривой давление—свойство появится перелом. Исследовав кривую с обеих сторон этого перелома, можно достаточно точно определить давление, которое для случая растворимости газа в жидкости будет давлением насыщения, тем давлением, при котором двухфазная система жидкость—газ превратится в однофазную жидкую систему, т. е. исчезнет последний пузырек газа. Зная соотношения объемов загруженных в аппарат жидкости и газа, можно рассчитать растворимость. [c.215] Аналогичные результаты получаются, если увеличивать давление не уменьшением объема системы, а введением в аппарат новых, точно измеренных количеств исследуемого газа. Исходя из газовой фазы определенного состава и повышая давление в системе, можно определить момент рыделения первой капли жидкости. т. е. точку росы. [c.215] Газ сжимается до необходимого давления в ртутном компрессоре 4, устройство которого аналогично аппаратам для дожагия газа, описанным в гл. III. [c.216] Кроме обычных контактов, в верхнюю суженную часть аппарата 4 вставлен угольный стержень, сопротивление которого измеряют мостовой схемой 9. При изменении уровня ртути сопротивление стержня меняется. Резервуары 2, 3, коммуникации и компрессор 4 могут быть подогреты выше температуры конденсации. [c.216] С поверхностью жидкости легко определить по изменению сопротивления проволоки вследствие ее охлаждения жидкостью. Точность отсчета уровня достигает 0,025 мм. Автоклав установлен в термостате. [c.217] Содержимое автоклава перемешивается при его качании. Загрузив в автоклав определенное количество жидкости и газа, интенсивно перемешивают систему (при заданной температуре) до тех пор, пока не прекратится падение давления, указываемого манометром 11. Отметив конечное давление, вновь подают в автоклав определенное количество газа и вновь выжидают окончания падения давления. При этом каждый раз измеряют уровень жидкости (а тем самым и объем фаз), который меняется из-за растворения в ней газа. [c.217] Операцию повторяют до тех пор, пока давление в бомбе не достигнет максимума, на который рассчитана установка. После этого начинают вторую серию опытов, имеющих целью определение плотности равновесно сосуществующих фаз. Для этого вместо автоклава 1 присоединяют сосуд высокого давления, в который вставлены две пары весов особой конструкции, и проделывают ту же процедуру добавления порций газа, проходя через те же интервалы давления, что и раньше. При этом измеряют каждый раз плотности газообразной и жидкой фаз. [c.217] Применяемые для этой цели весы состоят из алюминиевого и медного цилиндров, расположенных на плечах коромысла, установленного на призме. Цилиндры имеют разные объемы, но одинаковые массы, поэтому, будучи погружены в какую-либо среду, они испытывают разную потерю в весе. Для удержания их в равновесии необходимо к одному из них приложить определенную силу. Эта сила создается электромагнитами, расположенными в медном цилиндре. Она пропорциональна плотности фазы, в которую погружены весы, и определяется по силе тока, пропущенного в катушку электромагнита и необходимого для приведения весов в равновесие. Момент наступления равновесия опре-еляется по замыканию ртутного контакта на коромысле весов. Весы предварительно калибруются при атмосферном давлении по жидкостям различной плотности. [c.217] В случае малого количества[жидкой фазы условия начала конденсации можно определить по так называемой точке росы с помощью прибора, изображенного на рис. 162. [c.218] Этот прибор вставляется в аппарат высокого давления с таким расчетом, что под давлением находится медный наконечник 1 (радиусом 3 мм), который поддерживают при определенной температуре, пропуская через концентрические трубки 2 ток термостатированного масла. [c.218] Температура корпуса 3 на 3— 4° выше температуры медного наконечника эта разность температур отмечается двумя термопарами расположенными на внутренней и наружной поверхностях медного наконечника. При медленном сжатии газа на наконечнике, вставленном в аппарат высокого давления, начнет конденсироваться жидкость. При этом повысится температура поверхности наконечника и уменьшится разность температур, что будет отмечено чувствительным гальванометром схемы, измеряющей разность температур. Понижая давление, испаряют жидкость, вновь увеличивая разность температур. Повторяя несколько раз эту операцию, уточняют давление начала конденсации или точки росы. Точность, полученная с помощью этого при-бора , составляла 0,07 кПсм . [c.218] Установка для точного определения фазовых равновесий. Схема установки этого типа приведена на рис. 163. Главной частью установки являются два сосуда / и 2, соединенные между собой капилляром 4. Нижние части этих сообщающихся сосудов заполнены ртутью. [c.218] Верхняя часть плунжера находится в сосуде 12, который соединен с сосудом 2. Благодаря этому передвижение контакта не вызывает изменения объема и не сказывается на давлении воздуха. [c.219] Давление воздуха в сосуде 2, уравновешивающее давление в сосуде 1, измеряют трубчатым и весовым манометрами 10. Манометр присоединен к сосуду через ртутный затвор 11, аналогичный уже описанному. Воздух должен быть очищен от влаги и углекислоты. [c.219] Опыт проводится следующим образом. В сосуд 1 вводят смесь углеводородов, вес и состав которой известны. Устанавливают определенную температуру (измеряемую и поддерживаемую с точностью до 0,00Г). После установления равновесия определяют давление по весовому манометру с введением поправок на давление столбов ртути, масла и воздуха в соединительных линиях. Затем меняют давление воздуха в сосуде 2 и вновь производят все измерения. [c.219] Зная веса жидкости и газа, можно произвести все необходимые вычисления. Растворимость газа в жидкости можно вычислить по давлению насыщения. [c.220] Описанные методы основаны на применении в качестве сжимающей среды ртути. Это связано с рядом неудобств. Очень трудно уплотнить аппаратуру при работе со ртутью ртуть образует с углеводородами (особенно с нефтью) эмульсии применение ртути ограничивает температурный интервал исследования. В описываемой ниже установке применен другой метод сжатия, позволяющий обойтись без ртути. [c.220] Вернуться к основной статье