Расчет материального баланса дожимной насосной станции (ДНС), Материальный баланс первой ступени сепарации - Расчет материального баланса дожимной насосной станции Мамонтовского нефтяного месторождения

Исходные данные для расчета:

    - годовая производительность установки по сырью - 550000 тонн/год, - обводненность сырой нефти - 82%.

Компонентный состав нефти приведен в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Компонентный состав нефти

Компо-нент

CO2

N2

CH4

C2H6

C3H8

I-C4H10

Н-C4H10

I-C5H12

Н-С5H12

С6H14 +

Итого

% мол.

0,33

0,67

15,78

1,11

1,86

1,16

2,22

1,52

3,12

72,23

100,00
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:

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:

Где - мольная доля i-го компонента в исходной эмульсии; - мольная доля отгона.

Поскольку, то по уравнению (3.2) получим:

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 - 550000 тонн/год часовая производительность установки составит:

Содержание углеводородов в нефтяной эмульсии и константы фазового равновесия (КI) с учетом условий сепарации приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Исходные данные для расчета

Компонент смеси

Мольная доля компонента в нефти ()

Молекулярная масса компонента (Mi), кг/кмоль

Кi

CO2

0,33

44

26,6

N2

0,67

28

65,8

CH4

15,78

16

29,1

С2Н6

1,11

30

4,65

С3Н8

1,86

44

1,04

Изо-С4Н10

1,16

58

0,35

Н-С4Н10

2,22

58

0,49

Изо-С5Н12

1,52

72

0,07

Н-С5Н12

3,21

72

0,09

С6Н14+

72,23

86

0,02

100

-

-

Составляем уравнения мольных концентраций для каждого компонента в газовой фазе в расчете на 100 молей нефти по формуле 3.2:

Путем подбора определим такую величину, при которой выполнится условие. Подбор величины приводится в таблице 3.3

Таблица 3.3 - Определение мольной доли отгона N

Компонент смеси

= 12,8

= 13,8

= 14,8

CO2

0,011

0,011

0,010

Азот N2

0,033

0,031

0,029

Метан CH4

0,893

0,847

0,805

Этан С2Н6

0,027

0,026

0,026

Пропан С3Н8

0,020

0,020

0,020

Изобутан изо-С4Н10

0,006

0,006

0,006

Н-бутан н-С4Н10

0,007

0,007

0,007

Изопентан изо-С5Н12

0,002

0,002

0,002

Н-пентан н-С5Н12

0,002

0,002

0,002

С6Н14 +

0,034

0,034

0,035

Yi

1,040

1,000

0,940

Расчеты показали, что из 100 молей сырой нефти в процессе сепарации выделяется 13,8 молей газа. Составим материальный баланс сепарации в молях на 100 молей сырой нефти. Расчет приведен в таблице 3.4

Таблица 3.4 - Мольный баланс процесса сепарации первой ступен

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, %

У(z'i - N0гi)

Молярная концентрация (y'i)

Моли

CO2

0,33

0,011

0,15

0,11

0,13

N2

0,67

0,031

0,43

0,03

0,04

CH4

15,78

0,847

11,69

3,78

4,38

С2Н6

1,11

0,026

0,36

0,64

0,74

С3Н8

1,86

0,020

0,28

1,58

1,83

Изо-С4Н10

1,16

0,006

0,08

1,07

1,24

Н-С4Н10

2,22

0,007

0,10

1,93

2,23

Изо-С5Н12

1,52

0,002

0,03

1,19

1,38

Н-С5Н12

3,21

0,002

0,03

1,81

2,09

С6Н14+

72,23

0,034

0,48

74,20

85,93

Итого

100,00

1,000

13,61

86,36

100,00

Баланс по массе в расчете на 100 молей сырой нефти приведен в таблице 3.5

Таблица 3.5- 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

0,33

11,44

6,49

4,95

56,76

N2

0,67

12,88

11,96

0,92

92,88

CH4

15,78

247,52

187,00

60,52

75,55

С2Н6

1,11

30

10,77

19,23

35,91

С3Н8

1,86

81,84

12,25

69,59

14,97

Изо-С4Н10

1,16

66,7

4,58

62,12

6,86

Н-С4Н10

2,22

117,74

5,91

111,83

5,02

Изо-С5Н12

1,52

87,84

1,93

85,91

2,19

Н-С5Н12

3,21

132,48

2,29

130,19

1,73

С6Н14+

72,23

6422,48

40,87

6381,61

0,64

Итого

100,00

Mic=7210,9

Miг =284

Miн=6926,8

Rсмг= 3,94

RсмГ= 0,0394- массовая доля отгона.

Средняя молекулярная масса газа рассчитывается по формуле:

Плотность газа:

Плотность газа при нормальных условиях (атмосферном давлении и температуре 0ОС):

Таблица 3.6 - Характеристика газа, выделяющегося в сепараторе

Компонент

Смеси

Молярная концентрация N0гi/N0гi

Молекулярная масса

(Mi)

Массовый состав

[N0гi/N0гi].Mi.100 ,

% Mсрг

Содержание тяжелых углеводородов

[N0гi/N0гi].Mi. ср.103, г/м3 Mсрг

CO2

0,0108

44

2,29

~

N2

0,0314

28

4,21

~

CH4

0,8585

16

65,83

~

С2Н6

0,0264

30

3,79

~

С3Н8

0,0205

44

4,31

299,52

Изо-С4Н10

0,0058

58

1,61

111,82

Н-С4Н10

0,0075

58

2,08

144,41

Изо-С5Н12

0,0020

72

0,68

47,07

Н-С5Н12

0,0023

72

0,81

56,04

С6Н14+

0,0349

86

14,39

998,85

Итого

1,0000

-

100,00

1657,71

В блоке сепарации от сырой нефти отделяется только газ. Исходя из этого, составим материальный баланс блока сепарации с учетом обводненности нефти.

Сырая нефть имеет обводненность 82% масс. Количество безводной нефти в этом потоке составляет:

Газ будет отделяться от нефти с производительностью:

Количество воды рассчитывается:

Правильность расчета материального баланса определится выполнением условия:

Условие выполняется.

Данные по расчету блока сепарации первой ступени сводим в таблице 3.7

Таблица 3.7 - Материальный баланс сепарации первой ступени

Приход

Расход

%масс

Т/ч

Т/г

%масс

Т/ч

Т/г

Эмульсия

Эмульсия

99,29

В том числе:

В том числе:

Нефть

18

11,79

99000

Нефть

17,41

11,32

95101

Вода

82

53,69

451000

Вода

82,59

53,69

451000

Всего

100

65,02

546101

ИТОГО

100

65,48

550000

Газ

0,71

0,46

3898,6

ИТОГО

100

65,48

550000

Похожие статьи




Расчет материального баланса дожимной насосной станции (ДНС), Материальный баланс первой ступени сепарации - Расчет материального баланса дожимной насосной станции Мамонтовского нефтяного месторождения

Предыдущая | Следующая