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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

Термины «сухой», «тощий» и «влажный» применяются для указания,

что газ имеет низкое или высокое содержание растворимых углеводородов

в интервале молекулярного веса газолина или более тяжелых нефтепродуктов.

* Конденсатные резервуары на практике обычно представлены газовой шапкой над зонами сырой нефти, хотя часто их удобно рассматривать как независимые резервуары.

присутсивовать либо отсутствовать К Конденсатные резервуары содержат газ («влажный») на или выше точки .коаденсадии . «Конденсат» получается из жидкой фазы, образующейся вследствие ретроградной конденсации, соответственно диаграмме изменения фаз, по мере того как пластовая жидкость поднимается вверх по фонтанным трубкам. Температура ее падает, а давление на поверхности снижается до величины, поддерживаемой в сепараторе или резервуаре.

Так как конечная точка системы (атмосферные условия) попадает в двухфазную область фазовой диаграммы, рассматриваемый процесс ретроградной конденсации не является полностью обратимым. На поверхности получается остаточная жидкая фаза даже без специальной обработки добытого влажного газа. С физичеакой точки зрения подобные явления не следует считать аномальными. Кроме того, они не представляют большого значения для большинства нефтеносных резервуаров. В дальнейшем примем, что термин «углеводородные системы» обозначает комбинации сырой нефти и «сухого» газа; поведение конденсатных резервуаров раосматривается отдельно (глава И).

2.6. Влияние состава на фазовые изменения бинарных систем.

До сих пор рассматривалось термодинамическое поведение углеводородных бинарных систем с неизменным общим составом. Давление и температура являются физическими переменными, определяющими данное состояние подобных смесей. Изменение этих переменных обусловливает весь комплекс объемных и фазовых характеристик, составляющих подлинное термодинамическое описание системы. Необходимо принять во внимание также и роль состава, который определяет собой изучаемую углеводородную систему. Все количественные факторы учесть невозможно, так как они меняются для каждой бинарной системы, образуемой простыми углеводородами. Рассмотрим влияние изменения состава типичных бинарных !систем на- их термодинамические ов ойств а.

Исходя из общих принципов, можно предположить, что объем газовой фазы бинарных смесей по существу аддитивен в условиях умеренных температуры и давления, т. е. возникающие удельные объемы бинарных систем приближаются к среднеарифметическому удельному объему обоих компонентов, взвешенному согласно составу. На фиг. 11 эта зависимость дается для смеси метана и этана. Правило аддитивности объемов для бинарных систем в Ж!Идкой фазе хорошо удовлетворяется обычно

при температуре ниже критической для обоих компонентов. Когда же температура смеси выше критической температуры более летучего компонента, правило аддитивности может плохо удовлетворяться, как это показано на фиг. 12 для смеси метана и я-бутана. Здесь отклонение от линейности или аддитивной зависимости заметно даже при давлении 204 ат. Для более легкого компонента - метана - температура 21,PC намного превышает его критическую температуру, и он ведет себя однофазной

7 80

7f,S

$8,5

5г,о

45 33,0

%5 f3,0 6,5 О

0,1 0,3 0,и 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 \0 Весовой фроци /emoifa

Фиг. 11. Изменение удельного объема в смесях метан -этан в зависимости от концентрации метана при 104,5° С и различных давлениях.

газовой жидкостью, хотя и растворен в более тяжелом компоненте, который нормально при температуре 21,1° С в пределах 136-204 ат является жидкостью.

Представление о бинарной системе как эквиваленте чистого компонента со свойствами, являющимися простыми средними двух составных элементов, становится крайне искусственным в двухфазной области и условиях, приближающихся к критическим. Попытка высчитать среднее свойство бинарной системы, когда два отдельных компонента находятся в различных фазах, возможна лишь путем гипотетических экстраполяции в неустойчивые области.

Единственным практическим приближением к решению проблемы является эмпирическое.

На фнг. 13 изображены граничные кривые для различных смесей пропана и w-пентана. Они дают экспериментальное определение свойств ряда бинарных систем с меняющимся составом. Эти кривые по мере изменения состава непрерывно следуют от линий упругости пара одного чистого компонента к линиям другого. Процедура осреднения не дает количественно свойств смесей в зависимости от их состава, как это видно из фиг. 14, где приведена зависимость удельных весов газа при точке конденса-

7J 7,t5

S,85

0,6S

0 0,1 0,1 0,3 O.iJ- 0,5 0,6 0,7 весобая фракция метана

Фиг. 12. Изменение удельного объема в смесях метан - я-бу-тан в зависимости от концентрации метана для жидкой фазы при температуре 21,1° С.

1-кривая парообразования; 2-136 ат\ 5-170 ат\ 4 - 204 am.

Z7,Z

f3,6 0

S7,e 6S,6 ЦЗ f2/jf /Щ& 175,6 Z04,i Температура °C

Фиг. 13. Фазовая диаграмма зависимости „температура - давление" для смеси пропан - я-пентан.

1 -пропан; 2 -критическая траектория; - молярная фракция и-пентана; i - к-пентан.

ции И ЖИДКОСТИ При точке парообразования соответственно граничным кривым фиг, 13, т. е. от содержания «-пентана в смеси.

На фиг. 15 изображен другой случай для смесей метана и w-бутана, касающийся более непосредственно критических свойств. Характеристика давления не следует линейно с изменениями концентрации метана. Даже приближенно линейное поведение критической температуры не представляет большого значения, так как эта линия проходит с заметной кривизной через предельные данные для 100% концентрации метана.

Как показывают фиг. 13 и 14, критические параметры бинарных смесей меняющегося состава образуют непрерывные кривые, называемые «критической траекторией». Критическая температура повышается с увеличением концентрации менее лету-