Моделирование физико-химических свойств углеводородов и подготовка нефти

Моделирование физико-химических свойств углеводородов и подготовка нефти

Автор: Аль-Окла Вахиб Абдель

Шифр специальности: 05.17.07

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2004

Место защиты: Уфа

Количество страниц: 144 с. ил.

Артикул: 2628276

Автор: Аль-Окла Вахиб Абдель

Стоимость: 250 руб.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Современное состояние теории моделирования физико
химических свойств газов и жидкостей. Особенности подготовки нефти на нефтегазодобывающих предприятиях
1.1. Современное состояние теории моделирования физико
химических свойств газов и жидкостей
1.2. Теоретические основы учения о физикохимических свойствах
веществ
1.2.1. Основные понятия и определения
1.2.2. Понятие информации и информационной энтропии
1.2.3. Характеристика межмолекулярных взаимодействий
1.2.3.1. Фазовое состояние веществ. Межмолекулярные
взаимодействия. Принцип закон соответственных состояний
1.2.3.2. Дипольные моменты молекул
1.2.3.3. Типы межмолекулярных взаимодействий в газах и жидкостях
1.2.3.4. Принцип закон соответственных состояний
1.2.3.5. Критерий ацентричности молекул химических веществ
1.2.3.6. Характеристический фактор Ватсона
1.2.4. Принципиальные основы математических методов обработки
информации физикохимических свойств веществ
1.2.4.1. Метод опорных точек
1.2.4.2. Энтропийноинформационный метод обработки информации
2. Методы моделирования и расчета критических и стандартных
физикохимических констант углеводородов и нефтяных фракций
2.1. Энтропийноинформационная модель для расчетов критических констант углеводородов по их температурам кипения и плотностям
2.2. Методы групповых составляющих Лидерсена
2.3. Универсальная модель для расчета молекулярной массы углеводородов
2.4. Математическая модель для расчета молекулярной массы узких нефтяных фракций
2.5. Математическая модель для идентификации индивидуальных углеводородов и оценки химического состава узких нефтяных фракций
3. Методы моделирования и расчетов термической и барической зависимостей физикохимических свойств углеводородов и нефтяных фракций
3.1. Термические модели давления насыщенных паров жидкостей
3.1.1. Универсальная энропийноинформационная модель ДНП углеводородов и узких нефтяных фракций
3.1.2. Унифицированная модель ДНП Антуана
3.1.3. Унифицированная модель ДНП Питцера
3.1.4. Термическая модель Ашворта
3.2. Универсальная барическая модель температуры кипения жидкостей
3.3. Стандартная и термическая модели теплот парообразования жидкостей
3.3.1. Энтропийноинформационная модель
3.3.2. Модель ДжиаколонеНернста
3.4. Универсальные математические модели термической зависимости плотности жидкофазных углеводородов и узких нефтяных фракций
3.5. Термическая модель для расчетов энтальпий нефтяных фракций при атмосферном давлении
3.6. Математические модели для расчетов энтропии и изобарной теплоемкости углеводородных газов
3.7. Стандартная и термическая модели вязкости углеводородных
4. Моделирование и расчет стабилизации нефти сепарации
4.1. Особенности подготовки нефти на нефтегазодобывающих предприятиях
4.1.1. Особенности технологических схем сбора, подготовки и хранения нефти
4.1.2. Процесс сепарации
4.2. Расчет констант фазового равновесия углеводородов и узких нефтяных фракций
4.3. Выбор оптимального режима работы трехступенчатой сепарации Выводы
Библиографический список
Приложение 1. Методы расчета физикохимических свойств углеводородов
Приложение 2. Сравнение экспериментальных и расчетных значений критической температуры углеводородов Тир,
Приложение 3. Сравнение экспериментальных и расчетных значений критического давления углеводородов Рф
Приложение 4. Сравнение экспериментальных и рассчитанных значений давления насыщенных паров углеводородов Приложение 5. Сравнение экспериментальных и вычисленных значения р углеводородов
Приложение 6. Сравнение экспериментальных и расчетных значений 1ис углеводородов
Приложение 7. Сравнение экспериментальных и расчетных значений изобарной теплоемкости углеводородных газов Приложение 8. Погрешность расчетов критической температуры Приложение 9. Погрешность расчетов критического давления Приложение . Погрешность расчетов критического коэффициента
сжимаемости
Приложение . Погрешность расчетов плотности Приложение . Погрешность расчетов теплоты парообразования Приложение . Погрешность расчетов изобарной теплоемкости
Основные условные обозначения
Т абсолютная термодинамическая температура, К I температура в С
т безразмерная приведенная температура 0 комплексированная температура Р давление насыщенного пара П внешнее давление давление в системе
тс безразмерное приведенное давление
V мольный объем
V безразмерный приведенный объем М молекулярная молярная масса
Ъ коэффициент сжимаемости
Ь теплота энтальпия парообразования
Ср изобарная теплоемкость
Н энтальпия
Д8 изменение энтропии
