RU2117280C1 - Method of determining highest specific heat of petroleum combustion - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: specific heat is found from formula: Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (q-a)•(Δq-b)lnn_t where n_t is oil identity criterion at temperature t within 0-50 C range; q=47250,2 kJ/kg is combustion heat of oil containing light fractions; Δq=758 kJ/kg is drop of combustion heat of oil containing heavy fractions; a= 0.2374 t² +2.878t; b=0.143 t² -4.25t. EFFECT: enabled early oil quality diagnostics.

Description

Изобретение относится к усовершенствованию (оптимизации) процесса нефтепереработки, оперативности оценки качества нефтей на всех стадиях от добычи до переработки и может быть использовано в сфере потребления нефтепродуктов. The invention relates to the improvement (optimization) of the oil refining process, the efficiency of evaluating the quality of oil at all stages from production to processing and can be used in the field of consumption of petroleum products.

Аналогом является стандартное определение удельной теплоты сгорания образцов нефти в соответствии с ГОСТ 21261-91 (Нефтепродукты. Методы определения удельной теплоты сгорания) на калориметрической установке В-08МБ с самоуплотняющейся бомбой объемом 0,270 м³, которая обеспечивает получение результатов с погрешностью 0,04%.An analogue is the standard determination of the specific heat of combustion of oil samples in accordance with GOST 21261-91 (Petroleum products. Methods for the determination of specific heat of combustion) on a V-08MB calorimetric installation with a self-sealing bomb with a volume of 0.270 m ³ , which provides results with an error of 0.04%.

Теплоемкость калориметра устанавливается по эталонной бензойной кислоте с теплотой сгорания 26434 кДж/кг при отнесении массы к вакууму. The heat capacity of the calorimeter is established by reference benzoic acid with a heat of combustion of 26,434 kJ / kg when the mass is assigned to vacuum.

Указанный образцовый метод требует отбора проб, тщательной подготовки опыта и его проведения. The specified exemplary method requires sampling, careful preparation of the experience and its implementation.

Удельная теплота сгорания нефти является очень важным фактором оценки ее качества, связанного со структурными (фракционными) фрагментами. Потребность в повышении оперативности и мобильности определения этого параметра назрела давно, особенно при непрерывном, безопасном (в процессе работы с большими массами продукта), без отбора проб, анализе и контроле на всем жизненном цикле нефтей различных месторождений. Это приводит к ранней диагностике о качестве нефтей, к оптимизации процессов работы с нефтями на всех стадиях. The specific calorific value of oil is a very important factor in assessing its quality associated with structural (fractional) fragments. The need to increase the efficiency and mobility of determining this parameter is long overdue, especially with continuous, safe (in the process of working with large masses of product), without sampling, analysis and control over the entire life cycle of oils of various fields. This leads to early diagnostics about the quality of oils, to the optimization of processes for working with oils at all stages.

