1、12022-8-4油气集输油气集输中国石油大学储建学院储运工程系中国石油大学储建学院储运工程系油气集输油气集输课程组课程组22022-8-432022-8-4一、油气性质一、油气性质二、气液相平衡二、气液相平衡42022-8-4标准状态标准状态 国内外计量气体体积采用的状态标准常不相同，常国内外计量气体体积采用的状态标准常不相同，常见的有三种见的有三种:压力压力101.325kPa101.325kPa、温度、温度2020，是我国天然气计量的法定状，是我国天然气计量的法定状态；态；英美法等西方国家，以英美法等西方国家，以1atm1atm、6060（1515）为标准状态；）为标准状态；书刊中也常用
2、书刊中也常用101.325kPa101.325kPa、温度、温度00为标准状态。为标准状态。三种状态之间的转换关系：三种状态之间的转换关系：1m1m3 3(20)=0.985m(20)=0.985m3 3(15)=0.932m(15)=0.932m3 3(0)(0)52022-8-4原油原油 原油是一种极其复杂的烃类和非烃类的液态混合原油是一种极其复杂的烃类和非烃类的液态混合物，其中碳和氢的质量分数分别为物，其中碳和氢的质量分数分别为85%85%、12%12%，其余为，其余为硫、氮、氧和金属化合物。硫、氮、氧和金属化合物。原油中所含的烃类主要有：原油中所含的烃类主要有：正构及异构烷烃正构及异构
3、烷烃（C Cn nH H2n+22n+2）；环烷烃（）；环烷烃（C Cn nH H2n2n）；芳香烃（）；芳香烃（C Cn nH Hn n）。）。原油内原油内C C1616以上的正构烷烃称为石蜡。以上的正构烷烃称为石蜡。原油是一种胶体溶液，常含有胶质、沥青质，还原油是一种胶体溶液，常含有胶质、沥青质，还有砂、各种盐类及金属腐蚀产物等。有砂、各种盐类及金属腐蚀产物等。62022-8-4原油分类原油分类常用的原油分类方法：常用的原油分类方法：按组成分类按组成分类按气油比分类按气油比分类按收缩性分类按收缩性分类按相对密度和粘度分类按相对密度和粘度分类按硫含量分类按硫含量分类72022-8-4按组成分
4、类按组成分类 根据几种烃类在原油中的比例划分原油种类，根据几种烃类在原油中的比例划分原油种类，SachanenSachanen分类法分类法:石蜡基原油石蜡基原油 烷烃大于烷烃大于75%75%环烷基原油环烷基原油 环烷烃大于环烷烃大于75%75%芳香基原油芳香基原油 芳香烃大于芳香烃大于50%50%沥青基原油沥青基原油 沥青质大于沥青质大于50%50%82022-8-4按气油比分类按气油比分类 按气油比将油气井井流产物分成按气油比将油气井井流产物分成:死油死油 deal oil deal oil 气油比为零气油比为零黑油黑油 black oil black oil 气油比小于气油比小于356m3
5、56m3 3/m/m3 3挥发性原油挥发性原油 volatile oil volatile oil 气油比气油比356356588m588m3 3/m/m3 3凝析气凝析气 condensate gas condensate gas 气油比气油比5885888905m8905m3 3/m/m3 3湿气湿气 wet gas wet gas 气油比大于气油比大于8905m8905m3 3/m/m3 3干气干气 dry gas dry gas 不含液体的天然气不含液体的天然气92022-8-4按收缩性分类按收缩性分类 “收缩收缩”指油藏原油在地面脱气后体积的缩小。用指油藏原油在地面脱气后体积的缩小。
6、用收缩收缩系数系数来描述原油收缩性的大小。来描述原油收缩性的大小。收缩系数是指单位体积油藏原油在地面脱气后的体积收缩系数是指单位体积油藏原油在地面脱气后的体积数。根据收缩系数的大小划分原油种类数。根据收缩系数的大小划分原油种类:低收缩原油低收缩原油 low-shrinkage crude oil low-shrinkage crude oil 收缩系数大于收缩系数大于0.50.5高收缩原油高收缩原油 high-shrinkage crude oilhigh-shrinkage crude oil收缩系数小于收缩系数小于0.50.5102022-8-4按相对密度和粘度分类按相对密度和粘度分类 D
