Файл: Покровский, К. В. Термодинамика реальных газов применительно к нефтяным газам.pdf

Скачать файл (5,18Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 59

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

дать те же критические параметры, что и изученные бинарные системы, содержащие тот же первый компонент гі в тех же количествах.

Условный молекулярный ве-с второго компонента бинарной системы а„пр определяется по эмпирическим правилам, из кото рых укажем два:

X т і и

X gi Hi

Xо g\

где суммирование ведется для всех компонентов приводимой’ системы, начиная со второго. .

Рекомендуется еще следующий способ:
		И				,
	Г:пР^Ѵ ,?г,Г0І.
Здесь	7 \пр—температура	кипений при			атмосферном давлении?
	второго приведенного		компонента;
	Гоі—температур;-	кипения	при атмосферном давлении-,
	ксмпснеитсв	прі водимей			cs стемы,	начиная со
По	второго.			весу \|хгпр или температуре
	полученному молекулярному
Т2Пр этот компонент прнгщзштается				обычно к интерполяцион
ному углеводороду парафинового			ряда бинарной			системы, чем

и . устанавливаются предполагаемые критические параметры многокомпонентной сг стемы.

Примером' подобной методики определения критических, параметров может служить метод, разработанный Г. С. Степа новой для смесей легких углеводородных газов.

Указанные способы приведения многокомпонентных систем к бинарным являются приближенными, имеют ограниченное применение и могут быть использованы только для таких: многокомпонентных систем, которые не содержат высокомоле кулярных кбмпонентоЕ. В последнем случае ортобарные петли значительно расширяются, еид огибающих значительно изменя

ется и требует специального экспериментального определения.

ПО

15. ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ И ЕЕ ОСОБЫЕ СВОЙСТВА

Построеннаяпо экспериментальным данным для определен ной системы в .координатах (Р , Т) диаграмма, включающая ортобарную кривую, критическую точку, изоплеры и другие показатели, характеризующие различные состояния системы в двухфазной области, является полной фазой диаграммы данной системы.

Рис. 45. ФазоЕая диаграмма газоконденсатной системы:

А —критическая точка;	— крпкодснбара;	А / —крнкодентерма
Такие диаграммы для бинарных систем строились раньше,
а для природных ! газов,	способных	выделять конденсат, их

начали строить только недавно. С помощью полных фазовых диаграмм легко объясняются явления, происходящие в различ ных случаях расширения газа. На рис. 45 .изображена такая диаграмма для газоконденсатной системы. На ней нанесены характерные точки: К—критическая, Яб—крикоденбара и Kt—

крикодентерма.	верхней	частью кривой насыщенной
Кривая АН является
жидкости (е = 1), кривая	Кв—кривой насыщенного пара (е=0),
В двухфазной области показаны' изоплеры е=пост.
Опишем по диаграмме	на рис.	45 явления,‘происходящие

при дросселировании газовой смеси, начальное состояние кото рой располагается в газовой фазе. В зависимости от состава смеси ее критическая точка по температуре Ткможет располо житься в большем или'меньшем удалении от начальной темпе ратуры газа Т, оставаясь левее последней.

ill

Ввиду того, что описание интересующих нас явлений при 7 = пост, и Тк переменном потребовало бы построения несколь ких фазовых диаграмм с несколькими критическими точками,

мы примем	несколько	вариантов начальной температуры Т
при одной	фазовой диаграмме и Гк = пост.
Так как процесс дросселирования естественных газов сопро
вождается	падением	их температуры, то на рис. 45 линии

дросселирования АХВХ\ А2В2... условно изображены наклонными прямыми и доводятся нами до атмосферного давления.

Первый вариант, дающий линию АхВи характерен для си стемы с низким значением критической температуры Тк, а это отвечает так называемым сухим газам, состоящим из метана с небольшой примесью более тяжелых компонентов. Как видим, линия АХВ Хнигде не пересекает фазовой диаграммы, и, следо вательно, во время процесса дросселирования углеводородная система**все время будет находиться в газовой фазе.

Второй вариант, с большим сближением температур Т и Тк, отвечает и'большему содержантов системе тяжелых ком понентов. Для дросселирования такого газа (линия АгВ2) при некотором давлении, определяемом точкой С, он вступает в двухфазную область, до точки сі увлажняется, после чего выделившаяся влага испаряется и при давлении, определяемом точкой С], вновь вступает в область газовой фазы.

Давление в точке d, отвечающее максимальному количеству выделившейся влаги, носит название давления максимальной мольной конденсации.

Следует отметить, что точка на линии дросселирования, отвечающая максимальной весовой конденсации, располагается ниже точки d. *

Конденсации газа во время процесса расширения присвоено название обратной (ретроградной) конденсации, а последую щему испарению влаги—обратного (ретроградного) испарения.

Третий вариант (линия Л35 3), характерный для большого содержания в системе тяжелых компонентов, при котором температуры Т и Тк сильно сближены, тем отличается от предыдущего, что при давлении максимальной конденсации выпадает больше влаги и в конце дросселирования система не выйдет из двухфазной области.

Таким образом, если в предыдущем варианте при атмос ферном давлении конечным продуктом дросселирования являлся газ, то в последнем случае будем иметь два продукта—газ и жидкость.

В рассмотренных вариантах точки Ль Л2, Л3 располагались правее критической точки К. Рассмотрим еще случай, когда начальная точка системы Л располагается левее точки К (в действительности, когда температура Тк выше Т).

