Стабилизация газового конденсата АГКМ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Российский государственный университет  нефти и газа имени И.М. Губкина

 

 

 

Факультет               Химической технологии и экологии

Кафедра                  Газохимии

                                                                  

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Стабилизация газового конденсата АГКМ

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:		Выполнил:
асс., Козлов А.М.		Голоскокова А.Ю.
(должность, фамилия, инициалы)		(студент, фамилия, инициалы)
		Группа ХТ-09-02
(Подпись, дата)		(Подпись, дата)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

Содержание

 

1 Теоретические основы 3

2 Схема стабилизационной колонны 4

3 Исходные данные 5

4 Технологический расчет стабилизационной колонны 7

4.1 Материальный баланс колонны в расчете на 500000 т сырья 7

4.2 Определение давлений, температур  и числа тарелок в колонне 7

4.3 Расчет флегмового  и парового чисел 16

4.4 Материальный и тепловой балансы колонны стабилизации 18

4.5 Определение основных размеров колонны 19

4.5.1 Диаметр колонны 19

4.5.2 Высота колонны 21

4.5.3 Диаметры штуцеров 22

5    Список использованных источников 23

 

 

 

1. Теоретические основы

 

Сырой газовый конденсат, выносимый газом в виде капельной жидкости из скважины по своему составу более тяжелый и содержит углеводороды от этана (в малых количествах) до додекана и выше. Технология переработки этого конденсата включает процессы: стабилизации, обезвоживания и обессоливания; очистки от серосодержащих примесей; перегонки и выделения фракций моторных топлив (с последующим их облагораживанием).

По мере выработки газового месторождения количество выносимого из пласта конденсата уменьшается, а по составу он становится более легким. Это необходимо учитывать при проектировании технологических установок для его переработки. Газовые конденсаты стабилизируют и перерабатывают двумя методами: ступенчатой дегазацией или ректификацией в стабилизационных колоннах.

Схема ступенчатой дегазации не позволяет обеспечить полное извлечение легколетучих углеводородов (до гексана) и поэтому они в последующем теряются (выветриваются) из конденсата второй ступени в емкостях.

Стабилизация в ректификационных колоннах получила большее распространение, так как позволяет исключить потери ценных углеводородов и предотвратить загрязнение ими атмосферы.

Колонна стабилизации входит в установку стабилизации газового конденсата АГКМ.

 

2. Схема стабилизационной колонны

 

1. - теплообменник нагрева сырья
2. - ректификационная колонна
3. - конденсатор-холодильник
4. - рефлюксная емкость
5. - трубчатая печь

 

Рисунок 1.1 – Схема стабилизационной колонны 

3. Исходные данные

 

В данной работе приведен расчет ректификационной колонны для стабилизации нестабильного газового конденсата при следующих исходных данных: нестабильный газовый конденсат имеет следующий состав (масс. доли) (таблица 1):

Таблица 1

Компонент	Состав
C2H6	0,005
C3H8	0,0905
и-С4H10	0,059
C4H10	0,0886
и-C5H12	0,0896
C5H12	0,0889
C6H14 и выше	0,5784
Итого:	1

 

Константы Антуана для каждого компонента (таблица 2):

Таблица 2

Компонент	A	B	C
CH4	6,30181	320,303	255,84
C2H6	6,81882	661,088	256,54
C3H8	6,83054	813,864	248,116
и-С4H10	6,82825	916,054	243,783
C4H10	6,88032	968,098	242,555
и-C5H12	6,78967	1020,012	233,097
C5H12	6,83732	1075,816	233,359
C6H14 и выше	6,87776	1171,53	224,366

 

Нормальный бутан в дистилляте должен содержаться в количестве φD=0,98

масс. доли; содержание всего пентана и более тяжелых углеводородов в стабильном конденсате должно составлять φR=0,99 масс. доли; начальная температура охлаждающей воды tB=20⁰C; давление в эвопарционную зону колонны πэв=115480,98 мм рт. ст.; сырье в колонну подается в виде кипящей жидкости; мольная доля отгона e'=0,4; производительность аппарата по сырью Gc=61274,5 кг/ч (мощность установки – 500000 т/г).

 

4. Технологический расчет стабилизационной колонны

4.1 Материальный баланс колонны в расчете на 500000 т сырья

 

Материальный баланс стабилизационной колонны приведен в таблице 3.

