1、 重慶科技學(xué)院油氣集輸工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué) 院:石油與天然氣工程 專業(yè)班級(jí):油氣儲(chǔ)運(yùn)學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）石油科技大樓設(shè)計(jì)題目: 低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)中凝析油回收量的計(jì)算 完成日期：年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _ _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 摘要摘要凝析油是是一種含烴、苯的天然氣伴生的輕質(zhì)原油，屬于油氣田生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，一般可分為氣井凝析油和伴生氣凝析油。過去國(guó)內(nèi)對(duì)它的開發(fā)利用不夠重視，特別是在以下陳舊的生產(chǎn)系統(tǒng)，沒有考慮凝析油的深加工問題。天然氣凝析油是加工精細(xì)化工產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料，可生產(chǎn)化工輕油

2、、燃料油、溶劑油、發(fā)泡劑、苯等精細(xì)化工產(chǎn)品，產(chǎn)品附加值高，市場(chǎng)前景非常的廣闊。本課程設(shè)計(jì)說明書主要是關(guān)于某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)中凝析油回收量的計(jì)算，根據(jù)所給的課題條件和其他組員的相關(guān)設(shè)計(jì)，可以獲取物料在節(jié)流閥前的溫度和壓力以及通過分離器后的溫度和壓力。整個(gè)計(jì)算過程中需要根據(jù)蒸汽壓、氣液平衡兩相定律、平衡氣化，以及利用泡點(diǎn)和露點(diǎn)方程式校驗(yàn)此混合物在冷卻前后均是氣液兩相狀態(tài)，最后根據(jù)物料平衡方程用試算法求得凝析油回收量。關(guān)鍵詞： 凝析油 節(jié)流閥制冷 計(jì)算 回收量 1某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 目錄目錄1引言32工藝方案設(shè)計(jì)43相關(guān)設(shè)計(jì)物性參數(shù)及分析53.1 原料氣基礎(chǔ)資料53.2 凝析

3、油回收計(jì)算所需參數(shù)54凝析油回收量相關(guān)理論及計(jì)算公式64.1 蒸汽壓的概念64.2氣液兩相平衡定律64.3 泡點(diǎn)64.4 露點(diǎn)74.5 閃蒸-平衡汽化75天然氣凝析油回收量計(jì)算95.1 氣體參數(shù)及組成95.2凝析油回收量計(jì)算過程95.2.1 6MPa和12.67條件下露點(diǎn)校驗(yàn)95.2.2 凝析油含量計(jì)算115.3 第二次節(jié)流后凝析油回收量126結(jié)論13參考文獻(xiàn)14 1某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 引言1引言凝析油的特點(diǎn)是在地下以氣相存在。采出到池面后呈液態(tài)凝析油到了地面時(shí)液態(tài)的油，在地層中確實(shí)氣體，叫凝析氣。凝析氣是石油在高溫高壓條件下溶解在天然氣中形成的混合物。凝析氣藏位于地下數(shù)千

4、米深的巖石中，開發(fā)得到的主要產(chǎn)品是凝析油和天然氣。由于凝析油的存在嚴(yán)重影響著天然氣的計(jì)量和輸送（流量計(jì)帶液，造成計(jì)量部準(zhǔn)確。）因此，對(duì)天然氣凝析油必須定點(diǎn)進(jìn)行排放。以前，國(guó)內(nèi)對(duì)它的開發(fā)和利用不夠重視，特別是對(duì)一些老的生產(chǎn)系統(tǒng)中，并沒有考慮凝析油的深加工工藝。從氣井中開采出來的天然氣是多組分烴類混合物。如果把C2、C3、C4等較重?zé)N類組分從中提取出來，可以使天然氣的露點(diǎn)降低，對(duì)天然氣的發(fā)熱量進(jìn)行調(diào)整，改善天然氣的質(zhì)量，同時(shí)還可以提高整個(gè)天然氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和商品價(jià)值。提取出來的乙烷、丙烷、丁烷，以及丙丁烷混合物和天然汽油，凝析液等，主要成分為C2-C6，統(tǒng)稱為天然氣凝液，有時(shí)油田伴生氣和濕性天然氣，

