油气体系中气体的分离与溶解(2学时)

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1、第二节油气体系中气体的分离与溶解（2学时）一、教学目的掌握气体的溶解和油气分离的物理过程，熟练掌握溶解和分离与油藏烃类相态变化的关系，熟练掌握相态方程建立的基本原理，掌握平衡常数的概念和计算方法，了解收敛压力的物理意义，学会利用相态方程计算饱和压力、露点压力和气液平衡的计算。二、教学重点、难点教学重点1、气体的溶解和油气分离的过程与分类2、相态方程的建立与应用3、平衡常数的获取方法教学难点1、相态方程在多级分离中的应用2、收敛压力的理解，平衡常数的计算三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表四、教学内容本节主要介绍四个方

2、面的问题：1、天然气从原油中的分离2、天然气向原油中的溶解3、相态方程的建立4、相态方程应用举例（一）、天然气从原油中的分离1、接触脱气或接触分离（闪蒸蒸发）接触脱气也叫一次脱气，是指在脱气过程中一次将压力降低至某一压力（如降低至一个大气太），并测量分离出来的气量的过程。用多媒体展示一次脱气过程。接触脱气的特点：a．分离出的气量较多，即溶解油气比高。b．分离出的气体较重，即气中重质组分含量较多（含轻质油较多）。c．脱气之后的原油比重较大。2、多级脱气（微分分离）微分分离（或多级脱气）就是指在脱气过程中，不断地将分离出的气体排出容器之外，直

3、至压力降到指定压力为止，最后计算总的脱气量。用多媒体展示多次脱气过程。多级脱气的特点：a．系统的组成不断变化b．脱出的气量较单级脱气少，所以测得的油气比也小c．分出的气量较轻，即气体中量质组分（轻油）含量少d．脱气原油比重小，量较多，质量亦好。为什么多级脱气所得气量要比一次脱气所得气量少呢？这是因为在级次脱气过程中，各级脱出的气以及脱气后的液量在数量和组成都在发生不断的变化，由于轻质组分的蒸汽压较重质分大，所以在开始脱气时，（如第一级），大量的轻质组分（如C1、C2等）从石油中首先分离出来，但由于这时容器内还保持有一定的压力，这样重组分还

4、溶解在液相中不能分离出来。因此，在多级脱气时，越到后来每次分离出的气相重组份的摩尔数就越大，并超过一次脱气时气相重组分摩尔数（后面的计算可以证明），根据道尔顿分压定律，气相中重质组分的摩尔分数越大，其分压也越大。PT——总压力（混合气体总压力）yi——i组分的摩尔分数Pi——i组分的分压当气体和液相达到平衡时，液相中重组分的分压与气相中重组分的分压相等，根据拉乌尔定律，即液相中重组分的摩尔分数与其分压成正比，即：——混合液体中纯i组分的饱和蒸汽压xi——i组分在液相中的摩尔分数——i组分在液相中的分压当达到平衡时Pi=yi——xi所以在级

5、次脱气时，保留在液相中的重组分（相对于一次脱气来说的气相中的重组分）就越多，而对于一定的油气来说，每种组分的量是一定的，既然在液相中重组分的，那么在气相中重组分肯定就少，所以说多级脱气所得到的气量要比一次脱气所得到的气量要少。（二）、天然气向原油中的溶解1、溶解度溶解度是指在一定压力和温度下，单位体积的地面原油中溶解的天然气量。称为该压力、该温度下，该种天然气在该原油中的溶解度，用Rs表示。单位：米3（标准）/米3（地面原油）2、影响溶解度的因素:（1）、压力的影响单组分的气体在石油中的溶解服从亨利定律，即当温度一定时，单组分气体在石油中

6、的溶解度Rs与溶解时的压力成正比。Rs——压力为P时单位体积液体中溶解的气量，标米3/米3（地面原油）P——溶解时的压力，atm——溶解系数，它表示一定温度下，每增加一个大气压时，单位体积液体中溶解的气量，标米3/米3.大气压，的大小反映了气体在液体中溶解能力的好坏。由此可见，亨利定律为一直线定律，它只在有限的条件下方适用，即不易至溶的气—液系统方适用。对于多组份结构近似的烃类气体来说，则会产生较大偏差，不为一常数。此时溶解度并不符合亨利定律，所以必须对亨利定律进行校正：b——偏离指数，不同情况有一不同的值。实验结果表明：天然气在石油中的

7、溶解度是一条凹向压力轴的曲线，即初始阶段溶解系数大，且随压力的增加而不断变小；当压力达到某一值后，曲线方成直线。态方程式:描述物质P、V、T关系的表达式.如范德华方程式。（2）、温度的影响当压力保持不变时，温度增加，天然气在石油中的溶解度减小，这是因为温度升高，烃类气体组分的饱和蒸气压亦随之扩大的缘故。（3）、石油和天然气的组成影响图形见多媒体a．单组分烃的分子量越大，在原油中的溶解度越大；天然气中重烃组分含量越高，在原油中的溶解度越大。b．原油比重越小，天然气在石油中的溶解度越大。c．天然气中非烃类气体的含量对溶解度也有影响。（4）、脱

8、气方式对溶解度的影响由于不同的脱气方式会得到不同量的天然气，所以Rs也不相同。3、溶解曲线和分离曲线—图形见多媒体从理论上讲，接触脱气的脱气曲线和溶解曲线是相重合的，这是因为在接触脱气过程中，