2020-01-14
287
Термодинамические параметры работы рассматриваемого блока равны:
Р=0,5 МПа; t=20 ОС
Содержание углеводородов в нефтяной эмульсии и константы фазового равновесия (
) с учетом условий сепарации приведены в табл. 3.8.
Таблица 3.8
Исходные данные для расчета
| № п/п | Компонент смеси | Мольная доля компонента в нефти (z  ), % мол.
| Молекулярная масса (М  ), кг/кмоль
| 
|
| 1 | Диоксид углерода (СО  )
| 0,03 | 44 | 42,5 |
| 2 | Азот (N2) | 0,03 | 28 | 105,2 |
| 3 | Метан (СН  )
| 3,63 | 16 | 46,56 |
| 4 | Этан (С  Н  )
| 1,22 | 30 | 7,44 |
| 5 | Пропан (С  Н  )
| 5,41 | 44 | 1,67 |
| 6 | n-Бутан (n-С  Н  )
| 6,23 | 58 | 0,56 |
| 7 | i-Бутан (i-С  Н )
| 2,62 | 58 | 0,79 |
| 8 | n-Пентан (n-С  Н  )
| 3,55 | 72 | 0,11 |
| 9 | i-Пентан (i-С  Н  )
| 1,48 | 72 | 0,15 |
| 10 | Гексан и выше (С  Н  +)
| 74,42 | 86 | 0,032 |
| 100 | - | - |
Составим уравнения мольных концентраций для каждого компонента в газовой фазе в расчете на 100 молей нефти:
Путем подбора определим такую величину 
, при которой выполняется условие:
Подбор величины приводится в табл. 3.9
Таблица 3.9
Определение мольной доли отгона N
| Компонент смеси | N'=2,859 | N'=2,5 |
Диоксид углерода (СО  )
| 0,0058 | 0,0063 |
| Азот (N2) | 0,0079 | 0,0087 |
| Метан (СН )
| 0,7340 | 0,7901 |
| Этан (С Н )
| 0,0766 | 0,0782 |
Пропан (С  Н  )
| 0,0886 | 0,0889 |
n-Бутан (n-С  Н )
| 0,0353 | 0,0353 |
i-Бутан (i-С  Н  )
| 0,0208 | 0,0208 |
n-Пентан (n-С Н  )
| 0,0040 | 0,0040 |
| i-Пентан (i-С Н )
| 0,0023 | 0,0023 |
| Гексан и выше (С Н +)
| 0,0245 | 0,0244 |
| Σ Yi | 1,0000 | 1,0589 |
Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 2,859 молей газа. Составим материальный баланс сепарации в молях на 100 молей сырой нефти. Расчет приведён в табл. 3.10.
|
|
|
Таблица 3.10
Мольный баланс процесса сепарации первой ступени
| Компонент смеси | Молярный состав сырой нефти zi' | Газ из сепаратора | Нефть из сепар. Nноi=zi'-Nгоi | Xi'=((zi'-Nгоi)/Σ(zi'-Nгоi))*100, % | |
| Молярная концентр. Yi' | Моли Nгоi=N'*Yi' | ||||
| СО
| 0,03 | 0,006 | 0,02 | 0,01 | 0,01 |
| N2 | 0,03 | 0,008 | 0,02 | 0,007 | 0,007 |
СН 
| 3,63 | 0,73 | 2,10 | 1,53 | 1,57 |
С  Н
| 1,22 | 0,08 | 0,22 | 1,00 | 1,03 |
С Н 
| 5,41 | 0,09 | 0,25 | 5,15 | 5,30 |
n-С Н 
| 6,23 | 0,03 | 0,10 | 6,13 | 6,30 |
| i-С Н
| 2,62 | 0,02 | 0,06 | 2,56 | 2,63 |
n-С  Н 
| 3,55 | 0,004 | 0,01 | 3,54 | 3,64 |
| i-С Н
| 1,48 | 0,002 | 0,006 | 1,47 | 1,51 |
С Н  +
| 74,42 | 0,02 | 0,07 | 74,35 | 76,54 |
| Итого | 100 | 1,000 | ΣNгоi =2,86 | 97,14 | 100 |