7、owdDowd等人根据原油相对密度和粘度划分原油种类等人根据原油相对密度和粘度划分原油种类:普通原油普通原油 相对密度小于相对密度小于0.934 0.934 粘度小于粘度小于10Pa10Pass重质原油重质原油 相对密度相对密度0.9340.9341.000 1.000 粘度小于粘度小于10Pas10Pas特重原油特重原油 相对密度大于相对密度大于1.0001.000天然沥青天然沥青 粘度大于粘度大于10Pas10Pas112022-8-4按硫含量分类按硫含量分类 把硫含量高的原油称为酸性原油把硫含量高的原油称为酸性原油 sour crudesour crude，但没有统一标准。但没有统一标准
8、。一种说法，一种说法，H H2 2S S体积浓度超过体积浓度超过3700mg/L3700mg/L西方管道界，硫含量超过西方管道界，硫含量超过0.5%0.5%（质量）（质量）122022-8-4 我国原油分类我国原油分类 我国原油的分类是以常压沸点我国原油的分类是以常压沸点250250275275和和395395425425两个关键馏分油的密度划分原油类别。首先对关键两个关键馏分油的密度划分原油类别。首先对关键组分分为三类，见表：组分分为三类，见表：132022-8-4根据关键组分的类别把原油分为七类：根据关键组分的类别把原油分为七类：142022-8-4 溶气原油物性溶气原油物性 原油和天然气
9、是两种互溶的流体，在一定的压力和原油和天然气是两种互溶的流体，在一定的压力和温度条件下，天然气会全部和部分溶解在原油中。温度条件下，天然气会全部和部分溶解在原油中。溶气原油的溶气量、密度、粘度等物性随压力、温溶气原油的溶气量、密度、粘度等物性随压力、温度条件而改变。度条件而改变。这里主要介绍适用于压力、温度较高的油藏及油气这里主要介绍适用于压力、温度较高的油藏及油气两相流动条件下的溶气原油物性的经验计算方法，称为两相流动条件下的溶气原油物性的经验计算方法，称为黑油模型黑油模型。152022-8-4 美国石油协会相对密度美国石油协会相对密度 在描述石油及石油产品时，西方国家常用在描述石油及石油产
10、品时，西方国家常用APIAPI相对密度，数值在相对密度，数值在0 0100100，与我国惯用的相对密度，与我国惯用的相对密度的关系：的关系：o o 15 15下原油对同温度下原油对同温度水的相对密度水的相对密度 水的水的APIAPI为为1010；油品愈轻，；油品愈轻，APIAPI愈大。愈大。5.1315.141APIOo162022-8-4 溶解度溶解度 常压（工程标准状态）储罐中的原油称为常压（工程标准状态）储罐中的原油称为脱气原油脱气原油 stock-tank oilstock-tank oil；高于大气压溶有天然气的原油称为；高于大气压溶有天然气的原油称为溶气溶气原油原油。单位体积脱气原
11、油在某一压力、温度下能溶解的天然单位体积脱气原油在某一压力、温度下能溶解的天然气体积数（折算成标准状态下的体积）称气体积数（折算成标准状态下的体积）称天然气溶解度天然气溶解度，或称或称溶解气油比溶解气油比R Rs s，m m3 3/m/m3 3。天然气溶解度可以通过查溶解度诺谟图和利用天然气溶解度可以通过查溶解度诺谟图和利用LasterLaster相关式或相关式或StandingStanding相关式计算获得。相关式计算获得。172022-8-4溶解度诺谟图溶解度诺谟图原油泡点压力原油泡点压力气体相对密度气体相对密度温度温度关联曲线关联曲线脱气原油相对密度脱气原油相对密度溶解度溶解度18202