Этот случай прежде всего характерен тем, что здесь началь ная точка А располагается в однофазной области, которую в

112

равной степени можно принять за жидкую и газовую фазу (флюидная область). Здесь видим, что при дросселировании линия А, Д, пересекает в точке С кривую насыщенной жид кости и при дальнейшем дросселировании будет пересекать

нзоплеры с постепенно уменьшающимися			значениями влажнос
тей г, т. е. жидкость будет частично		испаряться.
В результате дросселирования	получаем две продукции-
жидкость и пар.	при	ее	дросселировании, в
Процесс испарения жидкости

противоположность ретроградному процессу с газом, называют процессом „прямого“ испарения жидкости.

В приложении № 15 представлена фазовая диаграмма, пост роенная по данным исследования продукции 78 скважины Карадагского месторождения.

По диаграмме построены кривые влажности (У = пост.), где У—представляет собой объемную концентрацию жидкой фазы

всистеме; кривые удельных весов жидкой фазы системы (-;>к -

—пост.) и удельных Еесов системы (YCM= пост.).

На диаграмме линия abc представляет собой геометрическое место состоянии наибольшего объемного содержания насыщен ного конденсата в системе.

По этой линии можно определить при данной температуре

давление,	отвечающее наибольшему .содержанию конденсата
в системе,	называемое давлением максимальной конденсации.
Линия У =	0 является линией точек росы, т. е. частью ортобар

ной кривой.

Крикондентерма отвечает температуре 200° С, а крикондеи- бара—570 ата.

Так как в настоящей системе содержится большое коли чество метана, то критическая точка располагается по левую сторону от крнконденбары, что также видно по’ характеру изгиба кривых влажности.

Способность газов, содержащих углеводороды более тяжелые, чем этан, выделять при дросселировании конденсат исполь зуют для добычи последнего на газоконденсатных месторож дениях.

Сущность технологического процесса такой разработки заключается в том, что поступающий из пласта в скважину газ, представляющий собой систему в состоянии сухого насы щенного пара, дросселируется в скважине, трубопроводе и сепараторе, вследствие чего распадается на газ и конденсат. Давление в сепараторе выбирается из условия обеспечения максимально™ выхода товарного конденсата (обычно 50—60 атм). Газ из сепаратора поступает в газопровод, а конденсат выпадает в сепараторе в состоянии насыщенной жидкости, дросселируется до атмосферного давления, выделив путем прямого испарения некоторое количество жирного газа и обра тившись в стабильный товарный конденсат.

Ü 9 - 8

И З

Из рассмотрения поведения в различных случаях дроссели руемой системы видно, какую большую роль играет умение находить ее критические параметры, в особенности критическую-

температуру.

Не зная ее, нельзя будет, например, решить во что перейдет при повышении давления двухфазная система, состав которой при атмосферном давлении известен —в жидкую или газовую фазу, т. е. будет ли наблюдаться явление непрерывного раст ворения газа" в жидкости или же жидкости в газе.

Не зная параметров Рк и Тк невозможно найти для системы приведенные параметры ъ и т и, следовательно, применить к ней закон соответственных состояний. Поэтому чрезвычайно актуальна проблема нахождения надежных способов опреде ления критических параметров сложных систем.

)

	ЛИТЕРАТУРА							*
	1. В у к а л о в и ч М. П., Н о в и ков
									И. И. Уравнение состояния реаль
mix газов. Госэнергоиздат,					1948.
	2. By к а л о в и ч			М.	П. Термодинамические совііства воды и водяного
пара. Машгиз,. 1958.				Э. Г., Р а м а з а н о в а Э. М., П о к р о в с к и й К. В.
	3. Г у с е й н з а д е
Диаграмма сжимаемости для						индивидуальных углеводородов					алканового
ряда при приведенном давлении							я >5 и	температуре' т<0,9. „Нефть и газ“
№	8,	i960.					„Теплоэнергетика“ № 7, 1957.
,	4.	К а з а в ч и н с к и и Я. 3.
	5. К а д ы р о в Н. К. Распространение								диаграммы	сжимаемости основ
ных гомологов алканового ряда на область параметров ниже											критических
Кандидатская диссертация. Б.,							1961.
	6. К а р а п е т я н ц			М. X. „Химическая термодинамика. Госхимиздат, 1953.
	7. К о л м а и я и		С. Р.		К	вопросу		исследования		фазового равновесия
бинарных систем углеводородов. „Нефть и газ“ j4» 3, 1958.
	8. К о л м а н я и		С. Р.		Исследование				фазового	равновесия бинарных

систем\ углеводородов в критической области на примере пропан-н-г ептана Кандидатская диссертация, Б., 1959.

9. К о л м а н я н	С. Р. Метод'определения критических давлений и тем
ператур бинарных	систем легких нормальных парафинов. „Нефть и газ“,
№ 12, 1959.

10. П о к р о в с к и й К. В. Термодинамика газов, мало отличающихся от идеальных. Докторская диссертация. Б., 1946.

11. П о к р о в с к и й К. В. О методике вывода дифференциальных урав нений термодинамических связей. Труды АзИНЕФТЕХИМ.'вып. IV, Азнефте-

издат,	1951.			основные
12.	П о к р о в с к и й К. В. Характеристическое уравнение и
термодинамические величины		углеводородных газов для состояний, мало-
отличающихся от идеальных. „Нефть и газ“			№ 7, 1958.	Н. Р. Ме
13.	П о к р о в с к и й К. В.,	С т е п а н о в а	Г. С., Ф а р з а н е

тодика построения фазовой диаграммы для газоконденсатной системы. Труды

АзИНЕФТЕХИМ, вып.,	19,4957.
14. С т е п а н о в а	Г. С. Метод определения критической температуры

и критического давления многокомпонентных углеводородных смесей. Труды ВНИИгаза, вып. 17/25, 1962.

1 1 5