Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒



 

Технология низкотемпературной сепарации (НТС) лежит в основе низкотемпературных процессов промысловой подготовки газового и газоконденсатного сырья [1, 2].

Охладить газ до низких температур можно используя термодинамически различные технологические процессы: изоэнтальпийные и изоэнтропийные. Первый реализуется при дросселировании газа, а второй – при расширении газа в детандере и эжектировании.

Дросселирование – расширение газа при прохождении через дроссель – местное гидравлическое сопротивление (вентиль, кран, сужение трубопровода и т.д.), сопровождающееся изменением температуры. Дросселирование – термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии (i = соnst).

В процессе дросселирования реального природного газа при его движении через штуцер, задвижку, регулятор давления, клапан-отсекатель, колонны труб в скважине, не плотности в оборудовании промыслов температура газа уменьшается.

[3]. (3.1)

· Изменение температуры газов и жидкостей при изоэнтальпийном расширении называется эффектом Джоуля-Томсона.

μ i называют коэффициентом Джоуля-Томсона, дифференциальным дроссель-эффектом. Он определяет изменение температуры при бесконечно малом изменении давления.

В промысловой практике дифференциальным эффектом считается изменение температуры при изменении давления на 1 кг/см2.

При значительном перепаде давления на дросселе изменение температуры называется интегральным дроссель-эффектом [3]:

.

Абсолютные значения µ i, D T i зависят от рода и состояния вещества, давления и температуры, состава смеси.

Коэффициент Джоуля-Томсона для природных газов можно рассчитать [3]:

через критические давление и температура газовой смеси, обобщенную функцию коэффициента Джоуля-Томсона, теплоемкость газовой смеси в идеальном состоянии, поправку на изобарную теплоемкость природного газа (рисунок 3.1).

При расширении газового потока в детандерах поршневого или турбинного типа он совершает внешнюю работу. Дифференциальный эффект изменения температуры при изоэнтропийном расширении:

. (3.2)

Изменение температуры газа при адиабатическом изоэнтропийном расширении газа:

где Т 1, Т 2, Р 1, Р 2 – температуры и давления до и после расширения, соответственно К, Па;

k – показатель адиабаты, k = С р / С v.

Сравнив формулы (3.1) и (3.2), получим соотношение:

которое показывает, что изменение температуры при изоэнтропийном расширении газа всегда больше, чем при изоэнтальпийном.

Таким образом, расширение газа в детандере позволяет более эффективно использовать энергию пласта.

 

Рисунок 3.1 – Зависимость функции коэффициента Джоуля-Томсона от приведенных давления и температуры [3]

 

Цель работы:

1. Ознакомиться с технологическими способами охлаждения газа.

2. Овладеть приемами моделирования процессов охлаждения газа в программе HYSYS.

 

Задача. Исследовать эффективность охлаждения газа при дросселировании и детандировании при условии, что начальные параметры охлаждаемых потоков одинаковы. Оценить влияние начальной температуры газа на степень охлаждения в изоэнтальпийном и изоэнтропийном процессах.

 

Этапы выполнения работы:

 

1. Создать материальный поток газа заданного состава при заданных условиях.

2. Создать моделирующую схему охлаждения потока газа при его дросселировании.

3. Рассчитать температурный коэффициент .

4. Изменить начальную температуру потока газа и оценить ее влияние на величину температурного коэффициента.

5. Аналогичные исследования провести для процесса детандирования.

6. Оценить во сколько раз процесс охлаждения в детандере эффективнее охлаждения газа при дросселировании.

 


Таблица 3.1 – Исходные данные к задаче по теме 3

 