12、2-8-4 诺谟图是诺谟图是LasterLaster在实验数据的基础上给出来的。可在实验数据的基础上给出来的。可见，天然气在原油中溶解度与压力、温度和油气组成有见，天然气在原油中溶解度与压力、温度和油气组成有关：关：压力愈高，溶解气油比愈大；压力愈高，溶解气油比愈大；温度愈低，溶解气油比愈大；温度愈低，溶解气油比愈大；油、气相对密度愈接近，原油溶解天然气的能力愈强。油、气相对密度愈接近，原油溶解天然气的能力愈强。192022-8-4LasterLaster相关式相关式 ooggMyy1103674.2R4S202022-8-40 0APIAPIM MO O关系图关系图 可见，可见，0API愈愈
13、大，大，脱气原油相对脱气原油相对分子质量分子质量MO愈小。愈小。212022-8-4气体摩尔分数计算式气体摩尔分数计算式891.0869.11lg826.0Tpggy222022-8-4泡点压力系数与气体摩尔分数的关系图泡点压力系数与气体摩尔分数的关系图 可见，泡点压力可见，泡点压力系数愈大，气体摩尔系数愈大，气体摩尔分数愈大。分数愈大。232022-8-4StandingStanding相关式相关式205.1167.1001638.077.1exp104.2tpRogSt 温度，温度，Chierici等人建议：等人建议：原油相对密度大于原油相对密度大于0.966时用时用Laster相关式相关
14、式原油相对密度小于原油相对密度小于0.966时用时用Standing相关式相关式242022-8-4 原油体积系数原油体积系数 单位体积脱气原油溶入天然气后具有的体积数称为原单位体积脱气原油溶入天然气后具有的体积数称为原油体积系数。油体积系数。天然气溶入原油使得原油的体积增大，所以溶气原油天然气溶入原油使得原油的体积增大，所以溶气原油体积系数总是大于体积系数总是大于1 1。原油体积系数可以通过查图或利用相关式计算获得。原油体积系数可以通过查图或利用相关式计算获得。oosgoVVB 252022-8-4原油体积系数诺谟图原油体积系数诺谟图溶解度溶解度天然气相对密度天然气相对密度脱气原油相对密度脱
15、气原油相对密度温度温度体积系数体积系数262022-8-4原油体积系数诺谟图相关式原油体积系数诺谟图相关式4025.262.5000147.0972.05.0175.1tRFFBogSo 可见，原油体积系数与温度、油气组成以及天然气在可见，原油体积系数与温度、油气组成以及天然气在原油中的溶解度有关：原油中的溶解度有关：温度愈高，原油体积系数愈大；温度愈高，原油体积系数愈大；油、气相对密度愈接近，原油体积系数愈大；油、气相对密度愈接近，原油体积系数愈大；溶解气油比愈大，原油体积系数愈大。溶解气油比愈大，原油体积系数愈大。272022-8-4 溶气原油密度溶气原油密度 溶气原油的密度称为溶气原油的
16、密度称为视密度视密度，或，或表观密度表观密度。脱气。脱气原油中溶入天然气后，其密度和相对密度都下降。原油中溶入天然气后，其密度和相对密度都下降。溶解天然气相对密度（工标）可以通过查图或溶解天然气相对密度（工标）可以通过查图或利用相关式计算获得。利用相关式计算获得。oagsSooBR/282022-8-4溶解天然气相对密度诺谟图溶解天然气相对密度诺谟图292022-8-4溶解天然气相对密度诺谟图相关式溶解天然气相对密度诺谟图相关式 可见，溶解天然气的相对密度与溶解度和脱气原油的可见，溶解天然气的相对密度与溶解度和脱气原油的相对密度有关：相对密度有关：n溶解度愈小，溶解天然气的相对密度愈大，说明天
17、然气中溶解度愈小，溶解天然气的相对密度愈大，说明天然气中的重组分更易溶入原油；的重组分更易溶入原油；n脱气原油的相对密度愈大，溶解天然气的相对密度愈小，脱气原油的相对密度愈大，溶解天然气的相对密度愈小，这是因为伴随重质原油开采出的天然气较轻（这是因为伴随重质原油开采出的天然气较轻（C1+C2），），而伴随轻质原油开采出的天然气较重（而伴随轻质原油开采出的天然气较重（C5+）。）。43818.408779.400393.000379.0ooSgsR302022-8-4 如果已知溶气原油的组成，可近似按理想溶液计算溶如果已知溶气原油的组成，可近似按理想溶液计算溶气原油的视密度：气原油的视密度：ii
