Hydrogen Solubility in Heavy Undefined Petroleum Fractions Using Group Contributions Methods

Solubilité de l’hydrogène dans des fractions indéfinies du pétrole lourd à l’aide de la méthode de contribution de groupes

¹ Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Posgrado de Ingeniería, Av. Universidad 3000, Ciudad Universitaria, Deleg. Coyoacan C.P. 04510 – México
² Mexican Institute of Petroleum, Department of Reservoir Engineering, Eje Central Lázaro Cárdenas Norte 152, Col. San Bartolo Atepehuacan, Deleg. Gustavo A. Madero, C.P. 07730 – México
e-mail: bcarreon@imp.mx

^* Corresponding author

Received: 7 June 2016
Accepted: 28 November 2016

Abstract

Hydrogen solubility in heavy undefined petroleum fractions is estimated by taking as starting point a method of characterization based on functional groups [ Carreón-Calderón et al. (2012) Ind. Eng. Chem. Res. 51, 14188-14198 ]. Such method provides properties entering into equations of states and molecular pseudostructures formed by non-integer numbers of functional groups. Using Vapor-Liquid Equilibria (VLE) data from binary mixtures of known compounds, interaction parameters between hydrogen and the calculated functional groups were estimated. Besides, the incorporation of the hydrogen-carbon ratio of the undefined petroleum fractions into the method allows the corresponding hydrogen solubility to be properly estimated. This procedure was tested with seven undefined petroleum fractions from 27 to 6 API over wide ranges of pressure and temperature (323.15 to 623.15 K). The results seem to be in good agreement with experimental data (overall Relative Average Deviation, RAD < 15%).

Résumé

La solubilité de l’hydrogène dans des fractions indéfinies du pétrole lourd est estimée en prenant comme point de départ la méthode de contribution de groupes [Carreón-Calderón et al. (2012) Ind. Eng. Chem. Res. 51, 14188-14198]. Cette méthode fournit les paramètres d’entrée de l’équation d’état et une pseudo-structure moléculaire formée par des nombres non entiers pour les groupes fonctionnels. En utilisant les données de l’équilibre liquide-vapeur des mélanges binaires de composants connus, les paramètres d’interaction entre l’hydrogène et les groupes fonctionnels sont déterminés. En plus, l’incorporation du rapport hydrogène-carbone des fractions indéfinies du pétrole dans la méthode décrite permet d’estimer correctement la solubilité de l’hydrogène. Cette méthode a été testée avec sept fractions indéfinies de densité API de 6 à 27, et sur une large plage de pressions et de températures (323.15 à 623.15 K). Les résultats montrent un bon accord avec les données expérimentales (erreur moyenne relative globale < 15 %).