ЛР4_Чижова АВ_2ДМ52
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
Ф
едеральное
государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа природных ресурсов
Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»
Профиль «Технология подготовки нефти и газа»
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4
Название работы |
Моделирование технологии рециркуляции нефтяного газа. Операция «рецикл» |
Вариант |
Вариант 21 |
По дисциплине |
Технологические основы обустройства нефтегазовых месторождений |
Студент
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
2ДМ52 |
Чижова Анастасия Васильевна |
|
24.04.2026 |
Руководитель
Должность |
ФИО |
Ученая степень, звание |
Подпись |
Дата |
Доцент |
Фадеева С.В. |
к.г.-м.н. |
|
24.04.2026 |
Томск – 2026 г.
Цель работы:
проанализировать варианты использования нефтяного газа второй ступени сепарации путем извлечения из него тяжелых компонентов сырой нефтью.
Этапы работы
Создать моделирующую схему процесса сепарации нефти с рециркуляцией ПНГ второй ступени сепарации при заданном давлении первой ступени сепарации.
Провести сравнительный анализ результатов моделирования процесса сепарации без рециркуляции ПНГ и с рециркуляцией по характеристикам потоков.
Изменить давление первой ступени сепарации на оптимальное.
Провести сравнительный анализ результатов моделирования процесса сепарации без рециркуляции ПНГ и с рециркуляцией по характеристикам потоков.
Зафиксировать результаты анализа моделирующих схем.
Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные для варианта №21
Состав смеси, % мольн. |
Вариант |
21 |
|
СН4 |
21,44 |
С2H6 |
0,66 |
С3Н8 |
3,46 |
i-C4H10 |
1,80 |
n-C4H10 |
5,50 |
i-C5H12 |
2,94 |
n- C5H12 |
4,65 |
C6H14 |
- |
C7+ ВЫСШИЕ (нелетучий остаток) |
59,58 |
Молекулярная масса остатка |
238 |
Плотность остатка, кг/м3 |
860 |
Расход сырья, т/сут |
150 |
Условия сепарации: |
|
Давление первой ступени, МПа |
0,3 |
Температура первой ступени, оС |
20 |
Давление второй ступени сепарации, МПа |
0,102 |
Таблица 2 – Характеристика трубопровода и условия прокладки
№ варианта |
Размеры газопровода |
Тип окружающей среды |
Температура окружающей среды, оС |
|||
Всем одинаково |
Длина, км |
Число участков |
||||
36 |
12 |
Воздух |
–10 |
|||
Исходные данные, введенные в программу:
Сырая нефть, условия и состав:
Для моделирования использовалась технологическая схема двухступенчатой сепарации нефти, полученная в результате лабораторной работы №1 – №3 (рисунок 1).
Рисунок 1 – Технологическая схема двухступенчатой сепарации в ПО UniSim Design R460
Результаты моделирования
Рисунок
2 – Технологическая схема «без
рециркуляции»
Рисунок
3 – Технологическая схема «с рециркуляцией»
Таблица 1 – Результаты рециркуляции ПНГ второй ступени сепарации при заданном давлении первой ступени сепарации Р1= 300 кПа
Потоки |
Давление сепарации I ступени, МПа |
Свойства |
Газ |
Нефть |
Потери легких углеводородов разгазированной нефтью** |
||||||||
(при ст.усл.) |
(при раб. усл., со схемы) |
||||||||||||
ММ* |
ДНП |
ρ |
м3/ч |
ρ |
кг/ч |
кгмоль/ч |
% |
кгмоль/ч |
|||||
Gas |
Без рециркуляции |
22,33 |
– |
2,736 |
0,6116 |
838,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
С рециркуляцией |
22,60 |
– |
2,762 |
0,6408 |
837,6 |
0 |
0 |
||||||
Oil 2 |
Без рециркуляции |
204,4 |
125,7 |
1,357 |
0 |
839,5 |
6011 |
29,41 |
0,17 |
0,05 |
|||
С рециркуляцией |
204,1 |
124,2 |
1,381 |
0 |
838,8 |
6014 |
29,46 |
||||||
Oil 4 |
Без рециркуляции |
204,4 |
125,7 |
1,335 |
0 |
843,2 |
6011 |
29,41 |
0,17 |
0,05 |
|||
С рециркуляцией |
204,1 |
124,2 |
1,359 |
0 |
842,4 |
6014 |
29,46 |
||||||
Gas light |
Без рециркуляции |
31,57 |
– |
1,335 |
0 |
843,2 |
0 |
0 |
– |
||||
С рециркуляцией |
32,24 |
– |
1,359 |
0 |
842,4 |
0 |
0 |
– |
|||||
* – ММ – молекулярная масса; ** – Потери легких углеводородов товарной нефтью - это разница между количеством разгазированной нефти (Oil2), полученной по схеме с рециркуляцией газа и количеством разгазированной нефти, полученной по схеме без рециркуляции газа при оптимальном и заданном давлениях первой ступени сепарации.
