Софинско-Дзержинского месторождения
.pdf
Определение минимально допустимого диаметра сепаратора Диаметр сепаратора определяем по формуле
d = √4 ∙ S
π
где d – диаметр сепаратора, м;
S – площадь поперечного сечения сепаратора, м2.
Площадь поперечного сечения сепаратора определяем по формуле
S = |
Vn |
0,5 ∙ W |
|
|
доп |
где Vn – объемный расход газовой фазы, м3/с;
0,5 – коэффициент заполнения сепаратора;
Wдоп – допустимая линейная скорость газовой фазы в сепараторе, м/с.
Объемный расход газовой фазы рассчитаем по формуле
|
22,4 ∙ Nгф |
|
T |
0,1 |
|||
V = |
|
∙ |
|
|
∙ |
|
∙ Z |
|
|
|
|
||||
n |
3600 |
|
273 |
|
P |
||
|
|
|
|||||
где Nгф – число моль газопаровой фазы, кмоль/ч;
Nгф = 129,9 кмоль/ч (см. табл. 2.18);
Т – температура в сепараторе, К;
T = 20 + 273 = 293 K;
136
(5.12)
(5.13)
(5.14)
Консорциум « Н е д р а »
Р– давление в сепараторе, МПа;
Р= 0,4 МПа;
Z – коэффициент сжимаемости.
Z – 1,0
Определяем объемный расход газовой фазы:
Vп |
= |
22,4 ∙ 129,9 |
∙ |
293 |
∙ |
0,1 |
∙ 1,0 = 0,22 м3⁄с |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
3600 |
|
273 |
0,4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Допустимую линейную скорость газовой фазы в сепараторе рассчитываем по формуле:
|
|
|
|
ρ |
ж |
− ρ |
|
|
|
|
Wдоп = 0,0334√ |
|
п |
, |
|
||
|
|
|
|
ρ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
где Wдоп – допустимая линейная скорость газовой фазы в сепараторе, м/с; |
|
|
|
|
||||
ρ – плотность жидкой фазы, кг/м3; |
|
|
|
|
||||
|
ж |
|
|
|
|
|
|
|
ρ – плотность газопаровой фазы, кг/м3. |
|
|
|
|
||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитываем плотность жидкой фазы формуле: |
|
|
|
|
||||
|
|
ρ(t) = ρ(20C) |
|
|
|
1 |
|
, |
|
|
|
||||||
|
|
1 + β(t − 20) |
||||||
где ρ(t) – плотность нефти при температуре t, кг/м3; |
|
|
|
|
||||
ρ |
(20C) |
– плотность нефти при 200С, кг/м3; |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ |
(20C) |
= 811 кг/м3; |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
137
(5.15)
(5.16)
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »
β - коэффициент термического расширения, 1/0С; t – температура;
Коэффициент термического расширения рассчитаем по формуле:
β = 1,975(1,272 − ρ(20) ∙ 10−3) ∙ 10−3,
Рассчитываем плотность жидкой фазы:
β = 1,975(1,272 − 811 ∙ 10−3) ∙ 10−3 = 0,000918 −1,
1 ρ20 = 811 0,000918 ∙ (20 − 20) = 811 кг/м3.
Плотность газопаровой фазы рассчитываем по формуле:
Gгф
ρп = 3600 ∙ Vп ,
где ρп – плотность газопаровой фазы, кг/м3;
Gгф – массовый расход газопаровой фазы, кг/ч;
Gгф = 3408,5 кг/ч (см. табл. 2.20);
Vп – объемный расход газопаровой фазы, м3/с;
Vп = 0,022 м3/с.
3408,5 ρп = 3600 ∙ 0,22 = 4,3 кг/м3.
Рассчитаем допускаемую скорость паров:
138
(5.17)
(5.18)
Консорциум « Н е д р а »
Wдоп = 0,0334√ |
811 − 4,3 |
= 0,46 |
м |
|
с |
||
4,3 |
|
||
Рассчитаем сечение сепаратора и минимально допустимый его диаметр:
0,22
S = 0,5 ∙ 0,46 = 0,96 м2,
d = 1,128√0,96 = 1,1 м.
