Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 [ 84 ] 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Рнс 5.12. Окисление скфой нефти поме ее шфоли» 1фи температуре 350 С в течение 5 ч 1фи расходе азота 44 им /(м -ч) и давлении 5,5 бар в песчаной мат рице [5.15]:

1 - температура, °С; 2 - время, ч; 3 - гаэ, %-, 1 - темпцатура нагреватели и образца; 2 - количество потребленного 02\ 3 - количестио полученного COj: 4 - количество полученного СО

разброс данных показывает, что дпя cq>HH зкспериментов, 1фоведенных на одном и том же минералыюм коллекторе, не существует строгой взаимосвязи между Wg каким-либо одним свойством нефти. Связь Wg с остатком нефти по Конрадсшу дает наименьший разброс вследствие того, что данный параметр является мерой способности нефте1фодуктов к образованию кокса (см. раздел 2.2.2). Достаточно сложные змпиричес-кие формулы были разработаны для расчетов на основе некоторых физических свшств нефти [5.3] : 1фоведенные же термогравиметрические исследования и работы по дифференциальному термическому анализу указали на сложность определения реактщонной способности сырой нефти [5.14]. Более того, зкспд>именты Александера и др. указывают на влияние нефтенасыщенности на количество образующегося топлива, причем на влияние гораздо более ощутимое, чем зто видно непосредственно из 3Kcnq>HMeHTOB по 1фямоточному горошю при одномерности 1фоцесса (см. раздел 5.3.2) [5.8].

Не следует также забывать о влиянии удельной поверхности коллектора, присутствующих в нем катализаторов и возможного наличия связанного керогена (см. раздел 5.2.1). Легкая нефть, обычно плохо под-даияцаяся коксованию и содд>жащая малое количество катализаторов (например, переходных металлов), 1фи взаимодействии с матрицей мшкет 1фивести к существенному увелнчошю коксового остатка. Это 258

будет способствовать распространению внутрипластового 1фямоточного горения в некоторых 1фиродных коллекторах, в то время как такое осаждение было бы невозможно в специально 1фиготовленной матрице, наприм), из чистого песка [5.1].

Наконох, для лучшего моделирования нродвижения фронта 1фямо-точного горошя можно 1федварить этап окисления этапом нагревания в атьюсфере аэота. Подобная процедура 1фиводит к выводу о зависимости необходимого количества горючето от характд>истик 1федвари-тельного пиролиза [5.3]. При зтом первый пик окисления снижается (рис. 5.12), он может даже совсем сгладиться, если значительная часть нефти до окисления 1фетд>пела химические изменения. Разумный выбор условий течения пиролиэа и последующего окисления является важным элемштом полуколичественного метода о1феделения массы нефти, необходимой для 1фямоточного горения в данной системе коллектор - нефть.

5.2.4. Оценка теплоты сгорания

Рассмотрим метод расчета количества теплоты, выделяемой при реакции горения до получшия СО, СОз и Из О (в жидком состоянии), протекающей в эоне с высокш температурой в пласте. Этот метод расчета может также служить основой для оценки теплотворной способности сырой нефти.

Топливо, применяемое при внутрипластовом горении. В первом 1фИближении исходную сырую нефть можно 1федставить как совокупность насыщенных углеводородных групп -СНз-, а 1фОДукт интш-сивного пиролиза - как осажденный углерод. Следовательно, горючее СН, сгораемое в зоне повышенной температуры в пласте, можно 1фед-ставить в виде следующей смеси:

(СН.)„. ?( сН.-).„ +~с.

(5.10)

Если JC < 2, топливо эквивалштно смеси -СНз- и углерода. Случай JC > 2 соответствует топливу, обедношому углеродом относительно исходной сырой нефти, так как отложения углерода не участвуют в горении. nq>BOMy случаю соответствует 1фямоточное горение, в то время

Стоит отметить, что термохимические превращения группы -СНз - насыщенной углеводородной цепи бесконечной длины с образованием углерода и насыщенного угпеводородд с ограниченным числом атомов С - часто протекают при выделении незначительного количества теплоты. Исходя из того, что энтальпия образования группы -СНз- в жидкой фазе составляет около 6,1 ккал, можно привести следующие примеры подобных реакций:

(-СН,-),„ -)• 1/7 С„ + 1/7 (»-С,И„)„ Д = -0,бккал.

( сн,-),„ 1/2 cv +i/jCHi ДЯ =-2.85 ккал.

как второй может быть реализован 1фи противоточном горении. Если изначально нефть находилась в жидком состоянии, следует вычесть из величины, получаемой по уравнению (2.6), теплоту парообразования углеводорода, которую можно считать равной 1,2 ккал/моль -СНз- (ж 85 Kxnfr). С другой стороны, если вода, получаемая в ходе реакции, находится в жидком состоянии, следует 1фибавить 10,5 ккал/моль образованной воды (см. раздел 2:2.4). Тяда

f-H]f°- , аб5.7+ 197.85

(-СН,-)„, i-fp Уз мольСНа

(5.11)

-I.- I , р моль с

Уьшояош (5.11) на дс/2, а (5.12) на (2 - дс)/2, получим теплоту реакции <5.1):

l-Wxon I + р МОЛЬ CHjf

(5.13)

Теплота сгорания (СН) до получения воды в жидком состоянии, отнесенная к одному молю потребленного кислорода,

Г-ДН!" 2б5.7 + 197.85 Р , 31.175х-171.7 ккал

2 2(1 + р) 4

(5.14)

Графики зависимости теплового эффекта реакции от величины х атомного отношения водород - углерод в горючем и для различных значений отношений 0 = СО/СО 2 показаны на рис. 5.13 а.

Тошовой эффект реакции (рис. 5.13, б) на 1 г сжигаемого топлива 1фи получении Нз О в жидком виде равен

101 = 65 700 + I97 85О Р 3I I75 У-I7I 7ОО ККаЛ

{CHJ (H-p){i2+.v) -12 + * гСН,

(5.15)

Прн использовании соотношения (5.15) для рассмотрения реакций углерода с различными насыщенными или малонасьпценными углеводородами при J3 = О (полное сгорание) и J3 = «> (сгорание до подогчения только СО) полученные величины менее чем на 2 % отличаются от вели-