17148

17148

محاسبه و ارزيابي نسبت تعادل مايع – بخار براي هيدروكربن‌ها در دما و فشار بالا

كارشناسي ارشد

ترموديناميك و سينتيك

دي ماه 1394

دكتر فرزانه فيضي - دكتر سيد علي موسوي دهقاني

دكتر مهدي عصاره

مهندسي شيمي

چكيده مطالعه داده‌هاي تعادل فازي يكي از ابزارهاي مهم در توسعه بهره‌برداري از مخازن نفت است. آگاهي درباره داده‌هاي تعادل بخار مايع براي آگاهي از فرآيند جداسازي در مخزن و همين‌طور تجهيزات سطحي بسيار مهم است. تركيب درصد مخلوط نفتي با داشتن تركيب درصد فازهاي مايع و گاز حاصل از تفكيك‌كننده سطحي و با انجام موازنه جرم به دست مي‌آيد. تركيب درصد فاز گاز براي داده‌هاي گردآوري‌شده توسط دستگاه كروماتوگرافي گاز و تركيب درصد فاز مايع توسط دستگاه تقطير ميكرو تعيين مي‌شود. به¬دليل دقت پايين دستگاه اندازه¬گيري تركيب درصد فاز مايع، در تعيين تركيب درصد كلي مخلوط نفت همواره خطا وجود دارد. در اين مطالعه داده‌هاي آزمايشگاهي مربوط به تركيب درصد فاز مايع به¬منظور به دست آوردن تركيب درصد كلي صحيح براي مخلوط اصلاح شده است. براي تعيين نسبت تعادل ترموديناميكي مواد هيدروكربني در تعادل نفت و گاز از سه روش نمودارهاي تجربي، روابط تجربي و معادلات حالت استفاده مي‌شود. روش نمودار و روابط تجربي ساده، سريع و حدس مناسبي براي مقدار نسبت‌هاي تعادل است. استفاده از معادلات حالت براي تعيين نسبت تعادل در مقايسه با روابط تجربي، پيچيده تر است و نياز به برنامه‌نويسي دارد . در اين مطالعه با جمع‌آوري داده‌هاي آزمايشگاهي تركيب درصد فاز¬هاي مايع و بخار، ابتدا تركيب درصد فاز مايع با روشي مناسب مورد اصلاح قرار گرفت و سپس با استفاده از انجام محاسبات تعادل فاز توسط معادله حالت مناسب و برازش ضرايب برهمكنش دوتايي به محاسبه نسبت تعادل اجزاي مخلوط پرداخته‌شده است. مشاهده شد براي همه اجزا با افزايش فشار مقدار نسبت تعادل كاهش مي‌يابد. براي بهينه‌سازي پارامترهاي معادله حالت از الگوريتم تكامل تجمعي بي‌نظم استفاده‌شده است. در پايان، نتايج اين محاسبات با برخي مدل‌هاي تجربي براي محاسبه نسبت تعادل مايع - بخار مقايسه شده است. اگرچه روند تغييرات نسبت تعادل محاسبه شده توسط معادله حالت با فشار در مخلوط مشابه با نسبت تعادل محاسبه شده با روابط تجربي است اما روابط تجربي قابل اطمينان نيستند زيرا اثر تركيب درصد اجزا در مخلوط در اين روابط در نظر گرفته نشده است. نكته مهم در انجام تحقيق استفاده از نمونه‌هاي نفت سنگين تهيه‌شده از مخازن كشور است كه سبب مي‌شود نتايج مطالعه كاربردي‌تر باشد. واژه‌هاي كليدي: نسبت تعادل، تعادل مايع – بخار ، ضريب برهمكنش دوتايي، هيدروكربن، مخازن نفت

1396/01/29

3/21/2021 12:00:00 AM

Abstract: Phase equilibrium study is one of the most important tools in development of production in petroleum reservoir. Knowledge of vapor liquid equilibrium data for understanding separation process an​d also surface equipment is so important. Having composition of gas an​d liquid comes out of separator we can calculate Overall composition of petroleum mixture mass balance. For data gathered an​d used in this study, composition of gas an​d liquid determined by gas chromatograph an​d micro distillation tower, respectively. Because micro distillation tower has low accuracy in determination of liquid composition, there is always error in calculation of oil mixture overall composition. In this study experimental data of liquid phase composition has been modified to have correct liquid phase composition an​d overall composition of oil mixture. For determination of thermodynamical vapor liquid ratio in hydrocarbon mixture three method is used: empirical diagram, empirical correlation an​d equation of state. Method of empirical diagram is fast an​d give us a proper value for vapor liquid ratio. Using EOS for determination of vapor liquid ratio is more complicated an​d needs to programming. In this study, experimental data for gas an​d liquid phases composition had been gathered. Then using Peng-Robinson EOS modified by Feyzi et. al. an​d doing phase equilibrium calculation an​d regression of binary interaction parameter, vapor liquid equilibrium ratio has been calculated. It has been observed that for all component in the mixture vapor liquid equilibrium ratio decreases with increase of pressure. Shuffled complex evolution algorithm has been used for optimization of EOS parameter. Result of vapor liquid equilibrium ratio calculation has been compared with some empirical correlation. Trend of variation for vapor liquid equilibrium ratio is similar to values from empirical correlation but we can’t trust on empirical correlation because effect of component composition in the mixture is neglected in this correlation. Keyword: equilibrium ratio, vapor – liquid equilibria, binary interaction parameter, hydrocarbon, petroleum reservoir