azarafrooz 14,221 اشتراک گذاری ارسال شده در 26 مهر، ۱۳۹۱ - فشار بخار(vapor pressure) مایعات محبوس در یک فضای بسته در معرض تغییرات فشار و دما واقع می شوند. در هر زمان قسمتی از مایع می تواند بصورت بخار در آید؛ تازمانیکه محفظه بسته باشد بخار حاصل نمی تواند فرار کند تا به جایی می رسیم که سرعت تبدیل بخار به مایع و مایع به بخار یکسان است که به آن نقطه تعادلی گفته می شود.آن قسمت از مایع که بخار شده است فشاری را روی فاز مایع خود(و البته روی تمام قسمتهای محفظه) وارد می آورد. فشاری که بخار یک مایع در حال تعادل با مایع خود در دمای ثابتو معین دارد فشار بخار مایع مزبور در آن دما خوانده می شود. فشار بخار حاصله بستگی به دما، نوع ماده و در صورت مخلوط بودن به ترکیب درصد مایع مزبور بستگی خواهد داشت. هرچه مولکول بزرگتر شود، سنگینتر شده، فشار بخارش کمتر می شود.فشار بخار پاره ای از هیدروکربنها (به همراه بعضی اطلاعات دیگر) در جدول صفحه بعد جهت مقایسه نشان داده شده است.ـ فشار مطلق(absolute) و فشار نسبی(gage) و را بطه آنهامقادیر فشار بخار در جدول مزبور بر حسب فشار مطلق (absolute pressure) می باشد در حالیکه در عمل فشاری که با اندازهنما(gauge) سنجیده میشود فشار نسبی(gauge pressure) است. تفاوت این دو فشار و چگونگی تبدیل آنها به یکدیگر در زیر نشان داده شده است.شکل 1 نمایانگر فشار مطلق وشکل 2 نمایانگر فشار نسبی می باشد.فشار وسیله اندازه گیری(فشار نسبی یاgauge pressure) + فشار هوا(air pressure) = فشار مطلق(absolute pressure)KPa 32/101 یا psi 7/14 = Air pressure [TABLE] [TR] [TD]NO [/TD] [TD]Compound [/TD] [TD]Formula [/TD] [TD]Molecular Mass [/TD] [TD]Boiling Point , ˚C 101.32KPa(abs) [/TD] [TD]Vapor Pressure, Kpa(abs) 40˚C [/TD] [/TR] [TR] [TD]1 [/TD] [TD]Methane [/TD] [TD]CH4 [/TD] [TD]16.04 [/TD] [TD]-161.52 [/TD] [TD]35000 [/TD] [/TR] [TR] [TD]2 [/TD] [TD]Ethane [/TD] [TD]C2H6 [/TD] [TD]30.07 [/TD] [TD]-88.58 [/TD] [TD]6000 [/TD] [/TR] [TR] [TD]3 [/TD] [TD]Propane [/TD] [TD]C3H8 [/TD] [TD]44.10 [/TD] [TD]-42.07 [/TD] [TD]1341 [/TD] [/TR] [TR] [TD]4 [/TD] [TD]n-Butane [/TD] [TD]C4H10 [/TD] [TD]58.12 [/TD] [TD]-0.49 [/TD] [TD]377 [/TD] [/TR] [TR] [TD]5 [/TD] [TD]Isobutane [/TD] [TD]C4H10 [/TD] [TD]58.12 [/TD] [TD]-11.81 [/TD] [TD]528 [/TD] [/TR] [TR] [TD]6 [/TD] [TD]n-Pentane [/TD] [TD]C5H12 [/TD] [TD]72.15 [/TD] [TD]36.06 [/TD] [TD]115.65 [/TD] [/TR] [TR] [TD]7 [/TD] [TD]Isopentane [/TD] [TD]C5H12 [/TD] [TD]72.15 [/TD] [TD]27.84 [/TD] [TD]151.3 [/TD] [/TR] [TR] [TD]8 [/TD] [TD]Neopentane [/TD] [TD]C5H12 [/TD] [TD]72.15 [/TD] [TD]9.50 [/TD] [TD]268 [/TD] [/TR] [TR] [TD]9 [/TD] [TD]n-Hexane [/TD] [TD]C6H14 [/TD] [TD]86.18 [/TD] [TD]68.74 [/TD] [TD]37.28 [/TD] [/TR] [TR] [TD]10 [/TD] [TD]n-Heptane [/TD] [TD]C7H16 [/TD] [TD]100.21 [/TD] [TD]98.42 [/TD] [TD]12.38 [/TD] [/TR] [TR] [TD]11 [/TD] [TD]n-Octane [/TD] [TD]C8H18 [/TD] [TD]114.23 [/TD] [TD]125.67 [/TD] [TD]4.14 [/TD] [/TR] [TR] [TD]12 [/TD] [TD]n-Nonane [/TD] [TD]C9H20 [/TD] [TD]128.26 [/TD] [TD]150.82 [/TD] [TD]1.40 [/TD] [/TR] [TR] [TD]13 [/TD] [TD]n-Decane [/TD] [TD]C10H22 [/TD] [TD]142.29 [/TD] [TD]174.16 [/TD] [TD]0.47 [/TD] [/TR] [TR] [TD]14 [/TD] [TD]Cyclopentane [/TD] [TD]C5H10 [/TD] [TD]70.14 [/TD] [TD]49.25 [/TD] [TD]73.97 [/TD] [/TR] [TR] [TD]15 [/TD] [TD]Cyclohexane [/TD] [TD]C6H12 [/TD] [TD]84.15 [/TD] [TD]80.73 [/TD] [TD]24.63 [/TD] [/TR] [TR] [TD]16 [/TD] [TD]Ethene(Ethylene) [/TD] [TD]C2H4 [/TD] [TD]28.05 [/TD] [TD]-103.77 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]17 [/TD] [TD]Propene(Propylene) [/TD] [TD]C3H6 [/TD] [TD]42.08 [/TD] [TD]-47.72 [/TD] [TD]1598.00 [/TD] [/TR] [TR] [TD]18 [/TD] [TD]Acetylene [/TD] [TD]C2H2 [/TD] [TD]26.04 [/TD] [TD]-84.88 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]19 [/TD] [TD]Benzane [/TD] [TD]C6H6 [/TD] [TD]78.11 [/TD] [TD]80.09 [/TD] [TD]24.38 [/TD] [/TR] [TR] [TD]20 [/TD] [TD]Methyl alcohol [/TD] [TD]CH3OH [/TD] [TD]32.04 [/TD] [TD]64.54 [/TD] [TD]35.43 [/TD] [/TR] [TR] [TD]21 [/TD] [TD]Ethyl alcohol [/TD] [TD]C2H5OH [/TD] [TD]46.07 [/TD] [TD]78.29 [/TD] [TD]17.70 [/TD] [/TR] [TR] [TD]22 [/TD] [TD]Carbon monoxide [/TD] [TD]CO [/TD] [TD]28.01 [/TD] [TD]-191.49 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]23 [/TD] [TD]Carbon dioxide [/TD] [TD]CO2 [/TD] [TD]44.01 [/TD] [TD]-78.51 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]24 [/TD] [TD]Hydrogen sulfide [/TD] [TD]H2S [/TD] [TD]34.08 [/TD] [TD]-60.31 [/TD] [TD]2881 [/TD] [/TR] [TR] [TD]25 [/TD] [TD]Sulfur dioxide [/TD] [TD]SO2 [/TD] [TD]64.06 [/TD] [TD]-10.02 [/TD] [TD]630.8 [/TD] [/TR] [TR] [TD]26 [/TD] [TD]Ammonia [/TD] [TD]NH3 [/TD] [TD]17.03 [/TD] [TD]-33.33 [/TD] [TD]1513 [/TD] [/TR] [TR] [TD]28 [/TD] [TD]Hydrogen [/TD] [TD]H2 [/TD] [TD]2.02 [/TD] [TD]-252.87 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]29 [/TD] [TD]Oxygen [/TD] [TD]O2 [/TD] [TD]32.00 [/TD] [TD]-182.96 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]30 [/TD] [TD]Nitrogen [/TD] [TD]N2 [/TD] [TD]28.01 [/TD] [TD]-195.80 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]31 [/TD] [TD]Chlorine [/TD] [TD]Cl2 [/TD] [TD]70.81 [/TD] [TD]-34.03 [/TD] [TD]1134 [/TD] [/TR] [TR] [TD]32 [/TD] [TD]Water [/TD] [TD]H2O [/TD] [TD]18.02 [/TD] [TD]100.00 [/TD] [TD]7.38 [/TD] [/TR] [TR] [TD]33 [/TD] [TD]Helium [/TD] [TD]He [/TD] [TD]4.00 [/TD] [TD]-268.93 [/TD] [TD][/TD] [/TR] [TR] [TD]34 [/TD] [TD]Hydrogen chloride [/TD] [TD]HCl [/TD] [TD]36.46 [/TD] [TD]-85.00 [/TD] [TD]6304 [/TD] [/TR] [/TABLE] ـ موارد و لزوم ا ندازه گیری فشار بخار در صنعت نفتدر صنعت نفت در دو مورد عمده با فشار بخار برخورد می کنیم؛ الف) فشار بخار در ظرفها (vessel) و مخازن (tank) که تا در صدی از یک مایع پر شده است که فشارسنج مربوطه نشان می دهد. ظرفها و مخازن معمولا برای حداکثر فشار موجود آن به اضافه 10% حاشیه ایمنی (safety margin) طراحی می شوند. ب)فشار بخار یک محصول مایع نظیر پروپان، بوتان و میعانات گازی(condensate). محصولات تولیدی پالایشگاه می بایست دارای مشخصات ویژه ای بوده، استانداردهایی در آنها رعایت شده باشد تا در بازارهای جهانی امکان حضور و فروش خوب داشته باشند. میزان فشار بخار از جمله مهمترین خصوصیات مورد توجه است که علاوه برکیفیت و قیمت از نقطه نظر ایمنی هنگام انتقال وذخیره سازی نیز فوق الاده مهم می باشد و همواره مورد آزمایش وکنترل واقع می شود. برای اندازه گیری فشار بخار روشها و وسایل خاصی موجود است که در ادامه و ضمن اشاره به روشهای استانداردASTM به آنها خواهیم پرداخت.ـ ا ندازه گیری RVP به شیوه دستی (رِید متد) "ASTM D323" فشار بخار" رِید" (Reid vapor pressure) یا بطور خلاصه RVP روش ویژه ای جهت اندازه گیری فشار بخار مایعات نفتی، بنزین و برشهای هیدروکربنی می باشد. این نوع فشار بخار با فشار بخار واقعی مایع (true vapor pressure) متفاوت است. فشار بخار رید نه ازنوع مطلق و نه از نوع نسبی است اما به فشار مطلق نزدیک است. (فشار بخار واقعی 9-5 % از RVP بیشتر است) وسیله ایکه جهت این کار به کار می رود دراشکال زیر نشان داده شده است؛ همانطوریکه دیده می شود این وسیله مجموعه ایست از سه قسمت:1) محفظه مایع(liquid chamber)2) محفظه هوا یا بخار(air chamber or vapor chamber)3) اندازه نما(gauge) نسبت تقریبی حجم محفظه مایع به محفظه بخار 20 به 80 است. بطور خلاصه محفظه مایع از ماده نفتی سرد پر شده به محفظه بخار وصل می شود و در حمام آب C˚8/37 نهاده می شود. مقدار فشار ثابت بدست آمده بعنوان RVP گزارش می شود.نکات مهم در مورد آزمایش نمونه درظرف یک لیتری که 80-70% آن پر می شود در داخل حمام آب یخ به آزمایشگاه حمل می شود و تا موقع آزمایش از حمام خارج نمی شود.(اگر ظرف نمونه گیری نیم لیتری بکار رود 400 سی سی پر می شود) اگر نمونه کمتر از 70% از ظرف نمونه گیری باشد می بایست مجددا نمونه گیری شود ولی اگر بیشتر از 80% بود فقط کافی است مقداری از نمونه را خالی کرده مجددا در یخچال قرار داد. دمای نمونه قبل از باز کردن ظرف نمونه می بایست حداکثر C˚1-0 بوده باشد. ممکن است نمونه پس از سرد شدن کدر یا دو فازی شود. نمونه های دو فازی معمولا دو تست نمی شوند در مورد