18、iiioMxMx 如果含有如果含有C1、C2、H2S等在常态下不能液化的化合物，等在常态下不能液化的化合物，则不能直接用这个公式计算，因为无法测定其液体密度，可则不能直接用这个公式计算，因为无法测定其液体密度，可利用利用溶气原油视密度图溶气原油视密度图来查得。来查得。312022-8-4溶气原油视密度图溶气原油视密度图用公式计算用公式计算C3+的密度；的密度；计算计算C2及常态下不能液化的及常态下不能液化的非烃类在非烃类在C2+中的质量百分数；中的质量百分数；计算计算C1在液相中的质量百分在液相中的质量百分数；数；查图确定溶气原油的视密度。查图确定溶气原油的视密度。322022-8-4 溶气原
19、油粘度溶气原油粘度 原油溶入天然气后粘度减小。可以通过原油溶入天然气后粘度减小。可以通过查图查图和利和利用公式计算获得：用公式计算获得：SSRRBooBAA004045.000455.01057.043.0108.02.0332022-8-4溶气原油粘度溶气原油粘度 可见，溶气原油可见，溶气原油粘度与脱气原油粘度粘度与脱气原油粘度和溶解度有关。脱气和溶解度有关。脱气原油粘度愈大，溶气原油粘度愈大，溶气原油粘度愈大；溶解原油粘度愈大；溶解度愈小，溶气原油粘度愈小，溶气原油粘度愈大。度愈大。342022-8-4SngsSgngRRRRgnoVRV 未溶解天然气密度未溶解天然气密度 天然气中溶于原油
20、的都是较重组分，因此未溶解天然气中溶于原油的都是较重组分，因此未溶解天然气密度减小。天然气密度减小。gssoVRV352022-8-4 溶气原油表面张力和界面张力溶气原油表面张力和界面张力 表面张力和界面张力可以用仪器测定，也有很多经表面张力和界面张力可以用仪器测定，也有很多经验相关式可以用来估算，常用的是验相关式可以用来估算，常用的是修正系数修正系数法。法。上式是脱气原油表面张力与原油相对密度关系曲线上式是脱气原油表面张力与原油相对密度关系曲线的表达式。的表达式。米牛/101896.908427.05.47/3to362022-8-4脱气原油表面张力与原油相对密度的关系曲线脱气原油表面张力与
21、原油相对密度的关系曲线 可见，脱气原油表面张力与脱气原油相对密度和温可见，脱气原油表面张力与脱气原油相对密度和温度的关系曲线。脱气原油相对密度愈大，脱气原油表面度的关系曲线。脱气原油相对密度愈大，脱气原油表面张力愈大；温度愈高，脱气原油表面张力愈小。张力愈大；温度愈高，脱气原油表面张力愈小。372022-8-4修正系数修正系数 修正系数可以通过查图得到，也可以用曲线回归的修正系数可以通过查图得到，也可以用曲线回归的关系式计算。可见，修正系数是压力的单值函数，而且关系式计算。可见，修正系数是压力的单值函数，而且压力愈高，修正系数愈小。压力愈高，修正系数愈小。018563.010127.0expp
22、382022-8-4 脱气原油物性脱气原油物性 在工艺计算中常常需要确定脱气原油的物性，在工艺计算中常常需要确定脱气原油的物性，最可靠的方法是最可靠的方法是实验测定实验测定，在缺少实验条件的情，在缺少实验条件的情况下可以利用一些况下可以利用一些关系式关系式计算。计算。392022-8-4 脱气原油的倾点和凝点脱气原油的倾点和凝点 倾点和凝点是衡量倾点和凝点是衡量油品流动性的指标油品流动性的指标，是在规定，是在规定的试验仪器和试验条件下测定的。的试验仪器和试验条件下测定的。倾点倾点是油品在试管中是油品在试管中5 5秒内能流动的最低温度。秒内能流动的最低温度。凝点凝点是油品在倾斜是油品在倾斜454
23、5角试管内停留角试管内停留1 1分钟不流动分钟不流动的最高温度。的最高温度。同一原油的倾点比凝固点约高同一原油的倾点比凝固点约高2.52.533。西方国。西方国家广泛使用倾点，中、俄等国常使用凝点。家广泛使用倾点，中、俄等国常使用凝点。402022-8-4202000132.0828.120tt脱气原油的密度脱气原油的密度在在0 05050范围内范围内 kg/mkg/m3 3 kg/(mkg/(m3 3)在在2020120120范围内范围内3203203203-20201010975.1513.296086010102.6383.083860780201时，时，tt412022-8-4 脱气原
