Improving the Modeling of Hydrogen Solubility in Heavy Oil Cuts Using an Augmented Grayson Streed (AGS) Approach

Abstract

est souvent préconisée dans l'industrie pour calculer la solubilité de l'hydrogène dans des coupes pétrolières. Il se fait cependant que sa précision se dégrade rapidement pour les coupes lourdes. Une amélioration est proposée dans ce travail, basée sur l'ajout d'un terme de Flory dans le calcul du coefficient d'activité. L'étude de la solubilité de l'hydrogène dans les n-alcanes du n-C 7 au n-C 36 fait apparaître que la constante de Henry diminue avec la masse molaire. L'analyse de ce comportement suggère la présence d'une déviation entropique à l'idéalité non prise en compte dans le modèle des solutions régulières. L'utilisation d'une correction de Flory permet de garder l'aspect prédictif du modèle. Elle nécessite néanmoins un nouveau calage de certains paramètres de la corrélation d'origine pour l'hydrogène. Le modèle qui résulte se comporte mieux pour les composés lourds et aromatiques. La qualité du nouveau modèle de Grayson Streed Augmenté (GSA) est évaluée sur des données de solubilité d'hydrogène dans des coupes pétrolières issues de Cai et al. [Cai H.Y. et al. (2001) Fuel 80, 1055-1063 ainsi que Lin et al. [Lin H.M. et al. (1981) Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 20, 2, 253-256]. L'importance de la caractérisation de ces coupes est mise en avant. Une analyse de sensibilité montre qu'une perturbation du paramètre de solubilité a un effet beaucoup plus important que pour les autres paramètres. Il en résulte qu'un grand soin doit être apporté au calcul de cette grandeur. La prédiction de la solubilité de l'hydrogène dans des fractions pétrolières lourdes et dans des charbons liquéfiés a été améliorée par rapport au modèle de Grayson Streed : une déviation absolue moyenne de 30 % est obtenue pour GSA, à comparer avec 55 % avec la méthode GS, avec les données utilisées dans un domaine de 80-380 °C et 6,3-258,9 bar. [Grayson H.G. and Streed C.W. (1963) 6th World Petroleum Congress, Frankfurt am Main, Germany, 19-26 June, pp. 169-181] Abstract -Improving the Modeling of Hydrogen Solubility in Heavy Oil Cuts Using an Augmented Grayson Streed (AGS) Approach -The Grayson Streed (GS) method

Regression Equations for Calculating the Solubility of Hydrogen in Liquid Fuels

“…Studies of the solubility of hydrogen in liquid fuel [5][6][7][8][9][10] allow us to conclude that the use of fuel-hydrogen mixtures in heat engines is promising. However, the process of dissolving hydrogen in liquid fuel is not well understood.…”

“…EXPERIMENT AND DISCUSSION OF THE RESULTS. Liquid fuel is a multicomponent mixture of organic substances Henry's law [11] for a multicomponent mixture, taking into account the Wohl's expansion [12], can be represented as: gives a significant deviation from experimental data [7]. This is due to the difficulty in determining the exact proportions of organic matter in the fuel.…”

“…Based on the foregoing, it becomes appropriate to obtain regression equations for calculating the solubility of hydrogen in each fuel grade based on a regression analysis of experimental data [6][7][8]10] and own experiments. Relevant physical properties for these fuels are given in table 1.…”

“…The data on hydrogen solubility in fuels (table 1) A graphical interpretation of experimental data processing in the form of paired regression (the dependence of hydrogen solubility on temperature and pressure) for LVGO [7] is shown in fig. 2.…”

“…Fig.2. The dependence of hydrogen solubility on temperature and pressure) for LVGO [7]. Table 3 presents data on the solubility of hydrogen in various fuels at atmospheric pressure and T = 298 K. The data in table 3 show that the solubility of hydrogen in the liquid fuel depends on the average molecular weight of the fuel.…”