Научная статья на тему 'Метод расчета динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов'

Метод расчета динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
514
104
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЗОКОНДЕНСАТ / ДИНАМИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ / ТЕРМОБАРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ / УГЛЕВОДОРОДЫ / DYNAMIC VISCOSITY / THERMAL AND BAROMETRIC PARAMETERS / HYDROCARBONS / GAS CONDENSATE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Трапезникова Е. Ф., Ахметов С. А.

Предложены новые математические модели для расчетов динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов, которые были получены по массиву экспериментальных данных. Средняя относительная погрешность моделей составляет ~5%, что вполне допустимо для инженерных расчетов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Трапезникова Е. Ф., Ахметов С. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Method of calculation of dynamic viscosity of the liquid hydrocarbons and gas condensate

New mathematical models for calculations of dynamic viscosity of liquid hydrocarbons and gas condensate, which have been received on a file of experimental data are offered. The average relative error of models makes ∼5 % that is quite admissible for engineering calculations.

Текст научной работы на тему «Метод расчета динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов»

УДК 543.318.3:547.31

Е. Ф. Трапезникова (асп.), С. А. Ахметов (д.т.н., проф., зав. каф.)

Метод расчета динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов

Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2513789, e-mail: elnik80@mail.ru, tng@rusoil.ru

E. F. Trapeznikova, S. A. Akhmetov

Method of calculation of dynamic viscosity of the liquid hydrocarbons and gas condensate

Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2513789, e-mail: elnik80@mail.ru, tng@rusoil.ru

Предложены новые математические модели для расчетов динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов, которые были получены по массиву экспериментальных данных. Средняя относительная погрешность моделей составляет ~5%, что вполне допустимо для инженерных расчетов.

Ключевые слова: газоконденсат; динамическая вязкость; термобарические параметры; углеводороды.

Вязкость — один из важнейших показателей качества жидкостей и газов, она входит в качестве одной из определяющих величин в критериальные уравнения гидравлики и теплообмена. Применительно к нефтяным системам показатель вязкости используется при инженерных расчетах гидравлических потерь при транспортировке, разработке, переработке нефти, природного газа, газоконденсата, нефтепродуктов и, что исключительно важно, при маркировке моторных и энергетических топ-лив, смазочных масел 1-6.

Анализ литературы по этой тематике 1-6 показывает, что в настоящее время накоплено множество расчетных формул по вязкости преимущественно эмпирического типа и номограмм, однако они не удовлетворяют современным требованиям по адекватности и универсальности их применения.

Нами предлагаются математические модели для расчета вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов при различных термобарических параметрах. Коэффициенты математических моделей были найдены методом наименьших квадратов по массиву экспериментальных (справочных) данных 8-9.

Дата поступления 06.03.11

New mathematical models for calculations of dynamic viscosity of liquid hydrocarbons and gas condensate, which have been received on a file of experimental data are offered. The average relative error of models makes ~5 % that is quite admissible for engineering calculations.

Key words: dynamic viscosity; thermal and barometric parameters; hydrocarbons; gas condensate.

Как известно, 7 для расчета физико-химических свойств н-алканов можно использовать однофакторные формулы. Для расчета динамической вязкости н-алканов при 20 оС предлагается следующая модель г\20 (сПз):

П20 = X а+а/Х+а2-Х (1)

где (р, о, а.], а,2 — коэффициенты модели;

Х — известная характеристическая величина, которой может быть:

М — молярная масса углеводорода; тк — приведенная температура кипения, рассчитываемая как тк = Т°/293.16 (Т" — стандартная

температура кипения углеводорода, К);

20

р4 — относительная плотность углеводорода; n0 — приведенный показатель преломления, рассчитываемый как n0 = n2£/1.37436 ( nD — показатель преломления углеводорода).

Коэффициенты и средняя относительная погрешность модели приведены в табл. 1.

Для достаточно точных расчетов физико-химических свойств алканов разветвленного строения, а также аренов, цикланов и их смесей необходимо пользоваться двухфакторны-ми моделями. В связи с этим нами разработана

Коэффициенты однофакторной модели (1) для расчета динамической вязкости м-алканов при 20 °С

X <р ао СХ1 0(2 Дер, %

Ч» = ГШ) 5.5-10-9 3.43 46.43 4.6-10^ 1.3

0.205 0.9 -0.52 1.96 0-8

4 108 -327.9 89.5 367.8 1.4

п2о = /(по) 0.315 -21741 10746 11019 15

Таблица 1

Коэффициенты модели (2) для расчета динамической вязкости алканов, ареков, циклаков, газоконденсатов при 20 °С

