Уравнение Редлиха-Квонга

Уравнение Редлиха-Квонга [17, 18] имеет вид:

(1.15)

где P — давление, Па;

T — абсолютная температура, К;

V — мольный объём, м³/моль;

— универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К);

a и b - некоторые константы, зависящие от конкретного вещества.

Уравнение состояния Редлиха-Квонга значительно проще большинства известных уравнений. Точность данного уравнения в целом соответствует точности определения состава и свойств остатка пластовых смесей [19].

Первоначально уравнение состояния Редлиха-Квонга использовали для определения термодинамических и физических свойств газовых смесей. Применение этого уравнения для расчета свойств жидких углеводородных смесей приводит к большим погрешностям [20].

В практике расчета равновесий широкую известность получилиуравнения состояния Редлиха-Квонга, Соаве, Пенга-Робинсона, Бенедикта-Вебба-Рубина, позволяющие рассчитывать равновесие жидкость-пар в однокомпонентных, бинарных и многокомпонентных системах в весьма широком интервале внешних условий. Смеси неполярных веществ обычно с удовлетворительной точностью описывают только на основе данных о чистых компонентах. Параметры уравнений для смесей при этом находят с помощью определенных комбинационных правил на основе констант, характеризующих индивидуальные вещества. В более сложных случаях необходима оценка некоторых бинарных параметров по экспериментальным данным для смесей [21].

Летучесть компонента смеси в газовой фазе рассчитывают по уравнению состояния Редлиха-Квонга, а коэффициент активности по выражению из теории регулярных растворов Гильденбранта. В это выражение входят молярный объем компонента в жидком состоянии и параметр растворимости, который вычисляют по энтальпии испарения компонента смеси [22].

Метод Чао и Сидера рекомендуется использовать в расчетах процессов стабилизации и дебутанизации насыщенного конденсата, а также сепарации природных газоконденсатных смесей при давлениях примерно до 10 МПа и температуре не ниже 263 К - чтобы расширить пределы применимости этого метода, предпринимались попытки его модификации, основанные на использовании различных модификаций уравнения состояния Редлиха-Квонга и теории жидких растворов.

Робинсон и Чао коэффициент летучести компонента в газовой фазе вычисляют поуравнению состояния Редлиха-Квонга с использованием обобщенных коэффициентов Чу и Прауснитца. Для определения летучести чистого вещества подобраны эмпирические выражения, отличающиеся от выражений Чао, Сидера и Шелтона. Коэффициент активности рассчитывают с помощью уравнения Гильдебранта и Скотта, учитывающего отклонение поведения жидких растворов от поведения регулярных растворов.

Особенно эффективной оказалось модификация, предложенная Соаве, которая часто дает хорошие результаты при расчетах равновесия пар-жидкость в углеводородных смесях. Это объясняется, по крайней мере частично, использованием для определения констант уравнения данных по давлениям паров чистых компонентов. В результате уравнение Соаве, надежное почти всегда при расчете констант равновесия К, обычно дает неправильные значения плотности жидкости [23].

В заключение следует отметить, что, несмотря на простоту, осуществленная Соаве модификация уравнения Редлиха-Квонга явилась очень эффективной и позволила улучшить моделирование свойств не только паровой (газовой) фазы, но и газированной жидкой фазы. И все же, свойства паровой фазы моделируются модификациями уравнения состояния Редлиха-Квонга значительно более точно, чем свойства жидкой фазы. Для точного описания фазового равновесия необходимо правильно определять свойства обеих сосуществующих фаз.