24、油的粘度脱气原油的粘度 在缺少实验数据条件下，可根据原油相对密度和在缺少实验数据条件下，可根据原油相对密度和温度估算原油的动力粘度：温度估算原油的动力粘度：mPamPass o o1515原油的相对密度原油的相对密度 注：温度的单位为注：温度的单位为ozxozytyx/8625.26926.510328.1110163.1422022-8-4tc3151039.3687.11脱气原油的比热容脱气原油的比热容在原油析蜡温度以上时在原油析蜡温度以上时在原油析蜡温度以下时在原油析蜡温度以下时1224.1868 1e04.1868 1entmtttcAtcBA Bm n温度范围，温度范围，、是比热容常
25、数，、是比热容指数，不同原油可根据比热容与温度的实测关系曲线回归。不同原油可根据不同原油可根据比热容与温度的实测关系曲线比热容与温度的实测关系曲线回归回归得到得到A、B、m和和n，以及确定，以及确定t1和和t2。432022-8-4 四种原油的四种原油的c c一一t t曲线曲线 四种原油的四种原油的c c一一t t曲线极其相似。温度高于析蜡温度曲线极其相似。温度高于析蜡温度t t1 1时，时，石蜡全部溶于原油内，比热容随温度的升高而缓慢上升；最大石蜡全部溶于原油内，比热容随温度的升高而缓慢上升；最大比热容对应的温度为比热容对应的温度为t t2 2，在，在t t1 1t t2 2范围内随油温下降
26、比热容急范围内随油温下降比热容急剧上升。在剧上升。在t t2 200范围内，比热容随原油温度下降而减小。范围内，比热容随原油温度下降而减小。442022-8-4原油蒸气压原油蒸气压 目前，还没有用于测定原油蒸气压的专用测定器，原目前，还没有用于测定原油蒸气压的专用测定器，原油蒸气压的获得仍要利用雷特蒸气压。油蒸气压的获得仍要利用雷特蒸气压。雷特蒸气压测定器原来是为测定汽油的蒸气压而设计雷特蒸气压测定器原来是为测定汽油的蒸气压而设计的。它有两个上下连通的室：燃料室（容积为的。它有两个上下连通的室：燃料室（容积为125亳升）亳升）和空气室（容积为和空气室（容积为500毫升），容积比为毫升），容积比
27、为1:4。将油品装入燃料室，剧烈摇动后在将油品装入燃料室，剧烈摇动后在38恒温水浴中所恒温水浴中所测得的油品蒸气的最大压力，即为雷特蒸气压。测得的油品蒸气的最大压力，即为雷特蒸气压。452022-8-43838maPPPPP干空气水蒸汽3838273.15+38 ,273.1538273.15273.15+tatatPPPPPPt干空气干空气38273.1538273.15maatPPPPPPt油品蒸气压油品蒸气压3838273.15atmtPPtPPPPt462022-8-4雷特蒸气压与真实蒸气压的换算雷特蒸气压与真实蒸气压的换算 可见，已知雷特可见，已知雷特蒸气压就可以查得某蒸气压就可以查
28、得某一温度下原油的真实一温度下原油的真实蒸气压。蒸气压。472022-8-4气液相平衡气液相平衡 在一定温度、压力条件下，组成一定的物系，当气在一定温度、压力条件下，组成一定的物系，当气液两相接触时，相间将发生物质交换，直至各相的性质液两相接触时，相间将发生物质交换，直至各相的性质不再变化为止。达到这种状态时，称该物系处于不再变化为止。达到这种状态时，称该物系处于气液相气液相平衡状态平衡状态。油气分离即为相平衡分离，油气混合物进入分离器油气分离即为相平衡分离，油气混合物进入分离器内并停留一段时间，使挥发性强的轻组分与挥发性弱的内并停留一段时间，使挥发性强的轻组分与挥发性弱的重组分分别呈气态和液