Номер варианта Диапазон давлений Температура t1, t2, t3 Состав газа, % мольные
СН4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 C5H12 СО2 H2S N2
  14 – 6 МПа 0; 10; 20 75,38 8,94 3,62 1,51 6,43 0,1 - 4,02
  13 – 6 МПа –5; 0; 15 79,78 7,77 3,01 1,5 5,87   - 1,07
  14 – 6 МПа –20; 0; 10 86,1 4,3 1,7 0,9 3,5 0,6 0,21 2,69
  13 – 5 МПа –10; 0; 20 77,7 7,5 4,4 1,8 4,4 0,1 - 4,1
  12 – 3 МПа –20; 0; 5 79,9 3,2 1,2 0,7 2,2 - - 12,8
  11 – 3 МПа –20; –5; 5 83,77 4,6 1,64 0,81 1,88 0,87 1,49 4,94
  12 – 5 МПа –20; 0; 15 77,03 3,84 1,77 1,17 3,61 1,83 7,71 3,04
  10 – 2 МПа –20; –5; 0 83,7 7,1 2,8 2,2 1,2 2,6 0,4 -
  11 – 7 МПа –10; 0; 10 63,66 1,56 0,61 0,4 3,49 12,93 16,98 0,37
  13 – 8 МПа 0; 10; 20 73,8 5,4 2,6 1,37 7,18 5,28 3,66 0,71
  10 – 4 МПа –20; –10; 0 89,0 5,15 2,33 1,08 1,44 0,19 - 0,81
  10 – 4 МПа –20; –10; 0 81,2 7,16 3,33 1,33 6,27 0,38 - 0,33
  13 – 7 МПа –5; 5; 20 75,85 5,42 2,34 0,81 7,82 2,57 4,57 0,62
  12 – 5 МПа –5; 5; 20 80,24 3,61 1,65 14,28 0,22 - - -
  13 – 7 МПа 0; 10; 20 74,43 6,72 2,9 1,52 7,02 0,35 4,44 2,62
  10 – 3 МПа –20; –10; 0 80,04 3,8 1,71 1,04 1,3 1,59 6,96 3,56
  13 – 5 МПа –20; 0; 20 88,84 1,92 1,6 0,76 4,3 0,79 0,03 1,76
  13 – 5 МПа –5; 5; 20 80,69 6,57 4,3 0,66 6,16 0,95 - 0,66
  10 – 4 МПа –20; –10; 0 80,3 9,86 2,78 0,46 1,62 1,6 - 3,36
  11 – 4 МПа –20; –5; 5 72,74 10,22 4,77 2,61 1,04 0,99 - 7,63
  12 – 4 МПа –20; 0;10 78,5 6,4 3,4 2,0 2,8 0,6 - 0,63
  12 – 4 МПа –20; –5; 5 80,46 3,22 1,21 0,7 2,01 - - 12,39
  11 – 4 МПа –10; 0; 10 75,4 9,9 6,1 5,0 1,1 0,5 - 2,0
  13 – 6 МПа 0; 10; 20 72,81 6,02 2,75 1,19 7,04 3,78 5,84 0,58
  14 – 7 МПа –10; 0; 10 82,1 4,66 2,36 0,81 6,82 0,08 - 3,14
  11 – 4 МПа –20; 0; 10 80,1 8,23 4,21 2,1 2,81 - - 2,55
  11 – 4 МПа –20; 0; 10 82,8 5,38 2,54 1,29 4,08 0,09 - 3,81
  11 – 4 МПа –20; –5; 5 85,67 6,84 2,31 0,36 2,02 0,4 - 2,4
  11 – 4 МПа –20; –5; 5 87,97 5,27 1,55 0,56 2,69 0,35 - 1,61
  9 – 2 МПа –20; –5; 5 80,69 9,67 2,73 0,45 1,59 1,57 - 3,3

Порядок работы

Для начала расчета необходимо [4]:

 

1. Задать материальный поток из кассы объектов:

.

Потоку задаем:

· состав (таблица 3.2),

· условия:

· давление (P1, МПа) взять из таблицы по нижнему пределу указанного диапазона давлений;

· расход – 1000 моль/ч

· температуру (t1, оС) взять из таблицы по среднему значению указанного диапазона температур.

2. Создать моделирующие схемы:

 

а) б)

 

Рисунок 3.2 – Моделирующие схемы: а) дросселирования; б) детандирования

 

3. Выходящим потокам задаем давление Р = 5 МПа. Если входящий поток включает в себя и жидкую и паровую фазу, то перед тем как направить поток в детандер необходимо отделить жидкую и газовую фазы в сепараторе, а затем направить газовый поток на детандер.

4. Сравнить выходящие потоки по температуре.

5. Рассчитать температурный коэффициент: .

6. Сравнить два процесса.

7. Сделать вывод, во сколько раз охлаждение в детандере эффективнее, чем охлаждение газа при дросселировании.

8. Оценить влияние начальной температуры на температурный коэффициент.

 

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Исходные данные (вариант).

3. Моделирующие схемы.

4. Результаты:

· Температурный коэффициент: для дросселирования и детандирования.

· Оценка сравнительной эффективности охлаждения газа в процессах дросселирования и детандирования.

5. Заключение о влиянии начальной температуры на температурный коэффициент при изоэнтальпийном и изоэнтропийном процессах.

 

Контрольные вопросы

 

1. Способы охлаждения газа при осуществлении процесса низкотемпературной сепарации.

2. Что такое «исчерпание» дроссель–эффекта?

3. Почему процесс детандирования эффективнее процесса дросселирования газа?

4. Размерность коэффициента Джоуля-Томсона.

5. Средняя величина коэффициента Джоуля-Томсона.

6. В каком случае эффект называется положительным, а в каком – отрицательным?

7. Чему равен коэффициент Джоуля-Томсона для идеального газа?

8. Чем идеальный газ отличается от реального?

9. Что такое энтальпия газа? Размерность величины.

10. Что такое энтропия газа? Размерность величины.

 

Список использованной литературы

 

1. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России / Гриценко А.И., Истомин В.А. Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. – М.: Недра, 1999.

2. Ширковский А.И. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. – М.: Недра, 1987.

3. Подготовка газа к транспорту / Ю.П. Коротаев, Б.П. Гвоздев, А.И. Гриценко, Л.М. Саркисян. – М.: Недра, 1973.

4. Руководство пользователя программы HYSYS. V8.0. AspenTech. Inc.

 

 


 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒




Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных