РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ
Если разгазирование нефти осуществляется при небольших давлениях (до 9 атм.), то расчеты равновесного состояния компонентов можно производить по уравнению Рауля – Дальтона, гласящему, что парциальное давление i – го компонента в паровой фазе равно парциальному давлению этого же компонента в жидкой фазе(Pi - xi ):
(3.1)
где:
Р – общее давление в смеси;
Pi – давление насыщенного пара i – го компонента над жидкостью из этого компонента;
yi – мольная концентрация i – го компонента в газовой фазе в долях от единицы;
xi - мольная концентрация i – го компонента в жидкой фазе в долях от единицы.
Уравнение Рауля – Дальтона позволяет, зная температуру или давление смеси и состав одной из фаз, рассчитать состав другой фазы.
P.S.
Допустим, что имеется состав некой жидкой фазы, находящееся при температуре T:
(3.2)
Тогда, по справочным таблицам находится давление насыщенных паров каждого компонента жидкой фазы:
Соответствующие произведения этих величин образуют ни что иное, как парциальные давления компонентов в газовой фазе, а сумма этих произведений и есть общее давление системы P:
(3.3)
Данное уравнение называют уравнением начала однократного разгазирования или уравнением конца однократной конденсации.
Оно характеризует то давление, при котором из нефти при данной температуре начинают выделяться газообразные компоненты.
Зная общее давление из уравнения Рауля – Дальтона находится состав газовой фазы:
(3.4)
P.P.S.
Допустим, что при температуре T имеется состав некой газовой фазы, находящейся при общем давлении Р:
(3.5)
Тогда, соответствующие произведения этих величин на общее давление Р образуют парциальные давления каждого компонента в газовой фазе Pi .
Зная температуру смеси, по справочным таблицам можно найти соответствующие значения давления насыщенных паров каждого компонента xi . Pi и исходя из уравнения Рауля – Дальтона рассчитать состав жидкой фазы:
(3.6)
Т.к.:
(3.7)
то:
(3.8)
Данное уравнение называют уравнением конца однократного разгазирования или уравнением начала однократной конденсации.
Оно характеризует ту величину общего давления, при котором из насыщенных паров смеси при данной температуре начинает образовываться жидкость.
Если разгазирование нефти осуществляется при давлениях свыше 9 атм., то расчеты равновесного состояния компонентов необходимо производить по уравнениям:
(3.9)
(3.10)
(3.11)
(3.12)
(3.13)
(3.14)
где:
zi - мольная доля i – го компонента в двухфазной системе;
L – мольная доля жидкой фазы в двухфазной системе;
V – мольная доля газовой фазы в двухфазной системе.
В принципе, расчёт можно вести по любому из трёх уравнений: (3.10), (3.13) и (3.14); да и целей расчета может быть несколько.
P.S.
Выберем самую распространённую цель на практике:
Известно газосодержание исходной смеси при стандартных условиях (Г0), динамическая вязкость и плотность отсепари-рованной нефти ( μн и ρн), обводнённость сырья (φв), объёмная нагрузка на сепаратор по одной из фаз (чаще всего по жидкой - Qж), состав одной из фаз при стандартных условиях (чаще всего газовой - 
, которую нужно суметь получить на выходе из сепаратора при определённом давлении и температуре в аппарате.
Необходимо по сортаменту подобрать марку сепаратора (для этого необходимо определить объёмную нагрузку на аппарат по второй фазе).
Так как состав равновесной смеси неизвестен, то неизвестно и давление схождения, а это означает, что найти константы равновесия невозможно.
Поэтому расчеты придётся вести итерационным путём.
1. Задаются первым давлением схождения, которое для нефтегазовых систем должно быть не менее 350 атм., а для газоконденсатных не более 350 атм., но обязательно больше чем давление в сепараторе.
2. По любой, описанной выше методике находят константы равновесия для всех компонентов исходной смеси.
3. Рассчитывают состав исходной смеси на входе в сепаратор:
(3.15)
4. Определяют в каком состоянии находится исходная смесь - в однофазном или двухфазном:
Если:
то исходная смесь является жидкостью
( 
)
Если:
то исходная смесь является газообразной фазой
Если ни одно из указанных неравенств не выполняется, то исходная смесь находится в состоянии двухфазного равновесия.
В этом случае, величину L, лежащую в интервале (0 – 1), находят путём решения любого из эквивалентных уравнений (3.10), (3.13) или (3.14).
Решение ведут методом последовательного подбора, чаще всего способом деления отрезка пополам.
Расчет считают законченным, если:
5. По уравнениям (3.9) и (3.12) определяют составы фаз внутри сепаратора (xi и yi ).
6. Зная состав фаз, находят давление схождения и если оно существенно отличается от первоначально выбранного, то решение повторяют, задавшись другим давлением схождения.
7. Рассчитывают молекулярную массу отсепарированной нефти в стандартных условиях:
(3.16)
при этом, молекулярную массу остатка в стандартных условиях определяют по формуле института ГИПРОВОСТОКНЕФТЬ:
(3.17)
8. Находят молекулярные массы жидкой и газовой фазы в сепараторе:
( 3.18)
(3.19)
9. Зная L, по формуле (3.11) находят V.
10. Определяют отношение массы газовой фазы к массе жидкой фазы в сепараторе в любой момент времени:
(3.20)
11. Зная максимальную объёмную нагрузку на сепаратор по жидкости (Qж) и обводнённость продукции (φн) найдём максимальную объёмную нагрузку на сепаратор по нефти:
( 3.21)
12. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти (для создания необходимого запаса надёжности), найдём массовую нагрузку сепаратора по нефти:
(3.22)
13. Найдём массовую нагрузку на сепаратор по газу:
(3.23)
14. Рассчитаем объёмную нагрузку на сепаратор по газу:
(3.24)
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 304; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!