Главная страница
Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Материальный баланс первой ступени сепарации
Технологией подготовки нефти предусмотрено, что термодинамические параметры работы рассматриваемого блока соответствует абсолютному давлению и температуре, равных соответственно:
Р = 0, 8 МПа; t = 20 0С.
Расчеты разгазирования нефти в сепараторах при небольших давлениях (0, 4 – 0, 9 МПа) с достаточной для практических целей точностью можно производить по закону Рауля-Дальтона[4]:
, (1)
где - мольная доля i-го компонента в образовавшейся газовой фазе, находящейся в равновесии с жидким остатком.; - мольная доля этого же компонента в жидком остатке; - константа фазового равновесия i-го компонента при условиях сепарации (в рассматриваемом случае при давлении Р = 0, 8 МПа и температуре t = 20 0С).
Для определения покомпонентного состава образовавшейся газовой (паровой) фазы используется уравнение:
, (2)
где - мольная доля i-го компонента в исходной эмульсии; - мольная доля отгона.
Поскольку , то по уравнению (2) получим:
(3)
Уравнение (3.3) используется для определения методом последовательного приближения мольной доли отгона , при заданных составе исходной смеси , давлении и температуре сепарации.
При расходе нефтяной эмульсии Gэ – 550 тыс. т/год часовая производительность установки составит:
т/ч.
Содержание углеводородов в нефтяной эмульсии и константы фазового равновесия (Кi) с учетом условий сепарации приведены в табл. 2.
Таблица 2.
Исходные данные для расчета
№ п/п
| Компонент смеси
| Мольная доля компонента в нефти ( )
| Молекулярная масса компонента (Mi), кг/кмоль
| Кi
|
| CO2
| 0, 03
|
| 8, 2
|
| N2
| 0, 54
|
| 81, 5
|
| CH4
| 22, 4
|
| 19, 3
|
| С2Н6
| 1, 7
|
| 3, 5
|
| С3Н8
| 4, 91
|
| 1, 1
|
| изо-С4Н10
| 1, 96
|
| 0, 46
|
| н-С4Н10
| 4, 47
|
| 0, 33
|
| изо-С5Н12
| 1, 98
|
| 0, 14
|
| н-С5Н12
| 2, 93
|
| 0, 11
|
| С6Н14+
| 59, 08
|
| 0, 04
|
| å
| å 100
| ~
| -
|
Составляем уравнения мольных концентраций для каждого компонента в газовой фазе в расчете на 100 молей нефти.










Путём подбора определим такую величину , при которой выполнится условие:

Подбор величины приводится в табл. 3.
Таблица 3.
Определение мольной доли отгона N
Компонент смеси
| = 24, 5
| = 23, 75
| = 23
| CO2
| 0, 001
| 0, 001
| 0, 001
| Азот N2
| 0, 026
| 0, 022
| 0, 021
| Метан CH4
| 0, 928
| 0, 820
| 0, 775
| Этан С2Н6
| 0, 040
| 0, 038
| 0, 037
| Пропан С3Н8
| 0, 053
| 0, 053
| 0, 053
| Изобутан изо-С4Н10
| 0, 010
| 0, 010
| 0, 010
| Н-бутан н-С4Н10
| 0, 017
| 0, 017
| 0, 018
| Изопентан изо-С5Н12
| 0, 003
| 0, 003
| 0, 004
| Н-пентан н-С5Н12
| 0, 004
| 0, 004
| 0, 004
| С6Н14 +
| 0, 029
| 0, 030
| 0, 031
| å Yi
| 0, 976
| 1, 000
| 1, 025
|
Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 23, 75 молей газа. Составим материальный баланс сепарации в молях на 100 молей сырой нефти. Расчёт приведён в табл. 4.
Таблица 4.
Мольный баланс процесса сепарации первой ступени
Компонент
смеси
| Молярный состав
сырой нефти (z’i), %
| Газ из сепаратора
| Нефть из сепаратора
моли (z’i - N0гi)
| Мольный состав нефти
из блока сепараторов
x’i= (z’i- N0гi).100, %
Σ (z’i- N0гi)
| Молярная концентрация (y’i)
| Моли
| CO2
| 0, 030
| 0, 001
| 0, 02
| 0, 01
| 0, 01
| N2
| 0, 540
| 0, 022
| 0, 52
| 0, 02
| 0, 03
| CH4
| 22, 400
| 0, 820
| 19, 14
| 3, 26
| 4, 21
| Продолжение табл.4
С2Н6
| 1, 700
| 0, 038
| 0, 88
| 0, 82
| 1, 06
| С3Н8
| 4, 910
| 0, 053
| 1, 23
| 3, 68
| 4, 75
| изо-С4Н10
| 1, 960
| 0, 010
| 0, 24
| 1, 72
| 2, 22
| н-С4Н10
| 4, 470
| 0, 017
| 0, 41
| 4, 06
| 5, 25
| изо-С5Н12
| 1, 980
| 0, 003
| 0, 08
| 1, 90
| 2, 45
| н-С5Н12
| 2, 930
| 0, 004
| 0, 09
| 2, 84
| 3, 66
| С6Н14+
| 59, 080
| 0, 030
| 0, 71
| 59, 08
| 76, 35
| Итого
| 100, 000
| 1, 000
| 23, 35
| 77, 38
| 100, 00
|
Баланс по массе, в расчете на 100 молей сырой нефти приведён в табл. 5.