Фактическую скорость газового потока рассчитаем по формуле
Vп
Wфак = 0,5 ∙ Sp ,
где Wфак – фактическая линейная скорость газовой фазы, м/с;
Sp – сечение реального сепаратора, м2 .
Сечение реального сепаратора определяем по формуле
π ∙ d2p Sp = 4 ,
3,14 ∙ 2,82
Sp = 4 = 6,1 м2,
0,22
Wфак 0,5 · 6,1 = 0,072 м/с
139
(5.19)
(5.20)
Консорциум « Н е д р а »
140
Фактический диаметр сепаратора равен dф =2,8 м. Так как фактический диаметр сепаратора больше минимального,
следовательно условие dф > dmin выполняется.
Определение времени пребывания жидкой фазы в сепараторе Время пребывания жидкой фазы в сепараторе рассчитаем по формуле:
τ = |
l |
, |
(5.21) |
|
|||
W |
|||
|
жф |
|
|
где - время пребывания жидкой фазы в сепараторе, мин; l – длина сепаратора, м;
l = 8,5 м (паспортные данные);
Wжф – линейная скорость жидкой фазы в сепараторе, м/мин.
Линейную скорость жидкой фазы в сепараторе рассчитаем по формуле:
W = |
Vжф |
, |
(5.22) |
|
|||
жф |
0,5 ∙ S |
|
|
|
|
||
где Wжф – линейная скорость жидкой фазы в сепараторе, м/мин;
Vжф – объемный расход жидкой фазы, м3/мин;
S – площадь сечения сепаратора, м2;
S = 6,1 м2.
Объемный расход жидкой фазы рассчитаем по формуле
Консорциум « Н е д р а »
|
|
|
141 |
V = |
Gжф |
, |
(5.23) |
|
|||
жф |
ρж ∙ 60 |
|
|
|
|
||
где Vжф – объемный расход жидкой фазы, м3/мин;
Gжф– массовый расход жидкой фазы, кг/ч;
Gжф = 244737,5 кг/ч (см. табл. 2.20);
ρж – плотность жидкой фазы в сепараторе, кг/м3;
ρж = 1100 кг/м3
244737,5
Vжф = 1100 ∙ 60 = 3,7 м3/мин.
Рассчитываем линейную скорость жидкости
3,7
Wжф = 0,5 ∙ 6,1 = 1,2 м/мин.
Рассчитываем время пребывания жидкой фазы в сепараторе
8,5 τ = 1,2 = 7,1 мин.
Вывод: время пребывания жидкой фазы в сепараторе τ=7,1 мин, Wфак=0,072 м/с < Wдоп=0,46 м/с, условия эксплуатации сепаратора обеспечивают получение газовой и жидкой фаз необходимого качества.
Консорциум « Н е д р а »
142
5.2 Технологический расчет отстойника
Технологический расчет отстойника. Выбираем отстойник который расположен на УПСВ Софинско-Дзержинская.
Сначала продукция поступает в сепаратор, потом в сепаратор.
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку.
Исходные данные представлены в таблице 5.5.
Таблица 5.5.
|
Исходные данные для расчета отстойника |
|
|
Характеристика |
Значения |
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 244737,5 кг/ч = 5873,7 т/сут |
2. |
Длина отстойника |
L = 19,8 м |
3. |
Радиус отстойника |
Rв = 1,5 м |
4. |
Высота водяной подушки |
h1 = 1,25 м |
5. |
Максимальный взлив |
h2 = 1 м |
6. |
Минимальный взлив |
h3 = 0,3 м |
7. |
Объемная доля дисперсной фазы до отстоя |
φн = 0,82,6 |
8. |
Объемная доля дисперсной фазы после отстоя |
φк = 0,02 |
9. |
Плотность дисперсной среды |
ρс = 1192 кг/ м3 |
10. Плотность дисперсной фазы |
ρф = 811 кг/ м3 |
|
11. Вязкость дисперсной среды |
μс = 1,1 ∙ 10−3 Па ∙ с |
|
Сборочный чертеж отстойника представлен на рисунке 5.2.
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости:
Консорциум « Н е д р а »
143
−за время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
−за время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
− за время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее линейная скорость изменяется как вдоль
аппарата, так и по его высоте.
Консорциум « Н е д р а »
Рисунок 5.2 – Сборочный чертеж отстойника
Консорциум « Н е д р а »
144