Значения констант фазового равновесия н – декана при давлении схождения 68,95 мПа

Температура, оС	Давление (абсолютное), МПа
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0	5,0	10,0	15,0	20,0	30,0	50,0	68,95
260 200 150 100 80 60 40 30 20 10 0 -10	5,20 1,85 0,52 0,100 0,400 0,0164 0,0056 0,0031 0,0017 0,0009 0,0005 0,0003	2,7 0,93 0,26 0,050 0,020 0,0084 0,0030 0,0018 0,0010 0,0005 0,0003 0,0001	1,84 0,63 0,188 0,035 0,013 0,0058 0,0021 0,0012 0,0007 0,0004 0,0002 -	1,40 0,46 0,135 0,027 0,012 0,0046 0,0017 0,0010 0,0006 0,00033 0,00015 -	1,100 0,370 0,105 0,023 0,009 0,0038 0,0014 0,0009 0,0005 0,0003 0,00014 -	0,62 0,20 0,060 0,012 0,005 0,0022 0,0009 0,00055 0,00035 0,00022 0,00010 -	0,46 0,15 0,047 0,010 0,004 0,0017 0,00075 0,00047 0,00030 0,00017 - -	0,36 0,115 0,036 0,008 0,0038 0,0015 0,00063 0,00044 0,00029 0,00018 - -	0,26 0,088 0,027 0,0057 0,0025 0,0013 0,00058 0,00042 0,00029 0,00018 - -	0,19 0,064 0,021 0,0047 0,0020 0,0012 0,00065 0,00047 0,00034 0,00022 - -	0,153 0,051 0,019 0,0057 0,0030 0,0020 0,0011 0,00085 0,00063 0,00046 0,00033 0,00020	0,145 0,053 0,023 0,0080 0,0050 0,0034 0,0021 0,0017 0,00135 0,00105 0,00078 0,00053	0,147 0,061 0,028 0,0155 0,0085 0,0066 0,0044 0,0036 0,0030 0,0024 0,0018 0,0013	0,165 0,097 0,059 0,037 0,031 0,025 0,022 0,019 0,017 0,015 0,0125 0,0105	0,31 0,26 0,22 0,19 0,17 0,16 0,16 0,155 0,155 0,150 0,150 0.150	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Значения констант фазового равновесия компонентов, не вошедших в справочные таблицы 1 – 12, вычисляют методом интерполяции.

При выборе иного давления схождения, либо при несовпадении рабочих параметров сепаратора (Р_раб., Т_раб.) с приведёнными в справочных таблицах 1 – 12, осуществляют пересчет соответствующих констант фазового равновесия.

Пересчет констант фазового равновесия по температуре.

По справочным таблицам 1 – 12 для каждого пересчитываемого компонента (i) выбирают три температуры ближайшие к рабочей, но так, чтобы Т₁ было > Т_раб.; Т₂ было > Т₁; а Т₃ было < Т_раб.

Для каждой выбранной температуры (Т₁, Т₂ и Т₃) по справочным таблицам 1 – 12 находят соответствующие значения констант фазового равновесия для каждого компонента – K_i(T₁); K_i(T₂) и K_i(T₃) при значении давления, ближайшего к рабочему (Р₁); причем, Р₁ должно быть < Р_раб.

Пересчет осуществляют по формуле (1):

(1)

где:

(2)

(3)

Пересчет констант фазового равновесия по давлению.

По справочным таблицам 1 – 12 для каждого пересчитываемого компонента (i) кроме давления Р₁ выбирают ещё два давления ближайших к рабочему, но так, чтобы Р₂ было < Р₁; а Р₃ было > Р_раб..

Для каждой выбранного давления (Р₁, Р₂ и Р₃) по справочным таблицам 1 – 12 находят соответствующие значения констант фазового равновесия для каждого компонента - K_i(Р₁); K_i(Р₂) и K_i(Р₃) при одном значении температуры, желательно Т_раб.

Пересчет осуществляют по формуле (4):

(4)

где:

(5)

(6)

При проведении инженерных расчетов стандартное уточнение найденных констант фазового равновесия для метана, азота и углекислого газа (согласно уравнения Генри) не требуется.

