НЕФТЕХИМИЯ, 2004, том 44, № 5, с. 348-350
УДК 532.5+533.001.5
О ПСЕВДОКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ СОСТОЯНИЯ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ
© 2004 г. А. С. Магомадов, Ю. И. Коновалов
Кубанский государственный технологический университет, Краснодар Поступила в редакцию 02.06.2003 г. Принята в печать 09.06.2004 г.
Исследованы в широком интервале температуры и давления теплофизические свойства тяжелых нефтей различных месторождений. На основе данных о плотности и кинематической вязкости тяжелых нефтей при атмосферном давлении предложена методика расчета их псевдокритических параметров состояния. Методика может быть использована для прогнозирования псевдокритических температур и давлений природных углеводородных систем неизвестного состава.
Термодинамические и теплофизические свойства углеводородов и их смесей широко используются при проектировании нефтехимических процессов. При этом многочисленные методы прогнозирования указанных свойств в широком интервале температуры и давления требуют знания критических и псевдокритических параметров состояния углеводородных систем. Прежде всего, это относится к методам расчета, разработанным на основе теории термодинамического подобия свойств веществ [1, 2]. В настоящее время разработано достаточно много методов прогнозирования псевдокритических параметров смесей [2, 3]. Однако расчет указанных параметров для некоторых смесей вызывают затруднения. К их числу относятся смеси природных углеводородов неизвестного состава, к которым можно отнести и тяжелые нефти.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Ранее были проведены комплексные исследования теплофизических свойств тяжелых нефтей в широком интервале параметров состояния. Известно, что тяжелые нефти имеют повышенное содержание высокомолекулярных и смолисто-ас-фальтеновых углеводородов. Детальное изучение состава в подобных системах в настоящее время затруднено. Между тем обобщение экспериментального массива теплофизических свойств тяжелых нефтей показало, что к ним можно использовать методы термодинамического подобия [4]. К примеру, обобщения кинематической вязкости тяжелых нефтей в относительных координатах представлены ниже на рис. 1. Как видно на рисунке, единой кривой описываются кинематическая вязкость тяжелых нефтей различных месторождений и, соответственно, различных по углеводородному составу.
При обобщении для расчета псевдокритических параметров была использована методика, предложенная в работе [2]. Методика проста и требует минимальной входной информации и представляется в виде следующих уравнений:
Ркр = 0.2531р - Т
йТ
Т = -1 95 —Ркр— -1 кр йр/йТ'
Ркр =
ЯТкрР
кр кр
кр 3.83ц '
(1) (2) (3)
150
кр
Рис. 1. Зависимость приведенной кинетической вязкости ВВН от приведенной температуры. Месторождение нефти: 1-3 Зыбза Глубокий Яр (1 - скв. 685; 2 -скв. 304; 3 - скв. 849); 4-6 Кенкияк (4 - скв. 188; 5 -скв. 603; 6 - скв. 472); 7 - Каражанбас (скв. 2).
О ПСЕВДОКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ
349
где ркр - плотность при псевдокритических температуре (Ткр) и давлении (ркр); р - плотность при температуре Т; йр/йТ - производная плотности по температуре; | - молярная масса; Я - универсальная газовая постоянная.
Для расчета псевдокритических параметров по методике [2] необходимо знать хотя бы два значения плотности при двух соответствующих значениях температуры и молярную массу жидкости. Имея температурную зависимость плотности тяжелых нефтей, рассчитываем
й р / йТ--
Р 2 - Р 1 Т 2 - Т1-
(4)
V = у0ехр
Б0 + Б1 т/
(5)
v1 = V0exp
V2 = Voexp
Б0 + Б1Т1/ т2
(6)
(7)
V Б0 + Б1Т2
Далее уравнения (6) и (7) решаются совместно
V! ( Т1 Т2
— = ехр ---
V2 \Б0 + Б1Т1 Б0 + Б1Т2
(8)
Преобразовав уравнение (8) получим квадратное уравнение вида
А0 + А1 Тк„ + А2Ткр = 0,
(9)
где
22 А = Бр + Б0Б 1 ( Т1 + Т 2) + Б,Т 1 Т 2 1 . (10)
Б0(Т1- Т2)
1п (Vl/V2 )
Трасч к
Средние значения молярной массы исследованных тяжелых нефтей рассчитывали по двум значениям кинематической вязкости (у50 и v100) по методике, описанной в [3].
На основе полученных результатов проведено обобщение кинематической вязкости тяжелых нефтей в приведенных координатах 1Пу/у0) - т = = Т - 0.45Ткр (рис. 1). Полученная обобщенная кривая описывается уравнением вида
950
900
850
800
750
700
▲ _
/
▲ 'Л
/
▲ '
сЛ
* 1 ■ 2
о 3
700 750 800 850 900 950 Ткр, К
Рис. 2. Результаты расчета критических и псевдокритических температур: 1 - тяжелые нефти; 2 - легкие и средние нефти; 3 - чистые углеводороды.
где v0 - кинематическая вязкость при температуре Т = 0.45Ткр; Б0, Б1 константы обобщенной зависимости.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Уравнение (5) может служить основой для расчета псевдокритических параметров смесей природных углеводородов. Для двух значений кинематической вязкости v1 и v2 при соответствующих значениях приведенной температуры т1 и т2 уравнение (5) запишется в виде
А1 =
0.9 Б0Б 1 + 0.45 Б2 ( Т1 + Т 2 )
Б0 ( Т1 - Т 2 ) ;
А2 =
0.452Б? Б1( Т1 - Т 2 ).
(11)
(12)
Решая уравнения (9-12), находим значения псевдокритической температуры. Затем с использованием методики [2] рассчитываем псевдокритическое давление и псевдокритическую плотность
0.253 р1
р кр = Т
1-0.49335 -1
Ткр кр
(13)
где рх - плотность жидкости при температуре Т1.
Апробация представленной выше методики для тяжелых нефтей показала, что псевдокритическая температура в среднем отличается от рассчитанной по методике [2] на ±1.38%, псевдокритическая плотность - на ±0.45%, а псевдокритическое давление - на ±1.07%.
Методика расчета псевдокритических параметров состояния была проверена на чистых углеводородах [5]. Были проведены также расчеты псевдокритических параметров для легких и средних нефтей [3]. Для наглядности, результаты расчета критических и псевдокритических температур представлены на графике рис. 2. Как видно на графике, погрешности расчета указанных параметров находятся в тех же пределах, что и для тяжелых нефтей.
НЕФТЕХИМИЯ том 44 < 5 2004
350
МАГОМАДОВ, КОНОВАЛОВ
Таким образом, псевдокритические параметры состояния смесей природных углеводородов неизвестного состава могут быть рассчитаны по одному значению плотности и двум значениям кинематической вязкости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей.
М.-Л.: Химия, 1966. 535 с.
2. Филиппов Л.П. Методы расчета и прогнозирования свойств веществ. М.: Изд. МГУ, 1988. 252 с.
3. Методы расчета теплофизических свойств газов и жидкостей. ВНИИПКнефтехим. Термодинамический центр В/О "Нефтехим". М.: Химия, 1974. 248 с.
4. Магомадов A.C. Теплофизические свойства высоковязких нефтей. Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2000. 118 с.
5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 720 с.
НЕФТЕХИМИЯ том 44 < 5 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.