Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси Российский патент 2018 года по МПК G01N7/00 G01K13/02 G01N25/02 

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения.

Известен способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси (патент РФ №2625544), включающий определение ее компонентного состава и давления образования гидратов.

Основным недостатком этого способа является невозможность определения термических параметров гидратообразования в зависимости от давления смеси.

Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси.

Техническим результатом является увеличение эффективности нахождения равновесной температуры гидратообразования многокомпонентной смеси в зависимости от ее давления.

Технический результат достигается тем, что в способе определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающем определение ее компонентного состава и давления, новым является то, что дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где Р₁, Р₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

P_i - давление (Па) образования гидрата из i-го компонента при температуре 273,15 К;

затем рассчитывают равновесные температуры образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам

где - температуры (К) образования гидратов из i-го компонента соответственно в первом или во втором барическом диапазоне;

а, b, с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем; после чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах.

При этом численные значения коэффициентов a, b, c и d определены для следующих компонентов:

Технический прием, заключающийся в определении величин давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К, позволяет определить границу термических условий образования гидратов каждого компонента в зависимости от температуры кристаллизации водного компонента, входящего в состав гидрата. Величина этого давления для каждого компонента индивидуальная и ее определяют по справочным данным или экспериментально. Для некоторых компонентов она приведена ниже

Технический прием, заключающийся в определении двух барических диапазонов, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где P₁, P₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

позволяет точно определить границы барических условий начала образования гидратов каждого компонента.

Технический прием, заключающийся в расчете равновесных температур образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам

где - температуры (К) образования гидратов из i-го компонента соответственно в первом или во втором барическом диапазоне;

a, b, c, d - коэффициенты, определяемые опытным путем;

позволяет определить границу термических условий начала образования гидратов каждого компонента.

Технический прием, заключающийся в расчете равновесной температуры многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах;

позволяет рассчитать равновесную температуру образования гидратов в многокомпонентной смеси при определенной величине его давления.

Авторам не известны определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси подобным образом.

Практическая реализация предлагаемого способа определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси представлена примером.

ПРИМЕР

Определение температуры образования гидратов в многокомпонентной смеси в зависимости от давления

Имеется многокомпонентная смесь, общий состав которой в мольных долях: метан - 0,57, этан - 0,01, пропан - 0,14, i-бутан - 0,08, пентан - 0,02, гексан - 0,02, гептан - 0,01, диоксид углерода - 0,05, сероводород - 0,05, азот - 0,05.

В смеси содержатся гидратообразующие компоненты, их мольные доли: метан - 0,600, этан - 0,010, пропан - 0,147, i-бутан - 0,084, диоксид углерода - 0,053, сероводород - 0,053, азот - 0,053.

При величине общего давления Р=0,967 МПа сравнивают величину произведения Р=0,967 МПа с величиной (см. таблицу) и определяют для каждого компонента расчетный барический диапазон.

В первый диапазон попадает два компонента - метан и азот, остальные компоненты - во второй диапазон.

Рассчитывают равновесные термические параметры гидратообразования, относящиеся:

- к первому диапазону для

метана

азота

- ко второму диапазону для

этана

пропана

i-бутана

диоксида углерода

сероводорода

Затем находят равновесную температуру образования гидратов в многокомпонентной смеси

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов. Оно может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности для предотвращения образования техногенных гидратов или для их получения. Предлагаемый способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси включает определение ее компонентного состава и давления, причем дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам. Затем рассчитывают равновесные температуры образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам. После чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле. Технический результат – увеличение эффективности нахождения равновесной температуры гидратообразования многокомпонентной смеси в зависимости от ее давления.

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси, включающий определение ее компонентного состава и давления, отличающийся тем, что дополнительно определяют величину давления образования гидрата из каждого компонента при температуре 273,15 К и два барических диапазона, в которые входит величина давления многокомпонентной смеси, по неравенствам соответственно первого диапазона

второго диапазона

где P₁, Р₂ - величины давления многокомпонентной смеси в первом или во втором барических диапазонах, Па;

P_i - давление (Па) образования гидрата из i-го компонента при температуре 273,15 К;

затем рассчитывают равновесные температуры образования гидратов каждого компонента в первом или во втором барическом диапазоне соответственно по формулам

где - температуры (К) образования гидратов из i-го компонента соответственно в первом или во втором барическом диапазоне;

а, b, с, d - коэффициенты, определяемые опытным путем;

после чего рассчитывают равновесную температуру многокомпонентной смеси по формуле

где Т - равновесная температура образования гидратов в многокомпонентной смеси, К;

Y_i1, Y_i2 - мольные доли компонентов смеси, относящихся к первому или второму диапазонам;

q₁, q₂ - количество компонентов соответственно в первом и во втором барических диапазонах.