Материальный баланс второй ступени сепарации

Термодинамические параметры работы рассматриваемого блока равны:

Р = 0,105 МПа; t = 20⁰С.

Содержание углеводородов в нефтяной эмульсии и константы фазового равновесия (К_i) с учетом условий сепарации приведены в табл. 3.47.

Таблица 3.47.

Исходные данные для расчета

№ п/п	Компонент смеси	Мольная доля компонента в нефти ( )	Молекулярная масса компонента (Mi), кг/кмоль	Кi
	СО2	0,10
	N2	0,00
	CH4	1,76
	С2Н6	0,63
	С3Н8	3,79
	изо-С4Н10	2,07		2,8
	н-С4Н10	5,07
	изо-С5Н12	2,50		0,8
	н-С5Н12	3,78		0,6
	С6Н14+	80,29		0,18
	å	100,00	~	-

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. 3.48.

Таблица 3.48.

Определение мольной доли отгона N

Компонент смеси	= 4,72	= 5
СО2	0,016	0,015
Азот N2	0,0001	0,000
Метан CH4	0,333	0,317
Этан С2Н6	0,079	0,076
Пропан С3Н8	0,228	0,225
Изобутан изо-С4Н10	0,054	0,053
Н-бутан н-С4Н10	0,097	0,097
Изопентан изо-С5Н12	0,020	0,020
Н-пентан н-С5Н12	0,023	0,023
Гексан и выше С6Н14 +	0,150	0,151
åYi	1,000	0,977

Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 4,72 молей газа. Составим материальный баланс сепарации в молях на 100 молей сырой нефти. Расчёт приведён в табл. 3.49.

Таблица 3.49.

Мольный баланс процесса сепарации второй 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
СО2	0,10	0,016	0,08	0,02	0,02
N2	0,00	0,000	0,00	0,00	0,00
CH4	1,76	0,333	1,57	0,18	0,19
С2Н6	0,63	0,079	0,37	0,26	0,27
С3Н8	3,79	0,228	1,08	2,72	2,83
изо-С4Н10	2,07	0,054	0,25	1,82	1,90
н-С4Н10	5,07	0,097	0,46	4,62	4,81
изо-С5Н12	2,50	0,020	0,10	2,41	2,51
н-С5Н12	3,78	0,023	0,11	3,67	3,83
С6Н14+	80,29	0,150	0,71	80,29	83,65
Итого	100,00	1,000	åN0гi »4,72	95,99	100,00

Баланс по массе, в расчете на 100 молей сырой нефти приведён в табл. 3.50.

Таблица 3.50.

Массовый баланс процесса сепарации второй ступени

R_см^г=0,0255 – массовая доля отгона.

Средняя молекулярная масса газа:

M_ср^г=å M_i^г/ åN₀^г_i

M_ср^г = 203,96 / 4,72 = 43,19

Плотность газа:

кг/м³,

Плотность газа при н.у:

кг/м³

Таблица 3.51.

Характеристика газа, выделяющегося в сепараторе

В блоке второй ступени сепарации от частично обезвоженной нефти отделяется остаточный газ низкого давления.

Q_н = 4,70 т/ч.

Газ будет отделяться от нефти с производительностью:

Q_г = R_см^{г .}Q_н

Q_г = 4,70 ^. 0,0255 = 0,12 т/ч.

Q_н^сеп = Q_н - Q_г = 4,70 – 0,12 = 4,58 т/ч,

Q^сеп = Q_н^сеп+ Q _н2О = 4,58 + 0,52 = 5,22 т/ч.

Правильность расчёта материального баланса определится выполнением условия:

åQ^{до сеп} = åQ^{после сеп};

åQ^{до сеп} = Q = 4,70 т/ч;

åQ^{после сеп} = Q^сеп+ Q_г;

Q^сеп+ Q_г = 4,58 + 0,12 = 4,70 т/ч.

Условие выполняется.

Данные по расчету блока сепарации первой ступени сводим в табл. 3.52.

Таблица 3.52.

Материальный баланс сепарации второй ступени