کدورت نیزمی بایست همراه جواب ارسالی به این موضوع نیز اشاره شود. توجه به این نکته ضروری است که نمونه آورده شده فقط برای یک تست است و برای آزمایش مجدد میبایست نمونه تازه آورده شود. خود اندازه نما می بایست با مانومتر یا وسیله دقیق دیگر چک شود که تا psi 05/0 اختلاف اشکال ندارد و می بایست به نتیجه نهایی اضافه یا از آن کم کرد. بیشتر از این مقدار باشد اندازه نما می بایست کالیبره شود. روی ظرف شبنم گرفته را می بایست با دستمال خشک کرد تابا نمونه مخلوط نشود. هوایی که داخل نمونه استفشاری دارد که در صورت غفلت از آن می تواند موجب بروز خطا شود. جهت دوری از خطا یا باید هیچ هوایی داخل نمونه نباشد و یا اینکه بطور کامل از هوا اشباع شود. از نظر عملی شق دوم راحتتر است . جهت اشباع کردن نمونه از هوا هر دو دقیقه یکبار ظرف نمونه گیری را از حمام یخ درآورده خشک کرده در آن را یکبار سریع باز و بسته می کنیم. پس از چند بار تکرار از صدایی که در اثر مکش هوا بوجود می آید متوجه می شویم که آیا اشباع شده است یا نه. محفظه مایع(liquid chamber) در یخچال قرار می گیرد(حداقل ده دقیقه) تا باعث تبخیر نمونه نشود. محفظه بخار(vapor chamber) قبل از تست می بایست داخل حمام C˚8/37 بوده باشد. نکته مهمی که توجه به آن الزامیست این است که برای اندازه گیری RVP ته هیچکدام از محفظه ها به هنگام آماده به کار بسته نمی شوند.روش آزمایش ظرف نمونه را از حمام آب یخ درآورده، داخل محفظه مایع که آنهم تازه از یخچال درآمده است می ریزیم تا لبریز شود. بلا فاصله محفظه بخار را که قبلا در حمام آب C˚8/37 قرار گرفته بود از آن در آورده به محفظه مایع پر متصل می کنیم که اقدام اخیر نباید بیش از ده ثا نیه بطول بینجامد. وسیله اندازه گیری را وارونه می کنیم تا کل مایع از محفظه مایع بسوی محفظه بخار جا به جا شود. در حالیکه هنوز وارونه است حدود هشت بار محکم آن را تکان می دهیم. سپس مجموعه را در حالیکه فشار سنج به سمت بالاست به حمام C˚8/37 منتقل می کنیم.بعد از پنج دقیقه مجموعه را از حمام خارج کرده چند بار تکان می دهیم و مجددا در آن قرار می دهیم. این کار را هر دو دقیقه یکبار تکرار می کنیم تا جاییکه دو عدد خوانده شده یکسان شوند که در این حالت بخار و مایع داخل محفظه ها به تعادل رسیده است. عدد نهایی را پس از اضافه یا کم کردن خطای فشارسنج بعنوان RVP نمونه گزارش می کنیم. پس از اتمام آزمایش هر دو محفظه مایع و بخار را با آب گرم ، سپس با برش نفتی سبک(Light naphtha) و در مرحله سوم با استن شستشو داده با هوای خشک، خشک می کنیم. محفظه مایع را داخل یخچال و محفظه بخار را داخل حمام C˚8/37 قرار می دهیم تا برای تست بعدی آماده شوند. ـ ا ندازه گیری DVPE به شیوه دستی (متد خشک)"ASTM D4953"DVPE ≡ Dry Vapor Pressure Equivalent کلیه گفته های قبلی در تست RVP برای این قسمت نیز صادق است. تنها تفاوت در این است که برخلاف RVP که محفظه های بخار و مایع بدون درپوش بترتیب داخل حمام و یخچال قرار داده می شدند در این قسمت حتما می بایست درپوش گذاشته شود تا از تر شدن درون محفظه ها جلوگیری شود. با توسعه دستگاهوری برای اندازه گیری فشار بخار نیز دستگاههای مختلفی بوجود آمد. تزریق مقدار اندک نمونه،سرعت،دقت خوب،کارراحتتر و اندازه گیری همزمان چند نوع فشار بخار را از مزایای این دستگاهها می توان شمرد.