Расчет материального баланса УПСВ

Продукты  сгорания топлива из четырех камер  сгорания через соплаконфузоры в виде плоских струй поступают во внутреннее пространство теплообменной камеры. Скорость струй у устьев сопел - конфузоров составляет 100-120 м/с. а температура- - 1600-1700 °С. Струи инжектируют уже охлажденные дымовые газы из нижних боковых зон теплообменной камеры, создавая интенсивную рециркуляцию продуктов сгорания, смешиваются с ними и охлаждаются. Кратность рециркуляции продуктов сгорания в теплообменной камере составляет 2,5-3. Таким образом, трубы змеевиков омываются охлажденными продуктами сгорания с температурой 700 - 900 °С, в результате чего передача теплоты нагреваемой среде происходит более равномерно, без местных перегревов труб змеевиков.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчетная часть

   

1. Исходные данные для расчета:

 

Годовая производительность установки по сырью – Q=1400000 тонн/год;

Обводненность сырой нефти –65%;

Содержание воды в подготовленной нефти –5 %; 
 
 

Компонентный  состав неразгазированной нефти  приведен в таблице 2.1. 

Таблица 2.1 Компонентный состав нефти 

 
 

2.   Материальный баланс первой ступени сепарации

 

     Технологией подготовки нефти предусмотрено, что термодинамические параметры работы рассматриваемого блока соответствует абсолютному давлению и температуре, равных соответственно: 

P = 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:

,       (2.1) 

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 P = 0,8 МПа и температуре T =20 ⁰С).

     Для определения покомпонентного состава образовавшейся газовой (паровой) фазы используется уравнение:

             (2.2)

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

   

      Поскольку, то по уравнению (2.2) получим:

 
          

                                                                             (2.3)

     Уравнение    (2.3)     используется    для     определения     методом последовательного приближения  мольной доли отгона  , при заданных составе исходной смеси , давлении и температуре сепарации.

     При расходе нефтяной эмульсии G_э = 1500000 тонн/год часовая производительность установки составит: 
 

   

     Содержание углеводородов в нефтяной  эмульсии и константы фазового  равновесия (K_i) с учетом условий сепарации приведены в таблице 2.2. 

Таблица 2.2 Исходные данные для  расчета

 

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

     Путем подбора определим такую величину , при которой выполнится условие: 

      

Подбор  величины приводится в таблице 2.3. 

Таблица 2.3 Определение мольной доли отгона N 

     Расчеты показали, что из 100 молей  сырой нефти в процессе сепарации  выделяется 12 молей газа. Составим  материальный баланс сепарации  в молях на 100 молей сырой нефти.  Расчёт приведён в таблице  2.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2.4 Мольный баланс процесса сепарации  первой ступени