Экспериментальные исследования и моделирование состава и свойств нефти, товарных нефтепродуктов, газа и газового конденсата Руководитель: асс. каф. ХТТ ИПР ТПУ, к.х.н., Бешагина Е.В. Природный газ, газовый конденсат и нефть поступающие из скважин, содержат большое количество различных примесей, которые препятствуют их дальнейшей транспортировке и переработке. 2 НАПРИМЕР, содержание пыли и механических примесей в газе способствует истиранию металла, вызывает его износ, приводит к выходу из строя уплотнительных колец, клапанов и гильз цилиндров поршневых компрессоров, снижает их коэффициент полезного действия. Механические частицы отлагаются на поверхности труб и резко снижают коэффициент теплопередачи. 3 Другой важной проблемой является наличие влаги, которая вызывает коррозию оборудования. 4 При обработке газового конденсата, за счет снижения температуры в системе, происходит конденсация водяных паров и, следовательно, образование в ней водного конденсата. Гидраты, отлагаясь в газопроводах, уменьшают их сечения, а иногда приводят к аварийным остановкам. 5 Основной проблемой при подготовке нефти на старых месторождениях является ее обезвоживание и обессоливание, так как в процессе эксплуатации повышается доля воды в сырой нефти и изменяются ее физикохимические свойства. Нефть Вода 6 На практике проблему обезвоживания чаще всего решают без глубокого анализа причин плохого разделения: за счет увеличения объемов оборудования, повышения расхода реагента, температуры, что приводит к росту расходов на подготовку нефти. 7 Известно, что вопросы проектирования и оптимизации процессов на действующих установках подготовки нефти (УПН) и газа (УКПГ) решаются в основном опытным путем, что всегда сопряжено с большой вероятностью ошибок и недочетов, которые, в основном, устраняются уже на стадии эксплуатации. 8 Актуальной задачей является применение методов математического моделирования для сокращения времени проектирования и трудоемкости, а также увеличение эффективности исследования технологических режимов, прогнозирования протекания процессов первичной подготовки нефти, газа и газового конденсата в динамике разработки месторождения и оптимизации процессов 9 Моделирование физико-химических свойств и состава нефтей и газового конденсата с применением современных САПР (HYSYS) Преимущества Aspen HYSYS • Наличие более 20 различных методов расчета термодинамических и физических свойств; • более 2000 библиотечных компонентов, более 16000 пар бинарных коэффициентов; • специальный пакет для работы с нефтяными смесями и лабораторными анализами нефтей; • удобный графический интерфейс PFD (Process Flowsheet Diagram); • С помощью набора встроенных утилит возможен расчет – точки росы по воде и углеводородам; – кривых разгонок (ГОСТ, ИТК, вакуумная разгонка и т.д.); – товарных свойств нефтепродуктов. 10 Рисунок 1 – Параметры, используемые при характеризации нефтяных смесей Рисунок 2 – Представление нефтяной смеси в виде псевдокомпонентов 11 Рисунок 3 – Графики свойств нефти Рисунок 4 – Формирование потока нефти в графической среде PFD 12 Лабораторные исследования состава и физико-химических свойств нефти Анализатор серы Определения предельной температуры фильтруемости ДТ Для тестирования смазки ДТ Хроматограф для определение содержания углеводородов С1…С13 и расчета физикохимических параметров бензинов Важнейшими характеристиками свойств сырой нефти являются: плотность, содержание серы, фракционный состав, а также вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей. Фракционированная перегонка нефти При фракционной перегонке нефти получаются дистилляты, отвечающие различным пределам температур кипения и перерабатываемые затем на соответствующие нефтепродукты — бензин, керосин, масла. Плотность нефти, зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы. Вязкость определяется структурой углеводородов, составляющих нефть, т.е. их природой и соотношением, она характеризует свойства перекачивания нефтии нефтепродуктов План выполнения творческих проектов Экспериментальные исследования и моделирование состава и свойств нефти, товарных нефтепродуктов: 1. Сравнение физико- химических свойств нефтей различных месторождений, анализ влияния на получаемые товарные продукты. 2. Экспериментальное определение фракционного состава различных нефтей. 3. Моделирование физико-химических свойств и состава нефтей с применением HYSYS и PRO II. 4. Экспериментальное исследование товарных и эксплуатационных свойств нефтепродуктов. 16 Экспериментальные исследования и моделирование состава и свойств газа, газового конденсата 1. Сравнение физико- химических свойств газового конденсата различных месторождений, анализ влияния на получаемые товарные продукты. Хроматографический анализ газа. 2. Моделирование физико-химических свойств и состава газа и газового конденсата с применением HYSYS и PRO II. 3. Экспериментальное исследование товарных и эксплуатационных свойств товарных продуктов. 17