Тема: Выделение конденсата из нефтяного газа.

Цель занятия: Определить изменение температуры конденсации и состав пара

Конденсат из нефтяного газа выделяется в конденсаторах, которые по конструкции не отличаются от обычных теплообменников. В тепловом расчете этих аппаратов учитывают изменение температуры конденсации и состав пара в этом процессе. В результате избирательной конденсации состав пара, а также температура конденсации изменяются по длине конденсатора, что значительно усложняет расчет. Температура пара изменяется в таком процессе от начальной температуры конденсации (точки росы), до температуры кипения жидкости, состав которой соответствует составу пара в начале конденсации (последняя порция конденсируемого пара находится в равновесии с жидкостью, образующейся при конденсации всего количества пара).

Для смеси углеводородных газов, находящихся под давлением, не превышающем 1 МПа, начальную температуру конденсации можно определять по графикам для индивидуальных углеводородов, используя соотношение:

                                                          (12.1)

где n— число компонентов; р — общее давление, при котором происходит конденсация; р_i — давление паров i-го компонента при температуре конденсации t_нк; N_iг — молярная доля i-го компонента в паре в начале конденсации.

У индивидуальных углеводородов в чистом виде, а также в их смеси при р≤1 МПа упругость паров — функция только температуры.

Температура конденсации t_нк определяют на основании (12.1) методом по последовательных приближений.

Состав полученного конденсата находят из соотношения:

                                                                   (12.2)

Аналогично температуру кипения t_кип определяют на основании (5.17), при которой удовлетворяется соотношение:

                                                                       (12.3)

Количество переданной теплоты определяют из теплового баланса

                                                  (12.4)

гдеG — общий расход пара, моль/с; N_iг — молярная доля i -го компонента в исходной смеси; Н^″_i — энтальпия i -го компонента в паровой фазе при температуре конденсации t_конд, Дж/моль; Н^′_i —энтальпия i -го компонента в жидкой фазе при температуре кипения t_кип, Дж/моль; G — расход охлаждающего агента, кг/с; c_p1 — удельная теплоемкость охлаждающего агента, Lж/(кг ∙ °С); t^′₁, t^″₁ — начальная и конечная температуры охлаждающего агента, °С температура.

Задача 12.1. В конденсаторе при давлении 0,2 МПа конденсируется смесь паров следующего молярного состава(в долях): пропан Nc₃н₈ = 0,2; изобутан Nic₄н₁₀ = 0,1; бутан Nc₄н₁₀ = 0,3; изопентан Nic₅н₁₂ = 0,4; пентан Nc₅н₁₂ = 0,55. Пары поступают из сепараторов второй ступени и концевого сепаратора при температуре насыщения. Одноходовой конденсатор имеет 160 трубок диаметром 25 х 2 и длиной  = 3000 мм. Диаметр кожуха конденсатора D = 700 мм.

Для охлаждения нефтяного газа в межтрубное пространство подается воздуходувкой холодный воздух с начальной температурой t_н =—30°С и конечной t_к =15°С. Объемный расход воздуха при нормальных условиях (0°С и р== 101 325 Па) составляет V= 10 000 м³/ч. По трубкам протекает охлаждаемый газ. Конденсатор установлен вертикально. Плотность воздуха при нормальных условиях p _в 1,293 кг/м³.

Определить максимальное количество пара, которое можно сконденсировать в данном конденсаторе.

Задача 12.2. Исследовать влияние обводненности эмульсии на относительную скорость стесненного осаждения капель воды.

Практическая работа № 11