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1、第三节油气体系中的气-液分离与溶解一、天然气在原油中的溶解亨利定律的物理意义：温度一定，气体在单位体积液体中的溶解量与压力成正比。1.亨利定律：α——溶解系数，其值反映了气体在液体中溶解能力的大小，标m3/(m3·Mpa)Rs——溶解度，即温度一定，压力为p时单位体积液体中溶解的气量,标m3/m3；适用条件：①分子结构差异大、不易互溶的气液体系。②单组分气体在液体中的溶解。2.天然气在石油中的溶解及其影响因素40℃时不同气体在相对密度为0.873的石油中的溶解度(卡佳霍夫,1956)1—氮气2—甲烷3—天然气①天然气的组成②石油的组成天然气在石油中溶解的影响因素③温度④压力天然气在石
2、油中溶解的影响因素压力温度地面油相对密度天然气相对密度溶解气油比二、油气分离分离方式接触分离(一次脱气)微分分离多级脱气矿场常用一次脱气定义：使油藏烃类体系从油藏状态瞬时变到某一特定压力、温度状态,引起油气分离并迅速达到相平衡的过程。接触分离特点：油气分离过程中,分离出的气体与油始终保持接触,体系组成不变。定义：在微分脱气过程中,随着气体的分离,不断地将气体放掉(使气体与液体脱离接触)。微分分离特点：脱气是在系统组成不断变化的条件下进行的。多级脱气现场多级分离流程三、相态方程1.相态方程的建立设：油气体系中液相和气相混合物的总物质的量为1mol,在压力为P,温度为T时，两相达到热力学
3、平衡；液相中总物质的量为Nlmol；气相中总物质的量为Ngmol；则：(1)如果油气体系中有m个组分,任一组分在气相中的摩尔分数为yi,在液相中的摩尔分数为xi,在体系中的摩尔数为nimol,则：(2)联立(1)式和(2)式有：(3)令yi/xi=ki,并代入式(3)得：(4)任一组分i在液相中的浓度表达式(5)任一组分i在气相中的浓度表达式将(1)式Nl=1-Ng,代入(3)式中得：在平衡条件下,烃类体系在气液两相中摩尔分数之和等于1,则：气液体系的相态方程平衡常数式中2.露点方程和泡点方程露点压力定义为一个烃类系统在一定的温度下,以无限小量的液相和大量气相平衡共存的压力。（1）露
4、点方程虽然体系中只有无限小量液体,但该液体各组分的摩尔分数之和为1。泡点压力定义为一个烃类系统在一定的温度下,有无限小量的气相和大量的液相平衡共存的压力。亦称饱和压力。（2）泡点方程尽管体系中只有无限小量的气体,但气泡各组分的摩尔分数之和为1。3.平衡常数(1)定义：指体系中某组分在一定压力和温度条件下,气液两相处于平衡时,该组分在气相和液相中的分配比例。也称之为平衡比或分配系数。(2)求取方法：①拉乌尔和道尔顿定律（理想溶液）②实验测定③收敛压力④气液相平衡理论①拉乌尔和道尔顿定律（理想溶液）拉乌尔定律：某一组分在气相中的分压等于该组分在液相中的摩尔分数与该纯物质的蒸汽压之积。道尔
5、顿定律：气体混合物中某一组分的分压等于其摩尔分数与气相压力之积。适用条件：低压、低温状态,理想溶液(指构成溶液的各组分分子之间无特殊的作用力,混合后无热效应,混合前后的容积不变)②实验测定缺点：在高压(一般高于5MPa)下,混合物体系的组成影响平衡常数的精度。方法：对已知组成的体系,在各种不同的气液平衡条件下(压力、温度),分别实验测定气相、液相各组分的摩尔数,按公式ki=yi/xi计算平衡常数。高压下平衡常数不仅是压力、温度的函数,而且也是体系组成的函数：ki=f(P,T,组成)③收敛压力思路：假定组成体系各组分的平衡常数ki随压力升高至某一特定值时,分别趋于1。不同组成的体系,其
6、各组分的平衡常数趋近于1的特定压力值不同。随压力上升,混合物体系各组分的平衡常数逐渐趋近于(或收敛于)1的点的压力称为收敛压力。③收敛压力混合物体系的临界压力收敛压力查图版，确定平衡常数计算步骤：美国天然气协会1957年出版了一套lgk-lgP图版对应状态定律：在两个体系中，只要这两个体系的组成为同族物，并在相同温度下收敛压力相同，那么，在一个体系中某组分的平衡常数和该组分在另一个体系中同温、同压下的平衡常数亦相同（不管该体系是否由相同的数目和种类的组分组成）。共包括：七个组分（C1〜C7+）八个收敛压力（4.2，5.6，7.0，21.0，28.5，35.0，70.0，140.0MP
7、a）的五十六张图版两个体系1.收敛压力7.0MPa2.收敛压力35.0MPaP<0.7MPa时，组分C2～C6的曲线几乎重合。即：两个体系中相应组分的平衡常数相同。矿场实际：地面油气分离等一般操作压力不高，各种不同收敛压力下的平衡常数都相同。所给收敛压力为35.0MPa图版完全可以满足计算精度的要求，尽可以放心使用。收敛压力35MPa组分C1～C7+七张图版C1、C7以上组分误差较大组分C2～C6符合较好C1、C7以上组分的平衡常数要根据压力、温度、收敛压