Константа фазового равновесия остатка принимается равной нулю.

Константу же равновесия сероводорода находят расчетным путём по уравнению (7):

(7)

3. Рассчитывают объёмный состав исходной смеси на входе в сепаратор (ст. усл.):

(8)

где:

- газонасыщенность жидкости, поступающей в сепаратор (м³/т при ст.усл.);

– объёмная доля i – го компонента (ст.усл.) в газе, уходящем из сепаратора;

- объёмный состав исходной смеси на входе в сепаратор (ст. усл.);

- динамическая вязкость разгазированной нефти в стандартных условиях.

При этом:

4. Определяют в каком состоянии находится исходная смесь на входе в сепаратор - в однофазном или двухфазном:

Если:

то исходная смесь является жидкостью

где:

- мольная доля газовой фазы на входе в сепаратор;

- мольная доля жидкостной фазы на входе в сепаратор;

- мольная доля i – го компонента в жидкостной фазе на входе в сепаратор;

- мольная доля i – го компонента в газовой фазе на входе в сепаратор.

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, величины L или , лежащих в интервале (0 – 1), находят путём решения любого из эквивалентных уравнений (9), (10) или (11).

(9)

(10)

(11)

причём:

(12)

Решение ведут методом последовательного подбора, чаще всего способом деления отрезка пополам.

Расчет считают законченным, если:

5. По уравнениям (13) и (14) определяют мольные составы фаз внутри сепаратора (x_i и y_i ):

(13)

(14)

6. Если: отличаются от 1, то решение повторяют, задавшись другим давлением схождения.

Однако, при осуществлении инженерных расчетов, повторение решения при ином давлении схождения обычно заменяют на корректировку полученных результатов, что объясняется не только отсутствием необходимых справочных таблиц, но и, как правило, небольшими отклонениями, полученными при давлении схождения (69,5МПа), принятыми в РФ для нефтегазовых систем.

Поскольку, в силу неравновесности разгазирования нефти в сепараторе, фактический состав жидкости обогащен лёгкими углеводородами, а фактический состав газовой фазы обогащен тяжелыми углеводородами, в качестве компонента для корректировки выбирают исключительно метан, составляющий основную долю легких углеводородов.

Для жидкой фазы необходимую поправку (Δ) вычисляют по формуле (15) или (16):

(15)

если:

(16)

если:

.

В первом случае откорректированная доля метана в жидкой фазе в сепараторе будет найдена по формуле:

(17)

Во втором случае:

. (18)

Для газовой фазы необходимую поправку ( ) вычисляют по формуле (19) или (20):

(19)

если:

(20)

если:

.

В первом случае откорректированная доля метана в газовой фазе в сепараторе будет найдена по формуле:

(21)

Во втором случае:

(22)

7. Рассчитывают молекулярную массу отсепарированной нефти в стандартных условиях:

(23)

где:

- плотность разгазированной нефти в стандартных условиях.

При этом, молекулярную массу остатка в стандартных условиях определяют по формуле института «Гипровостокнефть»:

(24)

8. Находят молекулярные массы жидкой и газовой фаз в сепараторе:

(25)

(26)

9. Зная , по формуле (12) находят .

10. Определяют отношение массы газовой фазы к массе жидкой фазы в сепараторе в любой момент времени:

(27)

11. Зная максимальную объемную нагрузку на сепаратор по жидкости (Q_ж) и обводнённость продукции (φ_в), найдём максимальную объёмную нагрузку на сепаратор по нефти:

(28)

12. Принимая плотность нефти в сепараторе равной плотности отсепарированной нефти для создания необходимого запаса надёжности, найдём массовую нагрузку сепаратора по нефти:

. (29)

13. Найдём массовую нагрузку на сепаратор по газу:

(30)

14. Рассчитаем объёмную нагрузку на сепаратор по газу:

(31)

15. Зная , , Р_раб. и Т_раб. по любому из справочников находим марку необходимого сепаратора.