 

Таблица 3

 

Материальный баланс
Потоки	Обозначение	% масс. на конденсат	На 500000 сырья
Приход
конденсат	F	100	500000
Итого:		100	500000
Расход
Фр. СН4-С4Н10	D	30,28	151400
Стабильный конденсат	W	69,72	348600
Итого:		100	500000

4.2 Определение давлений, температур и числа тарелок в колонне

Для последующего расчета зададимся следующими данными [1]:

• Температура ввода сырья t_вв = 51 °C;
• Давление в секции питания Р_с = 15,396 МПа = 115481 мм рт ст;
• Перепад между тарелками DР = 5 мм рт ст;
• Температура холодного орошения t_o = 20 °C;
• Мольная доля отгона е’ = 0,4;

 

Пересчет температуры ввода  сырья в колонну по заданной доле отгона:

При подаче сырья в колонну в паро-жидкостном состоянии температура сырья  рассчитывается методом последовательных приближений по уравнению:

           ₍₁₎

Расчет представлен  в таблице 2. В результате получили:

-температура  ввода сырья:                   t_F = 51 °C;

- средний  молекулярный вес сырья:               M_F =74,257;          (2)

- молекулярная  масса жидкой фазы:           М_ж.ф.= 74,054;        (3)

- молекулярная масса паровой фазы:          М_п.ф = 60,625;        (4)

- массовая  доля отгона:              e =0,3275;                                    (5)

Данные расчета  приведены в таблице 4.

 

 

Таблица 4 

 

Давление в секции питания
tвв=	51		πэв=	15,396	Мпа	115480,9841	мм рт ст
Компонент	Xif	M	Xif/M	X'if	Pi, па	Pi,мм рт ст	Ki	X*if	Y*if	Y*M	X*M
C2H6	0,005	30	0,0002	0,0124	478710,8996	478710,8996	4,1454	0,0056	0,0233	0,6987	0,1686
C3H8	0,0905	44	0,0021	0,1527	255852,3018	255852,3018	2,2155	0,1527	0,3384	14,8889	6,7202
и-С4H10	0,059	58	0,0010	0,0755	164007,0402	164007,0402	1,4202	0,0755	0,1073	6,2221	4,3811
C4H10	0,0886	58	0,0015	0,1134	148448,2361	148448,2361	1,2855	0,1134	0,1458	8,4573	6,5791
и-C5H12	0,0896	72	0,0012	0,0924	90934,4680	90934,4680	0,7874	0,0924	0,0728	5,2391	6,6534
C5H12	0,0889	72	0,0012	0,0917	80745,2577	80745,2577	0,6992	0,0917	0,0641	4,6158	6,6014
C6H14 и выше	0,5784	93	0,0062	0,4618	55126,2436	55126,2436	0,4774	0,4618	0,2205	20,5027	42,9500
Итого:	1		0,0135	1,0000				1,0000	1,0000	60,62461	74,05377

 

 

 

 

 

Расчет  проводится с использованием метода температурной границы деления смеси (результат приведен в таблице 5).

Минимальное число теоретических тарелок Nmin определяется по уравнению Фенске:

 

;                             (6)

где - коэффициент распределения суммарной фракции, состоящей из

компонентов, отбираемых преимущественно в дистиллят (компоненты до границы деления);

- коэффициент распределения  суммарной фракции, состоящей  из

компонентов, отбираемых преимущественно в остаток (компоненты после границы деления);

- относительные летучести  компонентов, коэффициенты распределения  которых равны, соответственно, и .

Коэффициенты и рассчитываются по уравнениям:

 

;                 (7)

 

 

                  (8)

Относительная летучесть ae компонента, имеющего коэффициент распределения Y e = 1, лежащего на температурной границе деления смеси, определяется в первом приближении по уравнению:

 

                     (9)

Мольная доля отбора дистиллята от сырья:

 

;                            (10)

 

коэффициент распределения i-го компонента между дистиллятом и остатком, который можно рассчитать из уравнения Фенске:

 

;                             (11)

 

Относительные летучести, значения которых будут использованы для расчета минимального числа теоретических тарелок во втором приближении, определяются по уравнениям:

 

                  (12)

 

                     (13)

Используя приведенные выше уравнения, для  каждого последующего

приближения определяются: минимальное число  теоретических тарелок , относительная летучесть компонента на границе деления, мольные

концентрации  каждого компонента в дистилляте и в остатке,коэффициенты распределения, относительные летучести. При расчете найденные значения и на следующем шаге расчета используются в качестве первого приближения, и выполняется такое число приближений, чтобы

 . В используемой программе задана точность расчета = 0,0001.

Оптимальное число теоретических тарелок  в колонне определяется по

уравнению:

Nопт = 1,7 Nmin + 0,7;          (14)

Число реальных тарелок определяется с учетом эффективности  выбранного типа тарелок: