دراسة سلوك الأطوار للنفط والغاز والماء ج1

 دراسة سلوك الأطوار للنفط والغاز والماء

 مقدمة :

 قبل البدء في دراسة فصل الغازات عن السوائل علينا أن نفهم العلاقة بين الحالات أو الأطوار المختلفة حيث يطلق لفظ الطور أو الحالة على أي جزء محدد متجانس ويشكل جزء من نظام معين ولكنه منفصل عن سطحه فيزيائية بحدود واضحة. للمادة ثلاث حالات ممكن أن تواجد فيهم وأبسط الأمثلة لذلك:

 1-الصلبة (الثلج)

2-السائلة (الماء السائل)

3-الغازية (بخار الماء)

 المواد الصلبة لها شكل محدد ذات ملمس صلب فالمواد الصلبة تتكون من جزيئات لها طاقة قليلة جدا فتظل الجزيئات في مكانها حتى وإن تذبذبت ،السوائل لها حجم محدد ولكن ليس لها شكل محدد بل تأخذ شكل الوعاء المتواجدة به ،جزيئات السوائل تمتلك طاقة أكثر من جزيئات المواد الصلبة (مما يجعلها تتحرك من مكان لأخر) بالإضافة إلى ذلك فإن هناك مسافة أكبر بين الجزيئات في السوائل عن المسافة بين الجزيئات في المواد الصلبة كذلك فالسوائل أقل كثافة من المواد الصلبة. الغازات (الأبخرة) ليس لها حجم أو شكل معين ولكنها تملأ الوعاء الموجودة بداخله، جزيئات الغاز لها طاقة أكبر من جزيئات السوائل (نشطة جداً)، وأقل كثافة من السوائل و اهتمامنا الأول في هذا الجزء هو الفرق في الطاقة بين الحالات الثلاث

الطاقة تضاف إلى المواد الصلبة لتصهرها إلى مادة سائلة ،طاقة إضافية ستؤدي إلى تحول المادة السائلة إلى بخار (تبخرها) و عندما نريد أن نعرف الطور أو الأطوار الموجود عليها مادة أو مخلوط معين تحت ظروف معينة من الضغط والحرارة، ندرس سلوك الحالة أو سلوك الطور (phase behavior). ولكن أولا سنقسم دراسة سلوك الأطوار إلى ثلاثة تصنيفات:

1-عنصر نقي (عنصر واحد)

2-عنصران

3-متعدد العناصر

مكونات المنظومة الغازية :

 الغاز الطبيعي يتكون غالبيته من مجموعة من الألكانات الخفيفة يشكل فيها الميثان (CH4) والإيثان (C2H6) من 80% إلى % 90 من حجم المخلوط الغازي وكل من الميثان والإيثان يتواجدان في الحالة الغازية في الظروف المناخية المعتادة.

البروبان (C3H8) والبيوتان بنوعيه أيزو بيوتان والبيوتان الطبيعي والهيدروكربونات الأثقل من الممكن استخلاصهم من منظومة الغاز وإسالتهم للنقل والتخزين وهما (البروبان والبيوتان) المركبان الرئيسيان من الغاز الطبيعي المسال (LPG liquefied petroleum gas) الهيدروكربونات متوسطة الوزن الجزيئي (من البنتان C5 إلى الديكان C10)، توجد في صورة سوائل متطايرة في الظروف المناخية المعتادة. هذه المركبات غالبا يطلق عليها (ما فوق البنتان) ( pentanes- plus )، أو المتكثفات (condensate)، أو الجازولين الطبيعي (natural gasoline)، أو سوائل الغاز الطبيعي (NGL).

منظومة الغاز الطبيعي من الممكن أن تحتوي أيضا على مكونات غير هيدروكربونية (غير عضوية) مثل كبريتيد الهيدروجين (H2S)، وثاني أكسيد الكربون (CO2)، والنيتروجين (N2) وبخار الماء تلك المكونات من الممكن أن تتواجد طبيعية في الغاز الطبيعي ومن الممكن أن يدخل بعضها إلى الغاز الطبيعي أثناء الإنتاج أو المعالجة أو النقل كملوثات يضاف إلى ذلك فإن العاملون ربما يضيفون مواد مسببة لرائحة نفاذة مميزة لسهولة الكشف عن تسرب الغاز أثناء الاستخدام الصناعي والمنزلي.

 الغاز الطبيعي الجاف أو الفقير( dry, or lean) يحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربونات الخفيفة (ميثان وإيثان), بينما الغاز الطبيعي الغني ( wet , or rich) يحتوي على نسبة كبيرة من الهيدروكربونات متوسطة الوزن النوعي (بروبان وبيوتان)، الغاز الفقير يحترق مستهلك كمية قليلة من الهواء في لهب لونه من الأزرق إلى الأصفر. الغاز الغني يحتاج نسبة أكبر من الهواء للاحتراق وينتج عن احتراقه لهب برتقالي، الهيدروكربونات متوسطة الوزن النوعي (بروبان وبيوتان) ربما تتكثف من الغاز الغني نتيجة للتبريد وهي أعلى سعراً وأعلى قيمة حرارية عن الميثان والإيثان لذلك من الوجهة الاقتصادية يجب استخلاصهما وتوزيع الغاز الفقير المتبقي بعد استخلاصهما على شبكات التوزيع للاستخدامات الصناعية والمنزلية.