26467

مدل سازي تلفيقي رسوب آسفالتين با تئوري هاي ترموديناميكي حلاليت و معادله حالت PC_SAFT

كارشناسي ارشد

مهندسي نفت- مهندسي مخازن هيدروكربوري

1398

1400/11/11

مهدي عصاره

مهندسي شيمي، نفت و گاز

نفت خام مخلوطي از تركيبات مختلف آلي با نقاط جوش متفاوت است در طول فرايند استحصال نفت خام، از استخراج تا فرآوري، شرايط هيدروديناميكي و نيز ترموديناميكي تغيير مي كند. اين تغييرات در مواردي باعث بروز مشكلاتي در بخش هاي مختلف صنايع نفتي مي گردد. يكي از شناخته شده ترين و مهم ترين اين مشكلات، رسوب آسفالتين است كه باعث تحميل هزينه هاي فراوان در طول فرآيند استحصال نفت خام مي گردد. از اين رو پيش بيني شرايط تشكيل رسوب آسفالتين، براي جلوگيري از اين مشكل اهميت فراواني دارد. به دليل ناشناخته بودن ساختار آسفالتين، روش مناسب براي ازبين بردن مشكلات رسوب، پيش بيني و جلوگيري از تشكيل رسوب است. نتايج نشان مي دهند ترموديناميك مي تواند با معادلات حالت بر پايه مدل مولكولي در فهم بهتر مكانيزم رسوب به ما كمك كند، اگرچه بايد آزمايشات تجربي بيشتري براي اضافه كردن جزييات بيشتر به مدل هاي مختلف ترموديناميكي انجام شود. همچنين به دليل مشخص نبودن مكانيزم رسوب استفاده از معادلات و مدل هاي جديد همچنان ادامه دارد. در اين پژوهش، تئوري فلوري هاگينز با دو معادله حالت پي سي سفت و پنگ رابينسون تركيب شده است. وهمچنين آسفالتين به صورت ماكرومولكول هايي كه داراي خاصيت پيش تجمعي مي باشند فرض شده اما خاصيت تجمعي اين ماكرومولكول ها با يكديگر و با ديگر اجزا تركيب ناديده گرفته شده است. در اين مدل سازي آسفالتين شبه مايع در نظر گرفته شد و هر دو حالت تك جز و چند جز براي آن بررسي شد. به منظور تقسيم آسفالتين به چند جز از قوانين مخلوط ها استفاده شد. از آنجايي كه براي تيتراسيون از سه نرمال آلكان مختلف استفاده شد، لذا نياز به گسترش بخش برش سنگين نفت خام بود. همچنين فشار حباب و فشار رسوب براي دما هاي مختلف به دست آمده است. مهم ترين پارامتر در اين روش حلاليت مي باشد؛ در واقع حلاليت را مي توان فشاري كه مولكول هاي دو ماده نسبت به هم وارد مي كنند تعريف كرد كه از طريق محاسبه انرژي چسبندگي محاسبه مي شود. پارامتر حلاليت در تنظيم نمودار هاي تيتراسيون و فشار رسوب مورد استفاده قرار گرفت. اين پارامتر براي آسفالتين معمولا بين 〖MPa〗^0.5 19-25 مي باشد. طبق نتايج اين پژوهش مي توان گفت تقسيم آسفالتين به چند جز تاثير بسيار خوبي در محاسبه فشار رسوب داشته است اين موضوع در نمودار هاي هر دو سيال به وضوح مشخص مي باشد. ميانگين خطاي به دست آمده براي پيش بيني فشار حباب براي نمونه اول (C1) و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكرد چند جز 8 درصد وبراي معادله حالت پي سي سفت 2.8 درصد مي باشد؛ همچنين براي نمونه دوم (Y3) و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكرد چند جز 6.6 درصد و براي معادله حالت پي سي سفت 6.7 درصد مي باشد. براي پيش بيني فشار رسوب براي نمونه اول و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكردچند جز 1.4 درصد وبراي معادله حالت پي سي سفت 0.7 درصد مي باشد؛ همچنين در نمونه دوم و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكرد چند جزيي 6.6 درصد و براي معادله حالت پي سي سفت 6.7 درصد مي باشد. در تيتراسيون براي نمونه اول و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكرد چند جز به ترتيب 2.6 و 10.2 و 7.4 و براي معادله حالت پي سي سفت با رويكرد چند جز به ترتيب 2.3 و 8.9 و 6.6 مي باشد؛ براي نمونه دوم و با استفاده از معادله حالت پنگ رابينسون با رويكرد چند جز به ترتيب 2.3 و 7.3 و 1.5 همچنين براي معادله حالت پي سي سفت چند جز به ترتيب 1.8 و 3.9 و 1.5 مي باشد. به طور كلي مي توان گفت معادله حالت پي سي سفت بر معادله حالت پنگ رابينسون برتري دارد و مدل چند جزيي باعث بهبود كار مي شود.