5、由于溫度降低而得到的冷凝液，也稱為凝析油，或稱天然汽油。天然氣凝液的用途十分廣泛，具有比天然氣高得多的市場(chǎng)價(jià)值和商品價(jià)值。因此，人們?cè)絹碓街匾曁烊粴庵幸簾N的提取及分離工藝，目前主要采用的提取方法有：吸附法、油吸收法和低溫分離法。本課程設(shè)計(jì)主要涉及低溫分離法中采用節(jié)流閥進(jìn)行降壓降溫，從而達(dá)到氣液分離，回收凝析油的目的。對(duì)于壓力高，產(chǎn)氣量大的氣井，在氣體中除主要組分甲烷外，還有含量較高的硫化氫，二氧化碳和凝析油以及呈液態(tài)和氣態(tài)的水分。在這種情況下宜采用低溫分離的流程，即在集氣站用低溫分離的方法，分離出天然氣中的凝析油，使管輸天然氣的烴露點(diǎn)達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)要求，防止烴析出影響管輸能力。2某低溫集氣站工藝

6、設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 方案設(shè)計(jì)2工藝方案設(shè)計(jì)根據(jù)該氣田凝析油的組分分析，結(jié)合凝析油深加工技術(shù)的最新發(fā)展，經(jīng)過我們小組成員多次討論研究，決定采用節(jié)流閥制冷工藝對(duì)該凝析油進(jìn)行處理。節(jié)流閥是一個(gè)可以調(diào)節(jié)液體壓力的構(gòu)造，可調(diào)整進(jìn)入引擎的空氣量，進(jìn)而調(diào)整引擎的出力。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡(jiǎn)易的流量控制閥，在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒有流量負(fù)反饋功能，不能補(bǔ)償由負(fù)載變化所造成的速度不穩(wěn)定，一般僅用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。節(jié)流閥制冷屬于直接膨脹

7、制冷法，特點(diǎn)是通過氣體本身的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠?，氣體自身溫度降低，將輕烴從天然氣中分離出來。適用于壓力很高的氣藏氣（大于10MPa），節(jié)流后的壓力無太高要求，以及在不適于采用膨脹機(jī)的工況條件下采用，雖然其降溫效果相對(duì)較差，天然氣液回收率較低，但是投資費(fèi)用低。由于節(jié)流閥的流量不僅取決于節(jié)流口面積的大小，還與節(jié)流口前后的壓差有關(guān)，閥的剛度小，故只適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化很小且速度穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。3某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 物性參數(shù)及分析3相關(guān)設(shè)計(jì)物性參數(shù)及分析3.1 原料氣基礎(chǔ)資料信息某低溫集氣站原料氣相關(guān)信息見表3.1原料氣基本參數(shù)：表3.1原料氣基本參數(shù)井號(hào)產(chǎn)量（104m3/d

8、）進(jìn)站壓力（Mpa）進(jìn)站溫度（00C）118163122216303201632416163257163061410317191030出站壓力：6 Mpa；天然氣露點(diǎn)：-5 0C。氣體組成（%）： 表3.2原料氣氣體組成組分C1C2C3C4C5C6CO2H2SC1 C6分子，%85.332.21.71.561.230.96.30.7892.92 凝析油含量：20g/m3 SL=0.78。3.2 凝析油回收計(jì)算所需參數(shù)根據(jù)小組成員討論節(jié)流閥和分離器的設(shè)計(jì)，本人計(jì)算的是某低溫集氣站凝析油回收工藝設(shè)計(jì)是天然氣低溫分離工藝6、7號(hào)井節(jié)流前在10MPa（絕）、30.5的條件下變化到低溫分離器壓力為6MP

9、a(絕)和溫度為12.67狀態(tài)時(shí)，天然氣凝析油回收量的計(jì)算。5某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 相關(guān)理論及計(jì)算公式4凝析油回收量相關(guān)理論及計(jì)算公式4.1 蒸汽壓的概念在一定溫度下，液體同其液面上方蒸汽呈平衡狀態(tài)時(shí)蒸汽所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸汽壓，簡(jiǎn)稱蒸汽壓。蒸汽壓的高低表明液體中分子汽化或蒸發(fā)的能力，同一溫度下蒸汽壓高的液體比蒸汽壓低的液體更容易汽化。在開口容器中，所有液體都會(huì)或快或慢地蒸發(fā)著，但在留有空間的密閉容器內(nèi)，由于液體的蒸發(fā)和蒸汽的凝結(jié)，在某一條件下，在液體和生成的蒸汽之間建立平衡。在一定溫度時(shí)，各種液體的蒸汽壓是不同的。同時(shí)，蒸汽壓隨著溫度的上升而增加。4.2氣液兩相平衡定律