Таблица 2 – Результаты рециркуляции ПНГ второй ступени сепарации при оптимальном давлении первой ступени сепарации Р2= 600 кПа
Потоки |
Давление сепарации I ступени, МПа |
Свойства |
Газ (при станд. условиях) |
Нефть (при рабочих усл.) |
Потери легких углеводородов разгазированной нефтью** |
||||||||
ММ* |
ДНП |
ρ |
м3/ч |
ρ |
кг/ч |
кгмоль/ч |
% |
кгмоль/ч |
|||||
Gas |
Без рециркуляции |
19,97 |
– |
4,932 |
0,5174 |
836,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
С рециркуляцией |
20,74 |
– |
5,074 |
0,5877 |
832,7 |
0 |
0 |
||||||
Oil 2 |
Без рециркуляции |
202,8 |
128,5 |
1,401 |
0 |
839,3 |
6029 |
29,73 |
0,87 |
0,26 |
|||
С рециркуляцией |
201,5 |
123,7 |
1,498 |
0 |
836,6 |
6044 |
29,99 |
||||||
Oil 4 |
Без рециркуляции |
202,8 |
128,5 |
1,379 |
0 |
843,0 |
6029 |
29,73 |
0,87 |
0,26 |
|||
С рециркуляцией |
201,5 |
123,7 |
1,479 |
0 |
840,3 |
6044 |
29,99 |
||||||
Gas light |
Без рециркуляции |
32,52 |
– |
1,379 |
0 |
843,0 |
0 |
0 |
– |
||||
С рециркуляцией |
35,17 |
– |
1,479 |
0 |
840,3 |
0 |
0 |
– |
|||||
Выводы: В результате выполнения работы проведён сравнительный анализ моделирования процесса сепарации попутного нефтяного газа (ПНГ) второй ступени без рециркуляции и с рециркуляцией. Рассмотрены два варианта давления первой ступени сепарации: заданное (300 кПа) и оптимальное (600 кПа).
При давлении 300 кПа:
Выход разгазированной нефти (Oil2) увеличился незначительно: с 6011 до 6014 кг/ч.
Потери лёгких углеводородов остались очень низкими (0,17 %; 0,05 кгмоль/ч).
Плотность нефти немного выросла (с 839,5 до 838,8 кг/м³ — фактически стабильна), а давление насыщенных паров (ДНП) снизилось с 125,7 до 124,2.
Расход газа (Gas) вырос с 0,6116 до 0,6408 м³/ч.
Молекулярная масса газа увеличилась с 22,33 до 22,60, плотность — с 2,736 до 2,762.
Газ стал немного «тяжелее» за счёт возвращённых компонентов.
При давлении 600 кПа:
Выход разгазированной нефти (Oil2) вырос более заметно: с 6029 до 6044 кг/ч (+15 кг/ч).
Потери лёгких углеводородов увеличились до 0,87 % (0,26 кгмоль/ч), что обусловлено большим количеством отогнанных лёгких фракций.
Плотность нефти снизилась (с 839,3 до 836,6 кг/м³), а ДНП уменьшилось со 128,5 до 123,7 — нефть стала «суше» и стабильнее.
Расход газа вырос существеннее: с 0,5174 до 0,5877 м³/ч (+13,6 %).
Молекулярная масса выросла с 19,97 до 20,74, плотность — с 4,932 до 5,074.
Поток Gas light (лёгкий газ) также стал тяжелее: молекулярная масса выросла с 32,52 до 35,17, плотность — с 1,379 до 1,479.
Рециркуляция ПНГ второй ступени возвращает в процесс лёгкие углеводороды. Эти компоненты конденсируются в нефть при более высоком давлении первой ступени (600 кПа). Именно поэтому при оптимальном давлении эффект рециркуляции выражен сильнее, чем при заданном давлении.
Рециркуляция ПНГ второй ступени сепарации позволяет увеличить выход стабильной нефти за счёт доулавливания лёгких углеводородов. Наибольший эффект достигается при оптимальном давлении первой ступени (600 кПа), где рост выхода нефти составил 0,25 % (15 кг/ч). «Платой» за это является небольшое увеличение потерь лёгких компонентов с нефтью (0,87 % против 0,17 %) и рост расхода и «жирности» газа. В целом, применение рециркуляции технологически целесообразно, особенно при повышенных давлениях сепарации.