Таблица 2

Название V ао а1 а2 а3 04 Дер, %

Алканы 0.21 1.43 -1.61 1.55 1 0 1.3

Арены 43.9 362.9 -313 -131.2 36.8 0 1.9

Цикланы -0.14 -249.86 138.13 53.15 104.42 0 5.3

Газоконденсаты 0.19 57.2 1.9 0.35 -151.7 104.1 5.4

Таблица 3

Коэффициенты термической модели (3) для расчета динамической вязкости алканов,

аренов,цикланов,газоконденсатов

Название ао Щ «2 Аср, %

Алканы 19.9 2.1 -36.5 6.1

Арены 18.8 1.1 -27.1 1.3

Цикланы 8.2 2.1 -18.4 3.4

Газоконденсаты 12.8 2.5 -25.6 3.6

Таблица 4

Сравнение рассчитанных и экспериментальных значений вязкости жидких алканов, аренов, цикланов и газоконденсатов

Название т, К Т]Т(жп). сПз ?7]"(расч ), СПз Дер, %

н- Гептан 310.16 0.339 0.355 -4.8

н-Нонан 373.16 0.308 0.297 3.5

Бензол 303.16 0.559 0.570 -1.9

1,3-Диметилбензол (м) 333.16 0.405 0.400 1.2

Зтилциклопентан 283.16 0.637 0.646 -1.4

Пропилциклопентан 333.16 0.444 0.423 4.6

60-95 Г.к. Вуктыльского м-я 260 0.580 0.570 1.7

95-122 Г.к. Оренбургского м-я 350 0.309 0.312 -0.8

Таблица 5

Коэффициенты термобарической модели (4) для расчета динамической вязкости жидких и углеводородов и газоконденсатов

Название ао а-1 аг аз Ро Й АСр, %

н- Алканы -2.2 -0.6 0.3 0 -0.026 0.0005 5.7

Арены 8.7 0.4 -14.3 0 0.0032 0.0002 4,5

Газоконденсаты 44.31 2.49 0.12 -9.3-10^ 0.0085 0.0002 4.1

и предлагается следующая двухфакторная модель для расчета динамической вязкости алка-нов, аренов, цикланов и газоконденсатов при 20 0С п20 (сПз):

где

По =

= Т°/293.16

ао+а

к

/ 20 ( 20 \2

тк +а2 тк + а3 Р4 +а4\Р4 ) (2)

Коэффициенты и средняя погрешность модели приведены в табл. 2.

Для расчетов динамической вязкости ал-канов, аренов, цикланов и газоконденсатов при разных температурах пг (сПз) нами предлагается термическая модель, коэффициенты которой приведены в табл. 3:

_а0+а1 ■ т+а2 ■ р4

(3)

ПТ = П 20

где где т — приведенная температура, рассчиты ваемая как т= Т/293.16 (Т - температура, К).

Сравнение рассчитанных по термической модели (3) и экспериментальных значений вязкости приведены в табл. 4.

Для расчетов термобарического коэффициента динамической вязкости жидких углеводородов и газоконденсатов пг,р (сПз) в пределах 0.1—15 МПа, мы предлагаем следующую модель:

ПТ ,Р П20 ■ Т

а0+а т+аг р20 в0 + в1 ■ П

п

(4)

где п - приведенное давление, рассчитываемое по формуле: п = Р/Р0 (Р - давление, Рд - атмосферное давление).

Коэффициенты и средняя погрешность модели приведены в табл. 5.

В общем можно отметить, что предложенные модели просты в применении, имеют погрешность в пределах 5% и могут быть рекомендованы для использования в массовых инженерных расчетах.

Литература

1. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа.— Уфа: Гилем, 2002.— 672 с.

2. Сарданашвили А. Г., Львова А. И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.- М.: Химия, 1980.- 256 с.

3. Кузнецов А. А., Кагерманов С. М., Судаков Б.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности.- Л.: Химия, 1974.- 344 с.

4. Рабинович Г. Г., Рябых П. М., Хохряков П. А., Молоканов Ю. К., Судаков Б. Н. / Под редакцией Судакова Е. Н. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки.- М.: Химия, 1979.- 568 с.

5. Танатаров М. А., Ахметшина М. Н., Фасхутди-нов Р. А. и др. Технологические расчеты установок переработки нефти.- М.: Химия, 1987.352 с.

6. Берштайндер С. Свойства газов и жидкостей.-Л: Химия, 1966.- 536 с.

7. Ахметов С. А., Гайсина А. Р. Моделирование и инженерные расчеты физико-химических свойств углеводородных систем. - Санкт-Петербург: Недра, 2010.- 152 с.

8. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизичес-ким свойствам газов и жидкостей.- М.: Наука, 1972.- 708 с.

9. Казарян В. А. Теплофизические свойства индивидуальных углеводородов и газовых конденсатов.- М.: «Техника», 2002.- 448 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.