Лр№3. Моделирование процесса сепарации нефти

Лабораторная работа № 3
«МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ НЕФТИ»
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование процесса двухступенчатой сепарации нефти
и определение эффективности процесса.
Общие сведения
Под стабилизацией нефти следует понимать извлечение легких углеводородов, которые при нормальных условиях являются газообразными, для дальнейшего их использования в нефтехимической промышленности. Существуют два различных метода стабилизации нефти — сепарация и ректификация.
Сепарация — отделение от нефти легких углеводородов и сопутствующих газов однократным или многократным испарением путем снижения давления (часто
с предварительным подогревом нефти).
Для стабилизации нефти на промыслах используют в основном метод сепарации. Сосуд, в котором происходит отделение газа от нефти, называют сепаратором. В сепарационных установках происходит и частичное отделение воды от
нефти. Применяемые сепараторы можно условно разделить на следующие основные типы:
1) по принципу действия — гравитационные, центробежные (гидроциклонные), ультразвуковые, жалюзийные и др.;
2) по геометрической форме и положению в пространстве — сферические,
цилиндрические, вертикальные, горизонтальные и наклонные;
3) по рабочему давлению — высокого (более 2,5 МПа), среднего (0,6 — 2,5
МПа) и низкого (0 — 0,6 МПа) давления, вакуумные;
4) по назначению — замерные и рабочие;
5) по месту положения в системе сбора — первой, второй и концевой ступеней сепарации.
Эффективность работы сепараторов характеризуется уносом жидкости –
количеством жидкости, уносимой газом (г/м3), и захватом газа – количеством газа, оставшегося в нефти после сепарации (м3/т). Чем ниже эти показатели, тем более эффективна работа аппарата.
Коэффициенты уноса жидкости и захвата газа определяют по формулам:
q
Kж  ж ;
(1)
Qг
q
Kг  г ;
(2)
Qж
где где qж – объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа, м3/ч;
qг – объемный расход окклюдированного газа, уносимого потоком жидкости, м3/ч;
Qг – объемный расход газа на выходе из сепаратора, м3/ч; Qж – объемный расход
жидкости на выходе из сепаратора, при рабочих температуре и давлении, м3/ч.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с интерфейсом, назначением и возможностями программы
"Система технологического моделирования нефтегазоконденсатных смесей
GIBBS".
2. Произвести моделирование процесса сепарации нефти, насыщенной газом:
a) создаем новый проект;
b) устанавливаем единицы измерения величин в меню Исходные данные» пункт «Единицы измерения для проектов» в меню «Исходные данные»;
c) создаем новый Локальный набор компонентов через инструмент «База
данных компонентов» в меню «Исходные данные». Открываем уже имеющийся
набор «Oil pipeline» и удаляем из него ненужные компоненты. Сохраняем новый
набор как «Crude C» с расширенным названием «The process of oil separation»;
d) в меню «Исходные данные» в пункте «Свойствах варианта данных»
выбираем компонент «Crude C» из «Базы данных компонентов»;
e) собираем модель процесса сепарации нефти;
f) задаем на входе в сепаратор название смеси «Смесь», количественный
состав компонентов в м3/час, температуру T = 20 °C и давление нефтегазовой смеси p = 16 Bar;
На остальных потоках задаем ТОЛЬКО названия и отмечаем отображение на схеме параметров потока. Расход, давление и температура в данных линиях рассчитываются АВТОМАТИЧЕСКИ;
g) задаем параметры сепараторов 1 и 2 (марка НГС 1,6-1200), во вкладке
«Конструкция» снимаем галочки – «Не выполнять расчет» и «Расчет размеров
по газу» и выбираем тип отбойника «Жалюзийный». Во втором сепараторе указываем выходное давление 1 Bar;
h) Параметры Эжектора и Смесителя оставляем по умолчанию;
i) помечаем все сигналы для расчета: «Расчет -> Пометить все»; производим расчет схемы.
3. Вычислить значения коэффициентов уноса жидкости Кж и захвата газа
Кг, изменяя температуру входного потока смеси от 20 до 60 °С с шагом 10 °С для
первого и второго сепаратора.
4. Построить графики зависимостей Кж1 = f(Т), Кг1 = f(Т), Кж2 = f(Т), Кг2 = f(Т).
5. По полученным зависимостям определить рациональный температурный
режим сепарации.
1.
2.
3.
4.
5.
Содержание отчета:
Номер, название и цель работы.
Картинка модели процесса сепарации нефти.
Таблицы с результатами расчета.
Графики зависимостей Кж1 = f(Т), Кг1 = f(Т), Кж2 = f(Т), Кг2 = f(Т).
Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Назовите методы стабилизации нефти.
2. Что понимают под сепарацией нефти?
3. Сколько секций имеет гравитационный сепаратор?
4. К какому классу по давлению относятся моделируемые сепараторы?
5. Какими показателями оценивается эффективность работы сепараторов?
6. Для чего нужны жалюзи в сепараторе?
7. Поясните выбор рационального температурного режима сепарации.