29、态流出分离器，实施轻、重烃类重组分分别呈气态和液态流出分离器，实施轻、重烃类组分的分离。组分的分离。油气田井流是一种由成百上千种纯化合物组成的极油气田井流是一种由成百上千种纯化合物组成的极其复杂的烃类和非烃类的混合物。因此，要了解油气混其复杂的烃类和非烃类的混合物。因此，要了解油气混合物体系的相平衡，必须了解烃系的相特性。合物体系的相平衡，必须了解烃系的相特性。482022-8-4一元体系的相特性一元体系的相特性 只有一种纯化合物的物系称只有一种纯化合物的物系称一元体系一元体系。一元体系的相特。一元体系的相特性可用性可用p-t、p-v图表示，如图所示。图表示，如图所示。1-2一升华曲线；一升华
30、曲线；2-c一蒸气压曲线；一蒸气压曲线；2-3一熔解曲线。一熔解曲线。分成分成5个区域，即：固相区、个区域，即：固相区、液相区、蒸气区、气相区和密相流液相区、蒸气区、气相区和密相流体区。我们涉及的物态范围主要为体区。我们涉及的物态范围主要为液相区和蒸气区。三相点液相区和蒸气区。三相点2至临界至临界点点C之间为纯烃的蒸气压曲线，在之间为纯烃的蒸气压曲线，在曲线左上方的曲线左上方的p、t条件下物系内为条件下物系内为液相，右下方为蒸气相，只有压力液相，右下方为蒸气相，只有压力和温度条件处于蒸气压曲线上的任和温度条件处于蒸气压曲线上的任一点时，物系内才存在气液两相。一点时，物系内才存在气液两相。492
31、022-8-4 若物系内的纯烃开始处于蒸气态，若物系内的纯烃开始处于蒸气态，在恒温在恒温t1下压缩，随压力上升，气体比下压缩，随压力上升，气体比体积逐渐减小；当到达体积逐渐减小；当到达A点时，物系内点时，物系内开始有液体凝析出来；继续压缩，饱和开始有液体凝析出来；继续压缩，饱和气体中不断有液体析出，物系压力不变，气体中不断有液体析出，物系压力不变，比体积减小，出现一个恒压水平线段，比体积减小，出现一个恒压水平线段，直至到达直至到达B点，全部变为液体；进一步点，全部变为液体；进一步压缩，由于液体的压缩性很小，压力急压缩，由于液体的压缩性很小，压力急剧增加。剧增加。若在较高温度下重复上述压缩过程，
32、若在较高温度下重复上述压缩过程，水平线变短。温度提高至临界温度水平线变短。温度提高至临界温度tc作作上述压缩过程，水平线段消失成为一点。上述压缩过程，水平线段消失成为一点。502022-8-4 可见，一元体系的相特性主要有以下特点：可见，一元体系的相特性主要有以下特点：1.纯烃的饱和蒸气压仅仅是温度的单值函数，压力愈高，纯烃的饱和蒸气压仅仅是温度的单值函数，压力愈高，其饱和蒸气压愈大。其饱和蒸气压愈大。2.纯烃气体温度愈高，愈不容易液化。纯烃气体温度愈高，愈不容易液化。3.临界压力和临界温度是气液两相共存的最高压力和最临界压力和临界温度是气液两相共存的最高压力和最高温度。高温度。512022-
33、8-4 1*0*lnlnlnrrrPPP 60*16934.0ln28862.1/09648.692714.5lnrrrrTTTP纯烃饱和蒸气压的求法纯烃饱和蒸气压的求法 查图法查图法 计算法计算法 61*43577.0ln4721.13/1875.152518.15lnrrrrTTTP522022-8-4二元体系的相特性二元体系的相特性C2、C7混合物的相特性混合物的相特性 B一泡点线；一泡点线；c一临界点；一临界点；D一露点线一露点线2一一C2；7一一C7；aC2，90.22；b一一C2，50.22；c-C2，9.78 由两种纯化合物构成由两种纯化合物构成的物系称为的物系称为二元体系二元体
34、系。如。如图为不同质量浓度的图为不同质量浓度的C2和和C7构成的二元物系的构成的二元物系的P-t相相特性图。最左边和最右边特性图。最左边和最右边的曲线为纯的曲线为纯C2和纯和纯C7的蒸的蒸气压曲线。气压曲线。不同组成的体系临界不同组成的体系临界点的连线称为点的连线称为临界曲线临界曲线。532022-8-4可见，二元体系的相特性主要有以下特点：可见，二元体系的相特性主要有以下特点：1.由由PT 图可以看出，相特性与二元体系的组成有关，重组分越多，图可以看出，相特性与二元体系的组成有关，重组分越多，特性曲线向右偏移。特性曲线向右偏移。2.饱和蒸气压不再是温度的单值函数，在某一温度下，气液处于平衡饱
