Расчет материального баланса первой ступени сепарации

Технологией подготовки нефти предусмотрено, что термодинамические параметры работы рассматриваемого блока соответствует абсолютному давлению и температуре, равных соответственно:
Р = 0,4 МПа; t = 15 °С.
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:
yi'=Kixi'
где yi' - мольная доля i-го компонента в образовавшейся газовой фазе, находящейся в равновесии с жидким остатком;
xi' - мольная доля этого же компонента в жидком остатке;
Ki - константа фазового равновесия i-го компонента при условиях сепарации (в рассматриваемом случае при давлении Р = 0,4 МПа и температуре t = 15 °С).
Для определения покомпонентного состава образовавшейся газовой (паровой) фазы используется уравнение:
yi'=zi'Ki1+(Ki-1)N'
где zi' - мольная доля i-го компонента в исходной эмульсии;
N' - мольная доля отгона.
Поскольку i=1nyi'=1 то получим:
i=1nzi'Ki1+(Ki-1)N'=1
Это уравнение используется для определения методом последовательного приближения мольной доли отгона N', при заданных составе исходной смеси zi', давлении и температуре сепарации.
При расходе нефтяной эмульсии Gэ – 3731500 тонн/год часовая производительность установки составит:
П=Gэ8400=37315008400=444,23 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
1 CO2 0,2 44 44,8
2 N2 0,15 28 126,8
3 CH4 17,7 16 55,10
4 C2H6 3,51 30 8,38
5 C3H8 4,86 44 1,83
6 изо-C4H10 1,27 58 0,86
7 н-C4H10 3,32 58 0,60
8 изо-C5H12 1,45 72 0,16
9 н-C5H12 2,37 72 0,12
10 C6H14+ 65,17 86 0,033
∑ ∑zi'=100 - -
Составляем уравнения мольных концентраций для каждого компонента в газовой фазе в расчете на 100 молей нефти.
y1'=0,20∙44,8100+(44,8-1)∙22,7=0,008
y2'=0,15∙126,8100+(126,8-1)∙22,7=0,006
y3'=17,70∙55,1100+(55,1-1)∙22,7=0,734
y4'=3,51∙8,38100+(8,38-1)∙22,7=0,110
y5'=4,86∙1,83100+(1,83-1)∙22,7=0,075
y6'=1,27∙0,86100+(0,86-1)∙22,7=0,011
y7'=3,32∙0,6100+(0,6-1)∙22,7=0,022
y8'=1,45∙0,16100+(0,16-1)∙22,7=0,003
y9'=2,37∙0,12100+(0,12-1)∙22,7=0,004
y10'=65,17∙0,033100+(0,033-1)∙22,7=0,028
Путём подбора определим такую величину N’ , при которой выполнится условие:
i=1nyi'=1
Подбор величины N′ приводится в таблице 3.
Таблица 3 – Определение мольной доли отгона N′
Компонент смеси N′=22,3 N′=22,7 N′=23
CO2 0,008 0,008 0,008
N2 0,007 0,007 0,007
CH4 0,746 0,734 0,725
C2H6 0,111 0,109 0,109
C3H8 0,075 0,075 0,075
i-C4H10 0,011 0,011 0,011
н-C4H10 0,022 0,022 0,022
i-C5H12 0,003 0,003 0,003
н-C5H12 0,004 0,004 0,004
C6H14+ 0,027 0,028 0,028
∑Yi 1,014 1,000 0,991
Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 22,7 молей газа