10、當(dāng)氣相和液相達(dá)平衡時(shí)，兩相間的關(guān)系可用道爾頓拉烏爾定律來表達(dá)： = （4.1）式中 作用在混合物上的總壓力；在氣相中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)；純組分i在給定溫度下的飽和蒸汽壓；i在液相中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)。道爾頓拉烏爾定律只限于在比較低的壓力和中等溫度下使用，同時(shí)還需要知道所求組分在給定條件下的蒸汽壓。液相和氣相間的平衡關(guān)系，也可以用亨利定律來表示，即： （4.2）為相平衡常數(shù)，它是壓力和溫度的函數(shù)，一些碳?xì)浠衔锏南嗥胶獬?shù)可查圖獲得。 由于亨利定律中使用了一個(gè)隨壓力和溫度而變化的平衡常數(shù)k，因而亨利定律使用于任何系統(tǒng)。4.3泡點(diǎn)在給定壓力下，液體混合物逐漸被加熱，當(dāng)有一個(gè)氣泡出現(xiàn)時(shí)的溫度叫泡點(diǎn)溫度。

11、根據(jù)所研究系統(tǒng)的k值和任何混合物的摩爾分?jǐn)?shù)之和等于1.0這個(gè)概念，即= =1.0(泡點(diǎn)方程式)，就可以確定互溶混合物的泡點(diǎn)。 因?yàn)闇囟仍谂蔹c(diǎn)方程中式隱函數(shù)，因此只能通過試算法來求泡點(diǎn)溫度。還基于這樣一個(gè)事實(shí)，即在計(jì)算液體混合物的泡點(diǎn)時(shí)，只有無限小量的液體被汽化，這樣，可視液體組成同原始組成。4.4露點(diǎn)在給定壓力下，氣體混合物逐漸被冷卻，當(dāng)有一滴液體出現(xiàn)時(shí)的溫度叫露點(diǎn)溫度。其計(jì)算步驟類同于泡點(diǎn)計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則仍然是：混合物中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)之和為1.0，即=(/)=1.0(露點(diǎn)方程)。4.5閃蒸-平衡汽化將液體混合物連續(xù)加熱、減壓而部分汽化達(dá)到平衡并使汽液兩相分離的操作。使原料液連續(xù)地進(jìn)入加熱爐，

12、被加熱至一定溫度，然后經(jīng)節(jié)流閥減壓至預(yù)定壓強(qiáng)，隨著壓強(qiáng)的突然降低，過熱液體發(fā)生自蒸發(fā)，使部分液體汽化并達(dá)到平衡狀態(tài)。汽、液兩相在分離器中分成兩股不同組成的產(chǎn)物，頂部產(chǎn)物中易揮發(fā)組分獲得濃集，底部產(chǎn)物中難揮發(fā)組分獲得濃集。其原理參見閃急蒸餾。進(jìn)料以某種方式被加熱至部分氣化，經(jīng)過減壓設(shè)施，在一個(gè)容器的空間內(nèi)，在一定溫度和壓力下，氣液兩相迅速分離，得到相應(yīng)的氣相和液相產(chǎn)物，此即謂之閃蒸。閃蒸又叫平衡汽化或平衡蒸餾。其特點(diǎn)是，所形成的汽、液兩相都處于同樣溫度和壓力下，并呈平衡狀態(tài)。所有組分都同時(shí)存在于汽、液兩相之中，而兩相中的每一個(gè)組分也都處于平衡狀態(tài)。即可表示為，兩相之間的汽液平衡關(guān)系為= =1.0

13、。 求定凝析液回收量問題也就是計(jì)算在一定壓力下處于泡點(diǎn)之上、露點(diǎn)之下的汽、液混合物中到底含有多少液體和蒸汽的問題。為了解決此問題需關(guān)聯(lián)物料方程，即： F = V + L （4.3）式中F、L、V分別表示進(jìn)料、器頂產(chǎn)品、器底殘液的流量，kmol/h對(duì)某一組分來說，則有： = + （4.4）式中、分別表示進(jìn)料、器頂產(chǎn)品、器底殘液中某組分的流量，kmol/h我們定義： Xf=/F; Yf=/V; Xi=/L （4.5）式中 Xf、Yf 、Xi 分別表示進(jìn)料、器頂產(chǎn)品、器底殘液中某組分的組成（摩爾分?jǐn)?shù)）。將式（4）代入式（1），可得： /V=/L （4.6）解出 ： =(V/L) （4.7）將代入式（

14、3）中，得到： =(V/L) + （4.8）解出： = （4.9） 對(duì)全部液相組分有： L = （4.10）按照類似的步驟，對(duì)式（5）解出，然后代入方程式（3）中，得到： Vi= （4.11） 對(duì)全部氣相組分有： V= （4.12）利用方程式（4.9）、式（4.11）就確定在給定的混合物中有多少汽相和液相。由于方程式中含有總液量與總氣量之比項(xiàng)，該項(xiàng)正式欲求項(xiàng)。因此，只能試算求解，其計(jì)算程序如下：（1） 用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程校驗(yàn)該混合物是否同時(shí)存在氣、液兩相。（2） 在給定溫度和壓力下查圖，得到系統(tǒng)中各組分的k值。（3） 假設(shè)L、V或L/V值。（4） 利用式（8）和（10）計(jì)算液相（或氣相）中各

15、組分的千摩爾數(shù)。（5） 用式（9）計(jì)算總液量，用式（11）計(jì)算總蒸汽量。（6） 將第（5）步計(jì)算出來的總液量和總蒸汽量同第（3）步假定值相比較，如果兩個(gè)值很接近，誤差92.29，故該混合物的露點(diǎn)在12.67以上，說明此氣體混合物中存在著液相。5.2.2 6 MPa和12.67條件下泡點(diǎn)校驗(yàn) 在p=6 MPa，t=12.67時(shí)，查圖得C1的平衡常數(shù)Kc1=2.35 故yc1=2.35*85.33%=200.5%92.29% 足以說明該混合物的泡點(diǎn)遠(yuǎn)在12.67以下，液體混合物中存在著氣相。即證明表5.1所示的混合物在冷凍前、后均處于氣、液相混合態(tài)。5.2.3凝析油含量計(jì)算 假定進(jìn)料為100 Km

16、ol，對(duì)在12.67、6 Mpa的條件下進(jìn)行閃蒸計(jì)量，利用方程式（4.9）、式（4.11）及圖5.1，確定冷凍前氣體混合物的帶液量和冷凍后天然氣液烴生成量。表5.3在12.67時(shí)的閃蒸組分分子，k值（6 MPa， 12.67）（1）1+k（）(1)(2)1+k（）(2)(2)C1C2C3C4C5C685.332.21.71.561.230.92.350.370.100.0250.0070.002413.4552.9611.531.1331.0371.0136.3420.7431.1111.3771.1860.88812.7502.851.5001.1251.0351.0126.8260.772

17、1.1331.3871.1880.88978.641.430.570.170.040.0192.92L設(shè)=12=5.311.647L設(shè)=12.1=5.012.195計(jì)算說明： 第一次試算，假設(shè)：L設(shè)=11，V/L =5.3。而算=L算=11.647，L設(shè)/ L算=12/11.647=1.030。誤差大于1.0%，需重新試算。 第二次試算，假設(shè)：L設(shè)=12.1，V/L =5.0。而算=L算=12.195，L設(shè)/ L算=12.1/12.195=0.992，誤差小于1.0%。計(jì)算結(jié)果表明：第二次試算的誤差小于1.0%，所以第二次假設(shè)正確。則在給定條件（6MPa，12.67）下，該氣體混合物含12.1

18、95Kmol凝析液。5.3第二次節(jié)流后凝析油回收量根據(jù)小組其他同學(xué)的數(shù)據(jù)，節(jié)流前管道中天然氣流量為176.4m3/h，利用5.2.3的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行換算，得到凝析油回收量：L=176.412.195/100=21.512 m3/h某低溫集氣站工藝設(shè)計(jì)凝析油回收量的計(jì)算 結(jié)論6結(jié)論此次油氣集輸課程設(shè)計(jì)為小組各個(gè)成員分工合作并完成設(shè)計(jì)，所用的設(shè)計(jì)時(shí)間為2周。我和我的搭檔的任務(wù)是集輸工藝流程中凝析油回收量的計(jì)算。在分工明確的安排下，我們先確定好低溫集氣站的工藝流程并交給指導(dǎo)老師檢驗(yàn)是否合理。在流程圖的設(shè)計(jì)和確定的過程中，我們查了大量有關(guān)相關(guān)資料和組員集體討論，以及向老師的請(qǐng)教，我感覺自己學(xué)到了很多的東西和體驗(yàn)到一個(gè)團(tuán)隊(duì)的齊心協(xié)力的合作感。根據(jù)本大組同學(xué)計(jì)算得出氣體在節(jié)流閥前的壓力和溫度以及到達(dá)低溫分離器溫度和壓力的值，根據(jù)蒸汽壓、氣液平衡兩相定律、