Объемное расширение и сжимаемость жидких углеводородов

Жидкие углеводороды обладают высоким коэффициентом объемного расширения вр, который показывает относительное изменение объема при изменении температуры на 1°С. При одном и том же повышении температуры пропан (бутан) расширяется в 16,1 (11,2) раза больше, чем вода, и в 3,2 (2,2) раза больше, чем керосин (табл. 2.7, 2.8). При отсутствии опытных данных коэффициент объемного расширения может быть приближенно определен из формулы:

ρ₁ = ρ₂ [1 + β_p (t₂ - t₁)] (2.47)

где р₁, р₂ — плотности жидкой фазы при t₁ и t₂ (см. табл. 2.5, 2.6).

Таблица 2.7. Опытные коэффициенты объемного расширения Pр

Продукт	При Г = 154	Интервал температур, С
Продукт	При Г = 154	-20-г+10	+10-г+40
Пропан	0,00306	0,00290	0,00372
Пропилен	0,00294	0,00280	0,00368
н-Бутан	0,00212	0,00209	0,00220
«•Бутилен	0,00203	0,00194	0,00210
Керосин	0,00095	-	-
Вода	0,00019	-	-

Таблица 2.8. Зависимость коэффициента объемного расширения Рр, °CMfr5, от температуры и давления

Давление, Мпа	Температура, С
Давление, Мпа	20	40	60	80	100
Сжиженный пропан
2,0	313	384	-	-	-
4,0	293	345	480	805	-
6,0	277	312	406	603	929
8,0	261	287	353	480	656
10,0	248	265	311	403	510
15,0	223	227	251	297	354
20,0	205	204	218	251	294
Сжиженный н-бутом
2,0	226	225	247	321	446
4,0	217	212	227	287	393
6,0	209	201	210	259	355
8,0	202	191	195	239	327
10,0	195	182	182	223	306
15,0	182	164	164	197	273
20,0	169	151	151	183	255

При повышении температуры сжиженные газы, расширяясь, создают опасные напряжения в металле, которые могут привести к разрушению резервуаров. Это следует учитывать при заполнении последних, сохраняя требуемый для безопасной эксплуатации объем паровой фазы, т. е. необходимо предусматривать паровую «подушку». Для резервуаров, где разность температуры не превышает 40°С, степень заполнения принимается равной 0,85, при большей разности температур — меньше. Резервуары заполняются по массе в соответствии с рекомендациями табл. 2.9. «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» ПБ 03-576-03 Госгортехнадзора РФ.

Таблица 2.9. Нормы наполнения резервуаров (по ПБ 03-576-03)

Газ	Масса газа на 1 л вместимости резервуара, кг, не более	Вместимость резервуара на 1 кг газа, л, не менее
«-бутан	0,488	2,05
«-бутилен	0,526	1,90
пропан	0,425	2,35
пропилен	0,445	2,25

Степень сжатия жидкой фазы в сосуде оценивается коэффициентом объемного сжатия всж (табл. 2.10), который показывает относительное изменение объема при повышении давления на 0,1 МПа. Зависимость давления от коэффициентов расширения и сжатия следующая:

Подпись: (2.48) Δ_P = (β_p /β_сж) Δ_t (2.48)

где Δ_t — разность температур, °С.

Таблица 2.10. Зависимость коэффициента объемного сжатия от давления, МПа-ЧО*

Давление, Мпа	Температура, "С
Давление, Мпа	20	40	60	80	100
Сжиженный прсоин
2,0	451	755	-	-	-
4,0	420	674	1250	2810	-
6,0	393	602	1040	2050	4603
8,0	364	544	884	1560	2980
10,0	343	492	758	1330	2090
15,0	295	394	542	640	1070
20,0	256	320	404	506	640
Сжиженный н-бутан
2,0	247	355	533	833	1350
4,0	238	335	488	730	1103
6,0	230	319	450	611	918
8,0	223	303	415	569	781
10,0	215	284	386	510	669
15,0	200	256	313	395	479
20,0	185	229	273	316	358