Таблица 5.
Массовый баланс процесса сепарации первой ступени
Компонент
смеси
| Молярный состав сырой нефти ( ), %
| Массовый состав сырой нефти
Mic= .Mi
| Массовый состав газа из сепаратора
Miг=N0гi. Mi
| Массовый состав нефти из сепаратора
Miн= Mic- Miг
| Масса выделившегося газа, относительно сырой нефти
Riг=100.Miг/ Mic, %
| CO2
| 0, 03
| 1, 32
| 0, 94
| 0, 38
| 71, 41
| N2
| 0, 54
| 15, 12
| 14, 53
| 0, 59
| 96, 13
| CH4
| 22, 40
| 358, 40
| 306, 30
| 52, 10
| 85, 46
| С2Н6
| 1, 70
| 51, 00
| 26, 32
| 24, 68
| 51, 60
| С3Н8
| 4, 91
| 216, 04
| 54, 22
| 161, 82
| 25, 10
| изо-С4Н10
| 1, 96
| 113, 68
| 13, 97
| 99, 71
| 12, 29
| н-С4Н10
| 4, 47
| 259, 26
| 23, 68
| 235, 58
| 9, 13
| изо-С5Н12
| 1, 98
| 142, 56
| 5, 83
| 136, 73
| 4, 09
| н-С5Н12
| 2, 93
| 210, 96
| 6, 84
| 204, 12
| 3, 24
| С6Н14+
| 59, 08
| 5080, 88
| 61, 17
| 5080, 88
| 1, 20
| Итого
|
| å Mic=6449, 22
| å Miг =513, 81
| å Miн=5996, 57
| Rсмг= 7, 97
| Rсмг= 0, 0797 – массовая доля отгона.
Средняя молекулярная масса газа:
Mсрг=å Miг/ å N0гi
Mсрг = 513, 81 / 23, 35 = 22, 02
Плотность газа:
кг/м3,
Плотность газа при нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре 0оС):
кг/м3,
Таблица 6.
Характеристика газа, выделяющегося в сепараторе
Компонент
смеси
| Молярная концентрация N0гi/å N0гi
| Молекулярная масса
(Mi)
| Массовый состав
[N0гi/å N0гi].Mi.100, %
Mсрг
| Содержание тяжёлых углеводородов
[N0гi/å N0гi].Mi.rср.103, г/м3
Mсрг
| CO2
| 0, 0009
|
| 0, 18
| ~
| N2
| 0, 0222
|
| 2, 83
| ~
| CH4
| 0, 8206
|
| 59, 61
| ~
| С2Н6
| 0, 0376
|
| 5, 12
| ~
| С3Н8
| 0, 0528
|
| 10, 55
| 773, 40
| изо-С4Н10
| 0, 0103
|
| 2, 72
| 199, 29
| н-С4Н10
| 0, 0175
|
| 4, 61
| 337, 78
| изо-С5Н12
| 0, 0035
|
| 1, 13
| 83, 17
| н-С5Н12
| 0, 0041
|
| 1, 33
| 97, 56
| С6Н14+
| 0, 0305
|
| 11, 90
| 872, 42
| Итого
| 1, 0000
| ~
| 100, 00
| 2363, 62
|
В блоке сепарации от сырой нефти отделяется только газ. Исходя из этого, составим материальный баланс блока сепарации с учётом обводненности нефти.
Сырая нефть имеет обводненность 49% масс. Количество безводной нефти в этом потоке составляет:
Qн = 33, 39 т/ч.
Газ будет отделяться от нефти с производительностью:
Qг = Rсмг .Qн
Qг = 0, 0797 . 33, 39 = 2, 66 т/ч.
Qнсеп = Qн - Qг = 33, 39 – 2, 66 = 30, 73 т/ч,
Qсеп = Qнсеп+ Q воды = 30, 73 + 32, 08 = 62, 82 т/ч.
Правильность расчёта материального баланса определится выполнением условия:
å Qдо сеп = å Qпосле сеп;
å Qдо сеп = Q = 33, 39 т/ч;
å Qпосле сеп = Qсеп+ Qг;
Qсеп+ Qг = 30, 73 + 2, 66 = 33, 39 т/ч.
Условие выполняется.
Данные по расчету блока сепарации первой ступени сводим в табл. 7.
Таблица 7.
Материальный баланс сепарации первой ступени
| Приход
| Расход
|
| %масс
| т/ч
| т/г
|
| %масс
| т/ч
| т/г
| Эмульсия
|
|
|
| Эмульсия
| 95, 94
|
|
| в том числе:
|
|
|
| в том числе:
|
|
|
| нефть
|
| 33, 39
|
| нефть
| 48, 925
| 30, 73
|
| вода
|
| 32, 08
|
| вода
| 51, 075
| 32, 08
|
|
|
|
|
| Всего
|
| 62, 82
|
| ИТОГО
|
| 65, 48
|
| Газ
| 4, 06
| 2, 66
|
| ИТОГО
|
| 65, 48
|
|
|