35、和蒸气压不再是温度的单值函数，在某一温度下，气液处于平衡状态时的压力有一个范围，其大小和汽化率有关，汽化率愈小，饱和状态时的压力有一个范围，其大小和汽化率有关，汽化率愈小，饱和蒸气压愈大。蒸气压愈大。3.二元体系的临界温度在构成二元体系的组分临界温度之间，临界压二元体系的临界温度在构成二元体系的组分临界温度之间，临界压力多数情况下高于纯组分的临界压力。力多数情况下高于纯组分的临界压力。4.临界冷凝温度、临界冷凝压力是气液两相能平衡共存的最高温度和临界冷凝温度、临界冷凝压力是气液两相能平衡共存的最高温度和最高压力，在二元体系中临界温度和临界压力不再是气液能平衡共存最高压力，在二元体系中临界温度和
36、临界压力不再是气液能平衡共存的最高温度和最高压力。的最高温度和最高压力。5.二元体系内，温度高于轻组分临界温度时，仍能使轻组分部分或全二元体系内，温度高于轻组分临界温度时，仍能使轻组分部分或全部液化。部液化。6.临界点附近存在反常区，有反常冷凝和反常汽化现象。临界点附近存在反常区，有反常冷凝和反常汽化现象。542022-8-4反常区反常区 反常冷凝又包括等温反常冷凝又包括等温反常冷凝（反常冷凝（23）和等）和等压反常冷凝（压反常冷凝（89）；）；反常汽化又包括等温反常反常汽化又包括等温反常汽化（汽化（32）和等压反）和等压反常汽化（常汽化（98）。）。552022-8-4多元体系的相特性多元体
37、系的相特性 两种以上纯化合物构成的体系称为两种以上纯化合物构成的体系称为多元体系多元体系，它具备二元体系相特性的全部特征，它具备二元体系相特性的全部特征，但多组分混合但多组分混合物的物的临界压力更高、包络线所围面积更大临界压力更高、包络线所围面积更大。562022-8-4相平衡计算相平衡计算 集输系统的压力、温度条件总是在石油的集输系统的压力、温度条件总是在石油的Pt相态相态图的包线范围内，因此，在集输系统的压力、温度条件图的包线范围内，因此，在集输系统的压力、温度条件下，石油总是分成气、液两相。下，石油总是分成气、液两相。相平衡计算往往是相平衡计算往往是已知石油的组分和流量，以及分已知石油的
38、组分和流量，以及分离的压力、温度条件离的压力、温度条件，求原油和天然气的组成和流量求原油和天然气的组成和流量。572022-8-4相平衡计算的假设相平衡计算的假设u 石油中的非烷烃类，看作是相应的烷烃；石油中的非烷烃类，看作是相应的烷烃；u 挥发性强、易于进入气相的碳原子数少于挥发性强、易于进入气相的碳原子数少于67的烃作为的烃作为独立组分，重于独立组分，重于C6或或C7的烃的总和作为一独立假组分，以的烃的总和作为一独立假组分，以C6或或C7表示表示；u 石油中的非烃类杂质气体石油中的非烃类杂质气体N2、CO2、H2S等看作是独立等看作是独立组分。组分。582022-8-4理想溶液和理想气体理
39、想溶液和理想气体 理想溶液服从拉乌尔定律：在溶液的蒸气中，任意组理想溶液服从拉乌尔定律：在溶液的蒸气中，任意组分的分压分的分压P Pi i与该组分在溶液中的分子分数与该组分在溶液中的分子分数x xi i成正比，其比成正比，其比例系数就是该组分在体系温度下纯态时的饱和蒸气压，即：例系数就是该组分在体系温度下纯态时的饱和蒸气压，即：ioiixPP 理想气体服从道尔顿定律：若干种理想气体组成的混合理想气体服从道尔顿定律：若干种理想气体组成的混合气体中，某种气体气体中，某种气体i的分压的分压Pi为该气体在混合气体中的分子为该气体在混合气体中的分子分数分数yi与混合气体总压力与混合气体总压力P的乘积，即
40、：的乘积，即：iiPyP 592022-8-4相平衡常数相平衡常数iioiPyxPPPxyoiiiiiixyk u平衡常数是体系压力和温度的函数；平衡常数是体系压力和温度的函数；u对原油和天然气这样的非理想体系，平衡常数是压力、温对原油和天然气这样的非理想体系，平衡常数是压力、温度和组成的函数，特别是高压下，组成对平衡常数的影响更度和组成的函数，特别是高压下，组成对平衡常数的影响更为显著。为显著。理想溶液和理想气体构成的体系称为理想溶液和理想气体构成的体系称为理想体系理想体系。同时。同时遵循拉乌尔定律和道尔顿定律，则：遵循拉乌尔定律和道尔顿定律，则：定义平衡常数：定义平衡常数：602022-8