1400/11/08

modeling of asphaltene precipitation with solubility model and PC_SAFT equation of state

1/31/2023 12:00:00 AM

Crude oil is a mixture of different organic compounds with different boiling points. During the oil extraction process, from extraction to processing, the hydrodynamic and thermodynamic conditions change. These changes in some cases cause problems in various sectors of the oil industry. One of the most well-known and important of these problems is asphaltene precipitation, which imposes high costs during the crude oil extraction process. Therefore, predicting the conditions of asphaltene precipitation is very important to prevent this problem. Due to the unknown structure of asphaltene, a suitable method to eliminate sediment problems is to predict and prevent the formation of sediment. The results show that thermodynamics can help us better understand the precipitation mechanism with molecular model-based equations of state, although more experimental experiments should be performed to add more detail to different thermodynamic models. Also, due to the uncertainty of the precipitation mechanism, the use of new equations and models continues. In this study, Flory-Huggins theory is combined with two PC-SAFT and Peng-Robinson equations of state. Asphaltene is also assumed to be macromolecules that have pre-aggregation properties, but the association properties of these macromolecules with each other and with other components are ignored. In this modeling, asphaltene was considered pseudo-liquid and both single-component and multi-component modes were investigated. In order to divide the asphaltene into several components, the rules of mixtures were used. Since three different normal alkanes were used for titration, it was necessary to expand the heavy cutting section of crude oil. Bubble pressure and onset pressure are also obtained for different temperatures. The most important parameter in this method is solubility; In fact, solubility can be defined as the pressure that the molecules of two substances exert on each other, which is calculated by calculating the cohesion energy. The solubility parameter was used to adjust the titration and onset pressure diagrams. This parameter for asphaltene is usually between 19-25 〖MPa〗^0.5. According to the results of this study, it can be said that the division of asphalt into several components has a very good effect on the calculation of onset pressure. This issue is clearly evident in the diagrams of both fluids. The average error obtained for predicting bubble pressure for the first sample (C1) and using the Peng-Robinson equation of state with a multi-component approach is 8% and for the PC-SAFT equation is 2.8%; Also for the second sample (Y3) and using the Peng-Robinson equation of state with a multi-component approach, it is 6.6% and for the PC-SAFT equation of state, it is 6.7%. To predict the onset pressure for the first sample and using the Peng-Robinson equation of state with single-component it is 1.4% and for the PC-SAFT equation of state is 0.7%; Also in the second sample, using the Peng-Robinson equation of state with a multi-component approach, it is 6.6% and for the PC-SAFT equation of state, it is 6.7%. In the titration for the first sample using the Peng-Robinson equation of state with the multi-component approach are 2.6 and 10.2 and 7.4, respectively, and for the PC-SAFT equation of state with the multi-component approach are 2.3, 8.9 and 6.6, respectively; For the second example, using the Peng-Robinson equation with a multi-component approach, 2.3, 7.3 and 1.5, respectively, and for the PC-SAFT equation, the multi-component is 1.8, 3.9 and 1.5, respectively. In general, it can be said that the PC-SAFT equation is superior to the Peng-Robinson equation, and the multi-component model improves performance.

Mahboobe Moosaviyan

Dr. Mehdi Asare