Задача изобретения - создание ранней диагностики о качестве нефтей, оптимизации процессов на всех стадиях работы с нефтями различных месторождений и их смесями. The objective of the invention is the creation of early diagnostics about the quality of oils, optimization of processes at all stages of work with oils of various fields and their mixtures.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем:
Вначале измеряют критерий тождественности нефтей являющийся отношением электропроводностей нефтей при частоте 1 МГц к электропроводности нефтей при частоте 1 кГц при данной температуре в диапазоне от 0 до 50^oC, а теплоту сгорания находят по эмпирической формуле
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (q-a)-(Δq-b)•l_nn_t, кДж/кг, (1)
где
q = 47250,2 - теплота сгорания нефти, содержащей легкие фракции, кДж/кг;
Δ q = 758 - уменьшение теплоты сгорания q по сравнению с таковой для нефтей, содержащих тяжелые фракций, кДж/кг;
a = a₂t² + a₁t = 0,143 t² + 2,878 t - часть теплоты сгорания нефти, содержащей легкие фракции, обусловленная структурными изменениями при температуре, отличающейся от 0^oC, кДж/кг;
b = b₂t² - b₁t = 143t² - 4,25t -часть теплоты сгорания нефти, содержащей тяжелые фракции, обусловленная структурными изменениями при температуре, отличающейся от 0^oC, кДж/кг;
a₁b₁ - эмпирические коэффициенты, кДж/кг ^oC;
a₂b₂ - эмпирические коэффициенты кДж/кг (^oC)²;
l_nb_t -натуральный логарифм критерия тождественности при данной температуре;
t - температура нефти, ^oC.The essence of the present invention is as follows:
First, the oil identity criterion is measured, which is the ratio of the electrical conductivities of oils at a frequency of 1 MHz to the electrical conductivity of oils at a frequency of 1 kHz at a given temperature in the range from 0 to 50 ^o C, and the calorific value is found by the empirical formula
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (qa) - (Δq-b) • l _n n _t , kJ / kg, (1)
Where
q = 47250.2 - calorific value of oil containing light fractions, kJ / kg;
Δ q = 758 - decrease in calorific value q compared with that for oils containing heavy fractions, kJ / kg;
a = a ₂ t ² + a ₁ t = 0.143 t ² + 2.878 t - part of the calorific value of oil containing light fractions due to structural changes at a temperature other than 0 ^o C, kJ / kg;
b = b ₂ t ² - b ₁ t = 143t ² - 4.25t - part of the calorific value of oil containing heavy fractions due to structural changes at a temperature other than 0 ^o C, kJ / kg;
a ₁ b ₁ - empirical coefficients, kJ / kg ^o C;
a ₂ b ₂ - empirical coefficients kJ / kg ( ^o C) ² ;
l _n b _{t is the} natural logarithm of the identity criterion at a given temperature;
t is the oil temperature, ^o C.

При температуре t = 0^oC формула приобретает вид
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = q-Δq•ln n_t=0°_C
В идеальном гипотетическом случае при отсутствии тяжелых фракций в нефти - Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = q.At a temperature t = 0 ^o C the formula takes the form
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = q-Δq • ln n _{t = 0} ° _C
In an ideal hypothetical case in the absence of heavy fractions in oil - Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = q.

Преимущество предлагаемого способа определения удельной теплоты сгорания состоит в том, что в значительной степени сокращается время анализа, появляется возможность ранней диагностики в изменении качества нефтей и оперативное воздействие на процессы ее переработки, в том числе, исключая отбор проб. The advantage of the proposed method for determining the specific heat of combustion is that the analysis time is significantly reduced, there is the possibility of early diagnosis in changing the quality of oils and the operational impact on the processes of its processing, including excluding sampling.

Способ определения удельной теплоты сгорания нефтей и их смесей реализуется следующим образом:
определяют критерий тождественности с помощью универсального прибора, позволяющего измерять электропроводности при частотах 1 МГц и 1 кГц;
присоединяют к прибору емкостную ячейку (датчик) для измерения электропроводности;
заполняют ячейку нефтью (погружают в резервуар с нефтью) или помещают ее в нефтепровод, по которому движется нефть, и при данной температуре t с помощью прибора определяют электропроводность

нефти при частоте f₁ = 1 МГц и электропроводность

нефти при частоте f₂ = 1 кГц, при этом критерий тождественности находят по формуле

(Способ определения качества нефтей и их смесей. Патент N 2065157 РФ, 10.08.96. БИ N 22);
Определяют удельную теплоту сгорания по формуле (I)
Пример конкретного выполнения способа:
1. Для определения критерия тождественности нефтей использовали измеритель иммитанса Е7-12 на частоте 1 МГц и измеритель иммитанса Е7-14 на частоте 1 кГц.The method for determining the specific heat of combustion of oils and their mixtures is implemented as follows:
determine the identity criterion using a universal device that allows you to measure electrical conductivity at frequencies of 1 MHz and 1 kHz;
a capacitive cell (sensor) is connected to the device for measuring electrical conductivity;
fill the cell with oil (immersed in a tank with oil) or place it in the oil pipeline through which the oil moves, and at a given temperature t, the electrical conductivity is determined using a device

oil at a frequency f ₁ = 1 MHz and electrical conductivity

oil at a frequency f ₂ = 1 kHz, while the identity criterion is found by the formula

(A method for determining the quality of oils and their mixtures. Patent N 2065157 of the Russian Federation, 08/10/96. BI N 22);
The specific heat of combustion is determined by the formula (I)
An example of a specific implementation of the method:
1. To determine the identity criterion for oils, an E7-12 immitance meter at a frequency of 1 MHz and an E7-14 immitance meter at a frequency of 1 kHz were used.

2. Заполняют ячейку нефтью Ухтинского месторождения и при температуре t = 10^oC измеряют электропроводности

= 5,89 • 10^-6, См.2. Fill the cell with oil of the Ukhta field and conductivity is measured at a temperature of t = 10 ^o C

= 5.89 • 10 ^-6 , See

= 0,119 • 10^-6, См.

= 0.119 • 10 ^-6 , See

3. Определяют критерий тождественности

4. Определяют удельную теплоту сгорания по формуле (1) при t = 10^oC и l_n n_t = 3,904
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (47250,2 - 2,878 • 10 - 0,2374 • 100) - (758 + 4,25 • 10 - 0,143 • 100) • 3,904 = 44128,93 кДж/кг.3. Identity criteria determined

4. Determine the specific heat of combustion according to the formula (1) at t = 10 ^o C and l _n n _t = 3,904
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (47250.2 - 2.878 • 10 - 0.2374 • 100) - (758 + 4.25 • 10 - 0.143 • 100) • 3.904 = 44128.93 kJ / kg.

Claims (1)

Способ определения высшей удельной теплоты сгорания нефтей, отличающийся тем, что измеряют критерий тождественности нефтей n_t, равный отношению электропроводности нефтей при частоте 1МГц к электропроводности нефтей при частоте 1 кГц при данной температуре в диапазоне 0 - 50^oC, а теплоту сгорания находят по эмпирической формуле кДж/кг,
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (q-a)-(Δq-b)•lnn_t,
где q = 47250,2 - теплота сгорания нефти, содержащей легкие фракции, кДж/кг;
Δq = 758 - уменьшение теплоты сгорания q по сравнению с таковой для нефтей, содержащих тяжелые фракции, кДж/кг;
a = a₂t²+a₁t = 0,2374•t² + 2,878•t - часть теплоты сгорания нефти, содержащей легкие фракции, обусловленная структурными изменениями при температуре, отличающейся от 0^oC, кДж/кг;
b = b₂t² - b₁t = 0,143•t² - 4,25•t - часть теплоты сгорания нефти, содержащей тяжелые фракции, обусловленная структурными изменениями при температуре, отличающейся от 0^oC, кДж/кг;
a₁b₁ - эмпирические коэффициенты, кДж/кг ^oC;
a₂b₂ - эмпирические коэффициенты, кДж/кг (^oC)²;
lnn_t - натуральный логарифм критерия тождественности при данной температуре;
t - температура нефти, ^oC.A method for determining the higher specific heat of combustion of oils, characterized in that they measure the criterion for the identity of oils n _t , equal to the ratio of the electrical conductivity of oils at a frequency of 1 MHz to the electrical conductivity of oils at a frequency of 1 kHz at a given temperature in the range 0 - 50 ^o C, and the calorific value is found empirically kJ / kg formula
Q $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{a}}{\text{s}}$ = (qa) - (Δq-b) • lnn _t ,
where q = 47250.2 is the heat of combustion of oil containing light fractions, kJ / kg;
Δq = 758 - decrease in calorific value q compared with that for oils containing heavy fractions, kJ / kg;
a = a ₂ t ² + a ₁ t = 0.2374 • t ² + 2.878 • t - part of the calorific value of oil containing light fractions due to structural changes at a temperature other than 0 ^o C, kJ / kg;
b = b ₂ t ² - b ₁ t = 0.143 • t ² - 4.25 • t - part of the calorific value of oil containing heavy fractions due to structural changes at a temperature other than 0 ^o C, kJ / kg;
a ₁ b ₁ - empirical coefficients, kJ / kg ^o C;
a ₂ b ₂ - empirical coefficients, kJ / kg ( ^o C) ² ;
lnn _t is the natural logarithm of the identity criterion at a given temperature;
t is the oil temperature, ^o C.