Материальный баланс второй ступени сепарации нефти

В соответствии с принятой последовательностью стадий подготовки нефти, вторая ступень сепарации производится при давлении 0,3 МПа и температуре 50^оС (после нагрева нефти в печи). Расчёт производим по такой же методике, что и для первой ступени сепарации.

Для расчёта материального баланса необходимо определить долю образовавшейся газовой фазы при принятых условиях сепарации (или долю отгона), а также состав газовой и жидкой фазы.

Мольная доля отгона e^| определяется также методом последовательного приближения путём подбора такого значения, при котором будет выполняться условие (см. п. 8.4.1):

где - мольная доля компонента в поступающей нефти;

- константа фазового равновесия данного компонента при температуре и давлении на второй ступени сепарации.

В табл. 12.10 приведены справочные значения констант фазового равновесия компонентов при давлении 0,3 МПа температурах 40^оС и 60^оС.

Таблица 12.10

Значение констант фазового равновесия компонентов

Путём интерполяции определяем значения констант при рабочих условиях сепарации (табл. 12.11).

Таблица 12.11

Значение констант фазового равновесия компонентов

при рабочих условиях второй ступени сепарации

Для компонента «С₆Н₁₄ и выше» значение константы фазового равновесия также условно примем равным 0,0001.

Мольный состав нефти, поступающей на вторую ступень сепарации, соответствует составу жидкой фазы после первой ступени сепарации (см. табл. 12.5). Расчёт путём последовательного приближения показывает, что мольная доля отгона составляет:

e^|=0,0369

Определяем мольный состав газовой и жидкой фазы (табл. 12.12).

Таблица 12.12

Мольный состав фаз второй ступени сепарации

Компонент	Mi		Ki
N2		7,4·10-5	252,50	0,0018	7,2·10-6
CO2		0,0011	31,50	0,0158	0,0005
CH4		0,0225	67,00	0,4395	0,0066
C2H6		0,0178	15,25	0,1776	0,0116
C3H8		0,0551	4,95	0,2382	0,0481
i-C4H10		0,0117	2,20	0,0247	0,0112
n-C4H10		0,0450	1,675	0,0735	0,0439
i-C5H12		0,0168	0,695	0,0118	0,0169
n-C5H12		0,0286	0,585	0,0170	0,0290
С6 и выше		0,8014	0,0001	8,321·10-5	0,8321
Сумма	-	1,0000	-	1,0000	1,0000

Рассчитываем массовый состав газовой и жидкой фазы (табл.12.13 и табл. 12.14).

Таблица 12.13

Массовый состав газовой фазы второй ступени сепарации

Компонент	Mi				yi·100, % масс.
N2		0,0018	0,0510	0,0016	0,1624
CO2		0,0158	0,6933	0,0221	2,2097
CH4		0,4395	7,0319	0,2241	22,4116
C2H6		0,1776	5,3288	0,1698	16,9835
C3H8		0,2382	10,4816	0,3341	33,4059
i-C4H10		0,0247	1,4354	0,0457	4,5749
n-C4H10		0,0735	4,2658	0,1360	13,5957
i-C5H12		0,0118	0,8478	0,0270	2,7021
n-C5H12		0,0170	1,2217	0,0389	3,8938
С6 и выше		8,321·10-5	0,0189	0,0006	0,0603
Сумма:	-	1,0000	31,3764	1,0000	100,0000

Таблица 12.14

Массовый состав жидкой фазы второй ступени сепарации

Компонент	Mi				xi·100, % масс.
N2		7,2·10-6	0,0002	0,000001	0,0001
CO2		0,0005	0,0220	0,0001	0,0111
CH4		0,0066	0,1050	0,0005	0,0529
C2H6		0,0116	0,3494	0,0018	0,1762
C3H8		0,0481	2,1175	0,0107	1,0680
i-C4H10		0,0112	0,6525	0,0033	0,3291
n-C4H10		0,0439	2,5468	0,0128	1,2845
i-C5H12		0,0169	1,2199	0,0062	0,6153
n-C5H12		0,0290	2,0884	0,0105	1,0533
С6 и выше		0,8321	189,1736	0,9541	95,4096
Сумма:	-	1,0000	198,2753	1,0000	100,0000

Массовая доля отгона:

где - средняя молекулярная масса газовой фазы, кг/кмоль (см. табл. 12.13);

= 192 - средняя молекулярная масса нефти, поступающей на вторую ступень сепарации, т.е. жидкой фазы после первой ступени сепарации (см. табл. 12.7).

Плотность газа при нормальных условиях:

кг/м³

Плотность газа при рабочих условиях второй ступени сепарации:

кг/м³

Составляем материальный баланс второй ступени сепарации. Из материального баланса предварительного обезвоживания (см. табл. 12.9) следует, что на вторую ступень сепарации поступает эмульсия в количестве:

G = 83635,09 кг/ч

Количество безводной нефти на входе:

G_н(вх) = 79453,34 кг/ч

Газ отделяется в сепараторе от нефти с производительностью:

G_г = e·G_н = 0,006026·79453,34 = 478,82 кг/ч

Из сепаратора выходит поток жидкости с производительностью по чистой нефти G_н(вых) и по эмульсии G_эм соответственно:

G_н(вых) = G_н(вх) - G_г = 79453,34 - 478,82 = 78974,52кг/ч

G_эм = G_н(вых) + G_в = 78974,52 + 4181,75 = 83156,27 кг/ч

где G_в – количество воды на выходе из сепаратора. Так как количество воды на входе и выходе из сепаратора не изменяется, поэтому G_в = 4181,75 кг/ч (см. табл. 12.9).

Правильность расчёта материального баланса определяется выполнением условия:

G = G_эм + G_г

83635,09 = 83156,27 + 478,82 кг/ч

Условие выполняется. Материальный баланс второй ступени сепарации сводим в табл. 12.15.

Таблица 12.15