41、-4组成对平衡常数的影响组成对平衡常数的影响 溶液组成对溶液组成对C C4 4平衡常数的影平衡常数的影 l l一一C C4 4一一C C2 2；2 2一一C C4 4一一C C1 1 ；3 3一一C C4 4一天然气吸收油一天然气吸收油612022-8-4相平衡常数的求法相平衡常数的求法 理论方法理论方法解析法（根据实际气体状态方程编程）解析法（根据实际气体状态方程编程）经验方法经验方法 会聚压法会聚压法 查图法（工程上常用的方法）查图法（工程上常用的方法）622022-8-4相平衡计算相平衡计算 在进行油气平衡分离计算时，通常已知：在进行油气平衡分离计算时，通常已知：石油的组成石油的组成zi
42、和各组分的分子量和各组分的分子量Mi 分离的温度和压力条件分离的温度和压力条件P、t 石油中每种组分在分离条件下的平衡常数石油中每种组分在分离条件下的平衡常数ki 通过计算要确定的参数是：通过计算要确定的参数是：若进入体系的物料为若进入体系的物料为1mol，求在分离条件下，求在分离条件下气液平衡时，气液相各有多少，气液平衡时，气液相各有多少，V 和和L 求气液的组成，即各种组分在气、液相中的分求气液的组成，即各种组分在气、液相中的分子分数子分数yi和和xi 632022-8-4相平衡计算公式相平衡计算公式 体系物料平衡：体系物料平衡：L+V=1 L+V=1 组分物料平衡：组分物料平衡：又有：又
43、有：VyLxziiiVkLzyVkLzxiiiiii,1iiiVkLzx1VkLzyiiiiiixyk 642022-8-4相平衡的计算步骤相平衡的计算步骤1.假设假设L或或V，由，由L+V=1求出求出V或或L 2.求求xi和和yi 3.校核校核xi或或yi的总和是否为的总和是否为1，否则需重新，否则需重新假设假设V或或L 652022-8-4泡点的计算泡点的计算 当物料处于泡点时，无限小量气体和大量液体共当物料处于泡点时，无限小量气体和大量液体共处于体系内，即处于体系内，即V V00，L L11。0,11limiiiiVLizyk zLVk 在体系温度下满足上述方程的压力就是物料的泡在体系温
44、度下满足上述方程的压力就是物料的泡点压力，在泡点：点压力，在泡点：iiiiizxzky，662022-8-4露点的计算露点的计算 露点时，体系内的液相量为无限小，即露点时，体系内的液相量为无限小，即L L00，V V11。0,1lim1iiiLViizzxLVkk 在体系温度下满足上述方程的压力就是物料的露在体系温度下满足上述方程的压力就是物料的露点压力，在露点：点压力，在露点：iiiiizykzx，672022-8-4 确定了确定了L L、V V、x xi i、y yi i后，若已知物料中各组分的质量后，若已知物料中各组分的质量WiWi，可求各组分在气、液相中的质量，可求各组分在气、液相中的
45、质量W Wgigi和和W WLiLi，气相和液，气相和液相的质量相的质量W Wg g、W WL L和密度和密度 。gL、,giiLiiiiLiigiiiiiiiiWWWLxWVyWWWWZLxZZVyZLigiiWWW,LgLigiWWWW682022-8-4影响相平衡的因素影响相平衡的因素u 压力压力u 温度温度u 组成组成692022-8-4压力的影响压力的影响 总平衡液量随压力增总平衡液量随压力增高而增大，其中较重组分高而增大，其中较重组分平衡液量随压力增高先增平衡液量随压力增高先增大后减小。因此，分离压大后减小。因此，分离压力不能太高，通常小于力不能太高，通常小于7MPa7MPa。702022-8-4温度的影响温度的影响 总平衡液量随温度总平衡液量随温度降低而增大，各组分平降低而增大，各组分平衡液量也是随温度降低衡液量也是随温度降低而增大，而且组分愈轻而增大，而且组分愈轻增大的速度愈快。因此增大的速度愈快。因此，分离温度不能太低，分离温度不能太低，一般在一般在4040以上。以上。
