Performance of Cubic Eos At High Pressures

Performance des équations d'état cubiques à hautes pressions

National Technical University of Athens

Abstract

This paper presents an evaluation of the performance of cubic equations of state in the prediction of the phase behavior of hyperbaric mixtures. It points out a number of problems that should be resolved in a cooperative way. Items related to EoS parameter definitions such as interaction coefficients, critical properties of hydrocarbon compounds and volume translation are investigated. VLE experimental data, isothermal flash compositional and volumetric data up to 4000 bar as well as PVT data up to 2000 bar for binary mixtures and synthetic multicomponent systems have been considered in this study. Correlation and prediction results are presented with the translated and modified Peng-Robinson (t-mPR) EoS. It is shown that serious problems are encountered at high pressure, when extrapolated interaction coefficients are used. Prediction of saturation pressures of gas condensates is more satisfactory when binary interaction parameters are obtained from high pressure dew point correlations. Compositional and volumetric predictions are remarkable under the assumption that definition of the EoS parameters is based on high pressure VLE binary data. Contradictory results are obtained with different methods for estimating the critical properties of high molecular weight hydrocarbons. Generalized expressions for the volume translation appear to be very efficient even at very high temperatures and pressures (up to 2000 bar).

Résumé

Cet article présente une évaluation des performances des équations d'états (EoS) cubiques pour la prévision des comportements de phases des mélanges hyperbares. Il met en évidence un certain nombre de problèmes auxquels il devrait être répondu d'une manière coopérative. Les points relatifs à la définition des paramètres des EoS, tels que les coefficients d'interaction, les propriétés critiques des composants hydrocarbonés et la translation de volume sont examinés. Plusieurs types d'informations ont été pris en compte dans cette étude : les données expérimentales d'équilibre liquide-vapeur (ELV), les données compositionnelles et volumétriques issues d'équilibres isothermes jusqu'à 4000 bar pour les mélanges binaires, les données PVT jusqu'à 2000 bar pour des mélanges binaires et des systèmes synthétiques multicomposants. Des corrélations et des résultats prévisionnels sont présentés à partir de l'équation de Peng-Robinson (t-mPR) translatée et modifiée. Il est montré que l'on rencontre de sérieux problèmes à haute pression dans le cas où l'on utilise des coefficients d'interaction extrapolés. Les prévisions des pressions de saturation des gaz à condensats sont plus satisfaisantes lorsque les paramètres d'interaction binaire sont obtenus à partir d'une corrélation des points de rosée à haute pression. Les prévisions concernant les volumes et les compositions sont remarquables à condition que l'on définisse les paramètres des équations d'état sur la base des données ELV binaires. Des résultats contradictoires sont obtenus avec différentes méthodes dans l'estimation des propriétés critiques des hydrocarbures de poids moléculaires élevés. Les expressions généralisées pour la translation de volume apparaissent comme très efficaces même à très hautes températures et très hautes pressions (jusqu'à 2000 bar).