Типовая задача 1.23
Газ концевых ступеней сепарации в количестве 143,82 т/сут сжимается до давления первой ступени сепарации 0,5 МПа и охлаждается в воздушном холодильнике до 10 0С, затем поступает в сепаратор для отделения конденсата от газообразной фазы.
Молярный состав газа концевых ступеней сепарации принять следующим (%): метан 47,3, этан 9,03, пропан 18,81, изобутан 11,11, бутан 8,0, изопентан 1,95, пентан 2,1, гексан 1,7.
Определить составы газа и конденсата после компримирования и охлаждения. Найти количество получающегося конденсата.
Решение:
Решение задачи сводится к решению уравнения фазовых равновесий (1.89) и затем уравнений (1.86), (1.87). Константы фазового равновесия определяют по номограммам или таблицам.
Решения уравнения (1.89) при последовательных приближениях молярных долей газообразной фазы смеси NV = 0,5; 0,99; 0,9; 0,9; 0,92; 0,91; 0,917 равны соответственно значениям левой части этого уравнения: 0,7998; -0,5308; 0,0553; -0,1440; -0,01010; 0,0243; 0,00059.
Если значение левой части уравнения (1.89) по абсолютной величине меньше 0,003, то поиски решения заканчиваются, а молярная доля газообразной фазы, при которой получено такое отличие левой части от нуля, используется в дальнейших расчетах.
Всего в сепаратор поступает 143,82 т/сут смеси углеводородов, молярная масса которых равна:
=0,473∙16,04+…+0,017∙86,17=
34,1 кг/моль,
где r - число углеводородов в смеси.
Из всего количества молей смеси углеводородов
m/Mсм = 143,82/34,1∙10 3 = 4217,6 кмоль/сут
0,917 составляет газ и 0,083 – соответственно, конденсат.
Так как молярная масса получающегося газа равна
=
0,5144∙16,04 + ... + 0,0038∙86,17 = 31,5
кг/кмоль,
а конденсата
=
0,0155∙16,04 + ... + 0,162∙86,17 = 62,66
кг/кмоль,
то количество конденсата, образующегося в сепаратор, будет
4217,6∙62,66∙0,083 = 21,93 т/сут,
и, соответственно, газа
4217,6∙31,5∙0,917 = 121,83 т/сут.
Сумма 121,83 + 21,93 = 143,76 < 143,82 на 0,06 вследствие округления при расчете.
Полученный газ содержит еще много пропан-бутановых фракций и поэтому охлаждение его только до 10 оС недостаточно.
Результаты предоставлены в таблице 1.24.
Таблица 1.24
Составы конденсата и газа после компримирования при 0,5 мПа и охлаждении до 10оС
Компоненты |
Константы равновесия |
Молярный состав, % |
|||
конденсата |
газа |
||||
расчетный |
откоррект. |
расчетный |
откоррект. |
||
СH4 |
33,0 |
1,56 |
1,55 |
51,44 |
51,44 |
C2H6 |
5,0 |
1,93 |
1,95 |
9,67 |
9,67 |
C3H8 |
1,3 |
14,75 |
14,75 |
19,18 |
19,18 |
i-C4H10 |
0,45 |
22,42 |
22,45 |
10,09 |
10,09 |
C4H10 |
0,35 |
19,80 |
19,80 |
6,93 |
6,93 |
i-C5H12 |
0,11 |
10,61 |
10,60 |
1,17 |
1,17 |
C5H12 |
0,09 |
12,69 |
12,70 |
1,14 |
1,14 |
C6H14 |
0,024 |
16,19 |
16,20 |
0,39 |
0,38 |
Сумма |
|
99,95 |
100,00 |
100,01 |
100,00 |