р плотность
Т0 показатель преломления
си безразмерная изомольная плотность
а поверхностное натяжение
V кинематическая вязкость ц динамическая вязкость
О коэффициент ацентричности Питцера
СХо, Х, 0.2 коэффициенты математической модели
Дф инкременты свойств
А относительная погрешность модели
ВВЕДЕНИЕ
В связи с быстрым развитием химической науки и химической технологии, в т.ч. нефтегазохимической, непрерывно возрастает потребность в информации о физикохимических свойствах ФХС и термобарических закономерностях разнообразных химических веществ и их смесей. Без данных о ФХС, участвующих в химикотехнологических процессах реагентов, не возможен ни один научный или инженерный расчет.
Сегодняшние исследователи в области теоретической и прикладной химии, имеющие возможность пользоваться информационной и вычислительной способностью мощных современных компьютерных систем, все еще вынуждены пользоваться информациями, представленными в многотомных физикохимических справочниках в виде таблиц, номограмм или графических зависимостей. Количество синтезированных и идентифицированных индивидуальных углеводородных соединений ныне исчисляется сотнями миллионами.
От назревающего кризиса в результате лавинообразного возрастания необработанного информационного потенциала могут избавить лишь разработка и массовое внедрение в нефте и нефтехимическую технологию универсальных математических моделей, адекватно описывающих ФХС и физикохимические закономерности поведения исследованных и, что не менее важно, вновь синтезируемых углеводородов в широком интервале варьирования технологических и термодинамических параметров.
Из обзора зарубежной и отечественной литературы следует вывод о том, что из обилия методов моделирования и расчетов ФХС многие не удовлетворяют современным требованиям информационной технологии по теоретической обоснованности, степени адекватности и универсальности применения. Надо отметить, что если химический состав углеводородов можно выразить через молекулярную массу, то для оценки влияния химического строения конституции молекул на их ФХС нет
количественной меры измерения. Разумеется, одной лишь информации об элементном составе и молекулярной массе узких нефтяных фракций абсолютно недостаточно для идентификации углеводородов, содержащихся в нефти. Гак, по молекулярной массе нельзя различить налканы от изоалканов или от алкенов, цикланов и аренов, хотя все они состоят только из углерода и водорода 1.
В данной работе разработанные методы моделирования и инженерных расчетов ФХС углеводородных систем использованы применительно к технологии промысловой подготовки нефти.
Цель работы
Разработать универсальные математические модели
для расчетов критических и стандартных физикохимических свойств углеводородов и узких нефтяных фракций, а также их термической и барической зависимостей
для идентификации индивидуальных углеводородов и оценки химического состава нефтей.
В первой главе рассмотрено современное состояние теории моделирования ФХС газов и жидкостей, приведены теоретические основы учения о физикохимических свойствах веществ и принципиальные основы математических методов обработки информации при моделировании физикохимических свойств веществ.
Во второй главе рассматриваются методы моделирования и расчетов критических и стандартных физикохимических констант углеводородов.
В третьей главе представлены термические и барические зависимости физикохимических свойств углеводородов и узких нефтяных фракций.
В четвертой главе представлены результаты стабилизации нефти сепарацией.
В заключении приводятся основные выводы по работе.
Научная новизна. На основе информационноэнтропийного метода разработаны
математические универсальные адекватные модели для расчета физикохимических и критических свойств углеводородов и узких нефтяных фракций, в том числе давления насыщенных паров ДНП, плотности и молекулярной массы
математические универсальные адекватные модели для расчета термодинамических свойств углеводородов, в том числе теплоемкости и энтропии
математическая модель для идентификации и оценки химического состава углеводородов и узких нефтяных фракций.
Предложена информационноэнтропийная модель термобарической зависимости констант фазового равновесия узких нефтяных фракций.
Практическая ценность. Предложенные математические модели ФХС углеводородных систем и узких нефтяных фракций могут быть использованы при инженерных расчетах и проектировании массообменных аппаратов и химических реакторов технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на секции Нефтепереработки и нефтехимии III, IV и V Конгресса нефтегазопромышлиников России , и г. и научнотехнических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ.
Публикации, По результатам выполненных исследований опубликовано научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и изложена на 4 стр., включает таблиц и 7рисунков.
Библиография


