3.2.2 Расчет горизонтального гравитационного сепаратора по газу

В условиях горизонтального сепаратора:

(3.20)

где W_н - скорость оседания частиц нефти, м/с;

W_г - скорость газа в сепараторе, м/с;

h - расстояние по вертикали от верхней образующей до уровня нефти в сепараторе, м;

h = (0,5 – 0,55)D;

L - длина сепаратора, м.

Подставив в (3.20) выражения для скоростей (3.8) и (3.14), получаем уравнения для определения пропускной способности по газу:

, ; (3.21)

При расчетах сепараторов на пропускную способность плотность газов в условиях сепаратора рассчитывается по формуле:

, (3.22)

где ρ_о - плотность газа при Н.У., кг/м³;

Р, Р_о - соответственно давление в сепараторе и давление при Н.У. (Р_о = 0,1013 МПа = 1,033∙9,81∙10 ⁴ Па);

Т, Т_о - соответственно абсолютная температура в сепараторе, и абсолютная нормальная температура (273 К).

Типовые задачи Типовая задача 3.2

При прохождении нефтегазовой смеси через штуцер в сепараторе образуются капли нефти диаметром 30 мкм. Смесь находится под давлением 2 МПа при 293 К. Найти скорость осаждения капель нефти и определить пропускную способность вертикального гравитационного сепаратора по газу, если его диаметр 0,9м, ρ_н = 800 кг/м³ ρ_ог = 1,21 кг/м³, Z = 1, μ_г = 0,000012 Па∙с (вязкость газа в рабочих условиях).

Решение:

1. Определим плотность газа в условиях сепаратора:

=

2. Рассчитаем скорость осаждения капли нефти заданного диаметра:

=

3. Рассчитать пропускную способность сепаратора по газу можно по нескольким формулам (3.5, 3.13, 13.14, 13.15). Для (3.13 и 13.14) необходимо знать скорость газа. Поскольку должно выполняться условие W_н = 1,2∙W_г, чтобы происходило осаждение капель нефти, отсюда:

W_г = W_н / 1,2 = 0,0318/1,2 = 0,0265 м/сек

4. Пропускная способность по газу:

=

Типовая задача 3.3

Пропускная способность по газу вертикального сепаратора диаметром 0,8 м равна 5∙10⁴ м³/сут. Установить, будет ли происходить оседание капель нефти диаметром 80 мкм в потоке газа, если давление в сепараторе 4 МПа, температура 300 К, плотность нефти 780 кг/м³, плотность газа ( при Н.У.) 1,20 кг/м³, вязкость газа в рабочих условиях 0,000012 Па∙с (кг/м3), Z = 0,7.

Решение:

Условием осаждения капель нефти является:

Wн > Wг

1. Определим скорость газа:

= =

2. Определим скорость оседания частицы (капли нефти) по формуле Стокса:

где =

Сравним скорость частицы и скорость газа:

W_н = 0,2088 м/с, W_г = 0,0221 м/с, W_н / W_г = 9,45

Если частица нефти заданного диаметра не осаждается при данных параметрах режима сепаратора, то рассчитайте:

а) величину давления сепарации, при котором частица заданного диаметра будет осаждаться;

б) минимальный диаметр частицы, которая будет осаждаться в заданных условиях

Типовая задача 3.4

Через вертикальный сепаратор диаметром 0,9 м проходит нефть вязкостью 10 сП (10∙10^-3 Па∙с) и плотностью 0,8 г/см³ в количестве 200 т/сут. Определить скорость подъема уровня нефти в сепараторе (без учета времени, затрачиваемого на сброс) и диаметр пузырьков газа, которые поднимутся при этой скорости. В сепараторе поддерживается режим: давление 1,962 МПа (20 кгс/см²), температура 300 К, плотность газа 21,8 кг/см³.

Решение:

Условием всплытия пузырьков газа:

W_н < W_г

1. Определяем скорость подъема уровня нефти:

= =

2. Скорость подъема пузырьков газа должна превышать скорость подъема уровня нефти в 1,2 раза. Отсюда:

W_г = 1,2∙W_н = 1,2∙0,00455 = 0,00546 м/с

3. Диаметр пузырьков газа, которые поднимутся при данной скорости подъема уровня нефти, рассчитываем из формулы Стокса:

=