Баланс по массе в расчете на 100 молей сырой нефти приведен в табл. 3.11
Таблица 3.11
Массовый баланс процесса сепарации первой ступени
| Компонент смеси | Молярный состав сырой нефти zi' % | Массовый состав сырой нефти Mci=zi'*Mi' | Массовый состав газа из сепаратора Mгi=Nгоi*Mi' | Массовый состав нефти из сепаратора Mнi=Mгсi-Mгi | Масса выде-ливщегося газа, относительно сырой нефти Rгi=(Mгi/Mci)*100, % |
| СО
| 0,03 | 1,32 | 0,733 | 0,97 | 55,57 |
| N2 | 0,03 | 0,84 | 0,63 | 0,53 | 75,58 |
| СН
| 3,63 | 58,08 | 33,58 | 1950,15 | 57,81 |
| С Н
| 1,22 | 36,6 | 6,57 | 240,63 | 17,96 |
| С Н
| 5,41 | 238,04 | 11,15 | 2654,54 | 4,68 |
| n-С Н
| 6,23 | 361,34 | 5,86 | 2117,05 | 1,62 |
| i-С Н
| 2,62 | 151,96 | 3,45 | 524,71 | 2,27 |
| n-С Н
| 3,55 | 255,6 | 0,82 | 210,82 | 0,32 |
| i-С Н
| 1,48 | 106,56 | 0,47 | 49,91 | 0,44 |
| С Н +
| 74,42 | 6400,1 | 6,02 | 38541,53 | 0,09 |
| Итого | 100 | ΣMci= 7610,5 | ΣMгi=69,3 | Σ=46290,8 | ΣRгi= 0,91 |
|
|
|
- массовая доля отгона.
Средняя молекулярная масса газа:
Плотность газа:
Плотность газа при нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре 0 ОС):
Таблица 3.12
Характеристика газа, выделяющегося в сепараторе
| Компонент смеси | Молярная концентрация
| Молекуляр-ная масса (Mi) | Массовый состав Мср | Содержание тяжелых углеводородов г/м3 |
Диоксид углерода (СО  )
| 0,006 | 44 | 1,05 | - |
| Азот (N2) | 0,00 | 28 | 0,91 | - |
| Метан (СН )
| 0,73 | 16 | 48,45 | - |
Этан (С Н  )
| 0,08 | 30 | 9,49 | - |
| Пропан (С Н )
| 0,09 | 44 | 16,09 | 173,78 |
| n-Бутан (n-С Н )
| 0,03 | 58 | 8,45 | 91,30 |
| i-Бутан (i-С Н )
| 0,02 | 58 | 4,98 | 53,80 |
| n-Пентан (n-С Н )
| 0,004 | 72 | 1,19 | 12,85 |
i-Пентан (i-С  Н )
| 0,002 | 72 | 0,67 | 7,29 |
Гексан и выше (С Н  +)
| - | 86 | - | |
| Итого | 1,00 | - | 100,00 | 339,05 |
Составим материальный баланс блока без сбора воды:
т/ч.
Из сепаратора будет выходить поток жидкого продукта, с производительностью 
по нефти и общей производительностью 
соответственно:
т/ч,
т/ч.
Данные по расчету блока сепарации первой ступени сводим в табл. 3.13.
Таблица 3.13
Материальный баланс сепарации первой ступени
| Приход | Расход | ||||||
| % масс | т/ч | т/г | % масс | т/ч | т/г | ||
| Эмуль-сия | Эмуль-сия | 92,58 |
|
| |||
| в том числе: | в том числе: | ||||||
| нефть | 62,85 | 112,8 | 947520 | нефть | 59,88 | 99,48 | 835632 |
| вода | 37,15 | 66,66 | 560079 | вода | 40,12 | 66,66 | 559944 |
| Всего | 100 | 166,14 | 1395576 | ||||
| ИТОГО | 100 | 179,46 | 1507599 | Газ | 7,42 | 13,32 | 111888 |
| ИТОГО | 100 | 179,46 | 1507599 | ||||