В заключении приводятся основные выводы по работе. Научная новизна. Предложена информационноэнтропийная модель термобарической зависимости констант фазового равновесия узких нефтяных фракций. Практическая ценность. Предложенные математические модели ФХС углеводородных систем и узких нефтяных фракций могут быть использованы при инженерных расчетах и проектировании массообменных аппаратов и химических реакторов технологических процессов нефтепереработки и нефтехимии. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на секции Нефтепереработки и нефтехимии III, IV и V Конгресса нефтегазопромышлиников России , и г. УГНТУ. Публикации, По результатам выполненных исследований опубликовано научных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и изложена на 4 стр. Библиография содержит 9 источников. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ. Начало исследований ФХС газов было положено в г. Р.Бойлем закон Бойля V при i. В г. ВандерВаапьс опубликовал свой научный труд о непрерывности газового и жидкого состояния, в котором впервые было предложено уравнение состояния реальных газов и сформулирован закон соответственных состояний. В дальнейшее развитие теоретической химии существенный вклад внес А. М. Бутлеров г. Затем на ее базе обстоятельные исследования ФХС веществ были продолжены Брюлом, Томсеном, Паскалем и многими другими . Обзор и теоретические обобщения последующих работ этого направления даны в монографиях 5. Экспериментальные данные по ФХС химических веществ приведены в справочниках . Из вышеперечисленных типов методов расчета ФХС веществ, разумеется, предпочтителен третий. Уадга. Они не обладают требуемой прогнозирующей способностью и лишены универсальности применения. Таковыми, например, являются уравнения Воинова Б. П. и Воинова Б. П.Эйгенсона для расчета молекулярной массы углеводородов по исходным данным их температуры кипения , . Нет особой практической пользы в том, чтобы получать в результате эмпирического моделирования громоздкие таблицы с набором коэффициентов, лишенных всякого физического смысла, взамен существующего массива экспериментальных данных, представленных в справочниках. Эмпирические и полуэмпирические подходы моделирования могут быть использованы лишь в качестве вспомогательных методов при первичной обработке экспериментальных данных. Коппа, Гольдштейна, Герца, Уолкера, Лоренца, ТиличееваИогансена и др. Крега, Ранкина, Нернста, Риделя, Сыркина Я. К., Соколова Я. А., Филиппова Л. П., Трегубова А. Н., Киреева В. А., Тиличесва М. Д., Томсона, Мессерли и Кеннеди, Планка, ФростаПерри, Эдмондса, Кокса, Антуана, Ашворта, Вильсона, Максвелла и др. Методы математического моделирования, основанные на теориях подобия , применительно к химии не оправдали оптимистических прогнозов. Дъяконов Г. К. в результате своих многолетних исследований пришел к выводу об ограниченных возможностях теорий химического подобия, в частности, широко известных четырех критериев химического подобия Д. Дамкелера для моделирования химических процессов. Весь многолетний опыт моделирования ФХС убеждает в том, что в отличие от механических систем в химическом мире нет абсолютно подобных по свойствам индивидов. Химическое вещество подобно только само себе. Даже изомеры алканов, имея одинаковый химический состав, молекулярную массу и близкое молекулярное строение, отличаются от налканов физическими и химическими свойствами. КЯГ, 1. Р абсолютное давление V мольный объем К универсальная газовая постоянная Ттермодинамическая температура. Формула Клапейрона является математической моделью зависимости одного из свойств газа мольного объема V от термодинамических параметров температуры и давления. В связи с неудовлетворительной адекватностью в качестве поправки к ней общепринято пользоваться трудно
рассчитываемым коэффициентом сжимаемости Т , зависящим от
химической природы реальных газов и от термодинамических параметров. Широко используемая вместо 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.236, запросов: 242