دراسة سلوك الأطوار للنفط والغاز والماء
المنظومة الغازية متعددة المركبات :
في الحقيقة، فإنه لا توجد في مراحل إنتاج ومعالجة الغاز منظومة المركب واحد "نقي" إنما الأصح هو وجود مخلوط من مرکبات مختلفة مع سلوك أطوار يختلف عن سلوك المركب الواحد فبدلاً من وجود خط أو منحنى للحالة فإن للمخلوط ما يسمى بمظروف الحالة (الطور) كما في الشكل التالي :
الشكل يبين مظروف الحالة لمخلوط من الهيدروكربونات
في الشكل السابق المنحنی (BCD) يفصل ين الطور الغازي والطور السائل، بينما المنطقة داخل المظروف يطلق عليها منطقة الحالتين "الطورين" (two - phase region) وتظهر قيم الضغط والحرارة حيث تتواجد كلتا الحالتين معا في اتزان.
الخط العلوي لمنطقة الحالتين (BC) هو خط التبخر أو ظهور الفقاعات " bubble- point " هذا الخط يبين ظهور أول فقاعة من البخار عندما يتم تخفيض ضغط المنظومة عند ثبات درجة الحرارة أو عند زيادة درجة الحرارة عند ثبات الضغط الخط السفلي لمنطقة الحالتين (CD) هو خط التكثف أو درجة الندى "ظهور الندى" فعندما ينخفض الضغط عند ثبات الحرارة أو عندما تنخفض الحرارة عند ثبات الضغط فإن أول قطرة من السائل تظهر عند هذا الخط ستتلاقي درجتا التكثف (dewpoint) ودرجة البخر ( bubble- point ) عند النقطة (C) أقصى قيمة للضغط في منطقة الحالتين تسمى "کریکوندینبار" (cricondenbar) بينما أقصى درجة حرارة في منطقة الحالتين تسمى "کریکوندینثیرم" (cricondentherm) .
الشكل التالي هو مظروف حالة آخر المخلوط من الهيدروكربونات يتضح فيه ما يلي:
کریکوندينبار: أقصى ضغط يمكن أن تتواجد فيه الحالتين (غاز وسائل) النقطة (N).
کریکوندینثيرم: أقصى حرارة من الممكن أن تتواجد فيها الحالتين (غاز وسائل) النقطة (M).
منطقة الانقلاب (Retrograde Region): هي المنطقة التي يحدث تكثف للسائل فيها بانخفاض الضغط أو زيادة الحرارة (خلافا للسلوك الطبيعي)
خطوط الجودة (Quality Lines): هذه الخطوط تمثل النسب المئوية الثابتة للغازات والسوائل وتلتقي كلها في النقطة الحرجة (C) وهي غالبة موازية لخط التبخر الذي يمثل 0% غاز "بخار" وخط التكثف الذي يمثل 100% غاز "بخار".
الشكل يبين مظروف الحالة لمخلوط من الهيدروكربونات
السلوك الذي يمثله الخط (ABDE) لانخفاض الضغط عند ثبات الحرارة النقطة (A) تمثل حالة واحدة خارج مظروف الحالة " مائع کثیف" بانخفاض الضغط نصل للنقطة (B) عندما يبدأ ظهور حالتين (سائل وغاز) باستمرار الانخفاض للنقطة (M) تزداد نسبة السائل وذلك لانحناء الخطوط مع استمرار انخفاض الضغط فإن السائل يكون أقل فأقل حتی تصل إلى خط التكثف النقطة (E) التي تحتها لا توجد حالة سائلة.
التنبؤ بمظروف الحالات ( الأطوار) :
من الممكن تحديد أماكن أو إحداثيات خطوط درجتي التبخر والتكثف بطريقة اتزان السوائل والغازاتvapor liquid) equilibrium ) التي من الممكن الاعتماد عليها إلى ما يقرب من) 2000 Psia )
الحسابات عن طريق قيم الاتزان ( K - values)، خطواته كما يلي:
أي منظومة تحتوي على مخلوط من الغازات (F) لها أوزان جزيئية (Z1+Z2+Z3 …الخ) تدخل إلى وعاء عند ضغط وحرارة معينين سينقسم التيار المغذي إلى تیار غازات (V) بنسبة عشرية من المركبات السابقة (Y1+Y2+Y3.... الخ) وإلى تیار سوائل (L) بنسبة عشرية من المركبات السابقة ( X1+X2+X3 ....إلخ ) وتكون معادلة الاتزان كما يلي :
Fzi = Vyi + Lxi
حيث أن :
Zi : النسبة العشرية لأي مركب في إجمالي التيار المغذي لوعاء الفصل (الفاصل)
Yi : النسبة العشرية لأي مركب في الحالة الغازية ( خارج من وعاء الفصل)
Xi : النسبة العشرية لأي مركب في الحالة السائلة ( خارج من وعاء الفصل)
Ki : ثابت الاتزان ( معامل اتزان البخر)
F : إجمالي جزيئات التغذية
V : إجمالي جزيئات الغاز
L: إجمالي جزيئات السائل
الشكل يبين الفصل الفجائي لمخلوط من الغاز
من المعادلة السابقة وبافتراض قيمة F=1.0 يكون لدينا Zi = Vyi + Lxi و بما أن Yi = Ki .Xi يصبح لدينا :
Zi = Ki Xi + L xi
قم بتنزيل تطبيق eMufeed Android الآن