ـ ا ندازه گیری DVPE به شیوه دستگا هی (مینی متد) "ASTM D5191" در نوعی از این دستگاهها در یک مرحله قبل از تزریق، دستگاه در محفظه درونی خود خلا ایجاد می کند؛ پس از تزریق نمونه اشباع شده از هوا که بسته به نوع دستگاه ml10- 1 می تواند باشد آنرا به دمای C˚8/37 می رساند و در این دما فشار کل (total pressure) را بدست می آورد و با استفاده از فرمول زیر DVPE را نیز محاسبه می کند. DVPE, KPa (psi) = (0.965X)-A X : مقدار فشار کل اندازه گیری شدهA : Kpa 78/3 یا psi 548/0 این نوع دستگاهها نمی توانند RVP را گزارش کنند.ـ ا ندازهگیریRVP بهشیوه دستگا هی (متد ا نبساط سگانه=triple expansion method) "ASTM D6378" در نوع پیشرفته تر دستگاههای اندازه گیر فشار بخار دستگاه دارای پیستونی است که همزمان حجم و دمای محفظه اندازه گیری را ردیابی می کند. روش کار دستگاه به این ترتیب است که بعد از ورود نمونه دستگاه در سه حجم (دو بار تغییر حجم) فشار درون محفظه را اندازه گیری می کند(هر سه در دمای یکسان مثلا C˚20 ) و از روی اعداد بدست آمده و نیز حجمهای هر مرحله مقدار فشار ناشی از هوای محلول در نمونه را بدست می آورد. سپس پیستون مزبور بقدری کنار می رود که حجم محفظه به نمونه به نسبت چهار به یک برسد بعنوان مثال اگر نمونه تزریقی سه سی سی بوده باشد، حجم محفظه را به پانزده سی سی می رساند. دما را نیز بهC˚8/37 می رساند و در این شرایط مجددا فشار محفظه را اندازه گیری می کند. با کسر فشار هوا از فشار کل و استفاده از روابطی ویژه مقادیر RVP و DVPE را نیز بدست آورده گزارش می دهد. از آنجاییکه دستگاه فشار هوای داخل نمونه را محاسبه و از فشار کل کم می کند به همین خاطر نیازی به اشباع نمونه از هوا نمی باشد.- منابع1ـ اصول بنیانی و مبانی محاسبات در مهندسی شیمی ؛ دیوید هیمل بلاو ؛ ترجمه دکتر مرتضی سهرا بی چاپ چهارم1374 2-ASTM D323; Standard test method for vapor pressure of petroleum products (Reid method) 3-ASTM D4953: Standard test method for vapor pressure of Gasoline and Gasoline-oxygenate blends 4-ASTM D5191: Standard test method for vapor pressure of Petroleum products (Mini method) 5-ASTM D6378: Standard test method for determination of vapor pressure (VPx) of petroleum products, Hydrocarbons, and Hydrocarbon-oxygenate mixture (Triple Expansion Method) نقل قول لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده
به گفتگو بپیوندید
هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .