İki Farklı Z-faktörü Korelasyonu Türev Davranışlarının Artık Ve Termofiziksel Büyüklükler Kullanılarak İncelenmesi

Abstract

Doğal gazın tek fazlı basınç-hacim-sıcaklık (BHS) davranışlarının modellemesinde basitliklerinden dolayı iki ve üç parametreli z faktörü korelasyonları tercih edilmektedir. Petrol ve doğal gaz endüstrisinde çok bileşenli hidrokarbon sistemleri ile yaygın olarak karşılaşılır. Çok bileşenli hidrokarbon sistemlerinde z faktörü korelasyonlarının kullanılabilmesi için karışımın sanal kritik sıcaklık ve sanal kritik basıncının hesaplanması gerekmektedir. Hidrokarbon gaz karışımının sanal kritik basınç ve sanal kritik sıcaklık değerlerinin hesaplanması karışım kuralları kullanılarak mümkün olmaktadır. Kay, Stewart-Burkhardt-Voo-Sutton (SBVS), Corredor-Piper-McCain (CPC) ve Lee-Kessler (LKMIX) olarak adlandırılan farklı karışım kuralları bulunmaktadır. Kay karışım kuralı kullanımı basit olmasına karşın yüksek graviteli hidrokarbon karışımları için hassas sonuçlar vermemektedir. Yüksek graviteli gaz karışımlarının sanal kritik özelliklerinin belirlenmesinde daha karmaşık algoritmalara sahip SBVS, CPC ve Lee-Kessler karışım kuralları daha duyarlı sonuçlar üretebilmektedir. z faktörünü belirlemede kullanılan korelasyonların duyarlılığı literatürde yaygın olarak araştırılırken, z faktörünün ve z faktörünün kısmi türevlerinin fonksiyonu olan termofiziksel özelliklerin belirlenmesinde karışım kurallarının etkisi ile ilgili araştırma son derece azdır. Bu çalışmada, iki farklı z faktörü korelasyonunun türev davranışları artık ve termofiziksel özellikler kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada üretilen artık entalpi, artık entropi, ısı kapasitesi, ses yayılma hızı gibi z faktörünün türevlerine bağlı özellikler Peng-Robinson durum denklemi, Lee-Kessler tabloları ve National Institute of Standarts and Technology (NIST) tarafından geliştirilen referans programı sonuçları ile kıyaslanmıştır.

Two and three parameter z factor correlations are preferred to model single phase pressure-volume-temperature behavior of natural gas for their relative simplicity. In petroleum and natural gas industry complex hydrocarbon systems are frequently encountered. Applications of the z factor correlations to multi-component hydrocarbon systems require calculation of pseudo-reduced pressure and pseudo- reduced temperature. Calculation of the pseudo-reduced properties for complex hydrocarbon systems requires the use of mixing rules. Several mixing rules namely Kay, SBVS, CPC, and Lee-Kessler may be used to model complex mixtures. Kay’s mixing rule is easy to use but can not produce accurate results for high-gravity hydrocarbon mixtures. SBVS, CPC, and Lee-Kessler mixing rules produce better results especially in the presence of heavier fractions. While there are large number of studies on the accuracy of z factor correlations in the literature, the data on the thermophysical properties computed from z factor correlations and their derivatives is very limited. In this study, the derivative behavior of two z factor correlations are examined using residual and thermophysical properties. The calculated residual enthalpy, residual entropy, heat capacity, and speed of sound values from correlations, are compared to the values calculated from Pebg-Robinson EOS, Lee-Kessler tables and National Institute of Standarts and Technology (NIST) reference programs.