Сорочинско-Никольского месторождения
.pdf
121
Sр – сечение реального сепаратора, м2 .
Сечение реального сепаратора определяем по формуле
∙ 2
Sр = 4 р ,
Sр= 3,14∙32 = 7,1 м2 , 4
0,0998фак 0,5 · 7,1 = 0,0281 м/с
Фактический диаметр сепаратора равен dф =3 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
= |
l |
|
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:
V
WЖФ = 0,5ЖФS ,
Консорциум « Н е д р а »
122
где Wжф – линейная скорость жидкой фазы в сепараторе, м/мин;
Vжф – объемный расход жидкой фазы, м3/мин;
S – площадь сечения сепаратора, м2; S = 7,1 м2.
Объемный расход жидкой фазы рассчитаем по формуле
VЖФ = G ЖФ ,
ж 60
где Vжф – объемный расход жидкой фазы, м3/мин;
Gжф – массовый расход жидкой фазы, кг/ч;
Gжф = 195704 кг/ч (см. табл. 2.4);
ж – плотность жидкой фазы в сепараторе, кг/м3;
ж = 1082,7 кг/м3
V |
= |
195704 |
|
||
ЖФ |
|
1082 ,7 60 |
|
|
=
3,0
м3/мин.
рассчитываем линейную скорость жидкости
W |
= |
3,0 |
= 0,845 |
|
|
|
|||
ЖФ |
|
0,5 |
7,1 |
|
|
|
|
||
м/мин.
Рассчитываем время пребывания жидкой фазы в сепараторе
= 0,8458,5 = 10,06 мин.
Консорциум « Н е д р а »
123
Вывод: время пребывания жидкой фазы в сепараторе τ =10,06 мин., Wфак= 0,0281 м/с < Wдоп = 0,37 м/с, условия эксплуатации сепаратора обеспечивают получение газовой и жидкой фаз необходимого качества.
Консорциум « Н е д р а »
124
5.3 Механический расчет
Нефтегазоосепаратор предназначен для сепарации нефти и попутного газа в промысловых установках подготовки нефти к транспорту.
Условное (расчетное) давление в аппарате – 6 кгс/см2 (0,6 Мпа).
Расчетная температура стенки – +100С (373К).
Рабочая среда – газ. Характеристика среды взрывоопасная, высокотоксичная.
Максимальная производительность сепаратора 5000 тыс.нм3/год.
Рабочий объем аппарата – 180 м3. Номинальный – 200 м3.
Расчет обечайки, работающей под избыточным внутренним давлением:
Материал обечайки сталь 16ГС ГОСТ 5520-79;
Температура стенки расчетная 100 С;
D= 1600 мм - внутренний диаметр сосуда или аппарата;
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|
|
||
[σ ]= 160 МПа |
- допустимое напряжение при расчетной температуре; |
|
|
|
|
Кр=1,0 – коэффициент прочности продольного сварного шва;
Расчет:
Исполнительная толщина стенки обечайки: S≥ Sr+C
где C=2,8 мм - сумма прибавок к расчетной толщине стенки
Консорциум « Н е д р а »
125
Принимаем
С=С +С |
2 |
+С |
3 |
1 |
|
где |
С = 2 |
мм |
- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии; |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С = 0,8 мм |
- прибавка для компенсации минусового допуска; |
|||
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
С = 0 мм |
- прибавка технологическая. |
|||
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
С = 2 + 0,8 = 2,8 мм |
||||
Sr=8,04 мм
- расчетная толщина стенки обечайки;
Sr = |
P D |
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 σ p − P |
|
|
|||
Sr = |
1,6 1600 |
|
= 8,04 мм |
||
2 160 1−1,6 |
|||||
|
|
|
|||
Принимаем |
S=12 |
мм |
|||
|
|
|
|||
Допускаемое избыточное внутреннее давление:
P = |
2 σ |
P (S − C ) |
|
|
|
D + (S − C ) |
|
||||
|
|
||||
P = |
2 160 1 (12 − 2,8 ) |
= 1,829 МПа |
|||
1600 |
+ (12 − 2,8 ) |
||||
|
|
||||
Формулы применимы при выполнении условия:
S − C |
≤ 0,1 |
|
D |
||
|
Консорциум « Н е д р а »
126
12− 2,8 |
= 0,005 |
≤ 0,1 |
|
1600 |
|||
|
|
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80.
Расчет эллиптических днищ, работающих под избыточным внутренним давлением.
Днище по ГОСТ 6533-78, материал днища сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79, температура стенки расчетная 100 С.
D= 1600 мм - внутренний диаметр сосуда;
P=1,6 МПа |
- избыточное расчетное внутреннее давление; |
|||||
|
|
|
|
|
||
[σ ]= 160 МПа |
- допустимое напряжение при расчетной температуре; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
H= 400 мм |
- высота выпуклой части днища без учета цилиндрической части; |
|||||
|
|
|
|
|
||
R= 1600 мм |
- радиус кривизны в вершине днища равен: |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
D |
2 |
|
|
|
|
R = |
|
(5) |
|
|||
4 |
H |
|
||||
|
|
|
|
|||
где |
R=D |
- для эллиптических днищ с H = 0,25 D ; |
||||
|
|
|
||||
U=1,0 |
|
|
|
|
|
|
- коэффициент прочности сварного шва.
Расчет:
Исполнительная толщина стенки:
S1≥ S 1r +C
где |
S |
1r |
= 8,02 |
|
|
||
|
|
|
C=2,8 мм -
мм |
- расчетная толщина стенки днища; |
|
сумма прибавок к расчетной толщине стенки:
Консорциум « Н е д р а »
127
С=С +С |
2 |
+С |
3 |
1 |
|
где |
С = |
2 мм |
- прибавка к расчетной толщине обечайки для компенсации коррозии и эрозии; |
|||
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
С = 0,8 мм |
- прибавка для компенсации минусового допуска; |
|||||
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
С = 0 мм |
- прибавка технологическая. |
|||||
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
С = 2+ 0,8 = 2,8 мм |
|
|||||
S |
= |
|
P R |
|
|
|
|
σ − 0,5 P |
|||||
1r |
|
2 |
||||
|
|
|||||
S |
|
1,6 1600 |
|
= 8,02 мм |
||
|
|
|
|
|
||
1r |
2 1 160 − 0,5 1,6 |
|
||||
|
|
|||||
S |
8,02 + 2,8 = 10,82 мм |
|||||
1r |
|
|
|
|
|
|
Принимаем S1= 12 мм
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
|
2 |
(S −C) |
σ |
|
|
|
P = |
|
1 |
|
|
|
|
R+0,5 (S |
−C) |
|
|
|||
|
|
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
P = |
2 (12 − 2,8 ) 1 160 |
= 1,834 МПа |
||||
1600 + 0,5 |
(12 − |
2,8 ) |
||||
|
|
|||||
Формулы применимы при выполнении условия:
|
S |
− C |
|
|
0,002≤ |
1 |
|
≤ 0,1 |
|
D |
||||
|
|
|||
12 − 2,8 |
= 0,005< 0,1 |
|
1600 |
||
|
0,2≤ HD ≤ 0,5
400 |
= 0,25 < 0,5 |
|
1600 |
||
|
Консорциум « Н е д р а »
128
Расчет выполнен по ГОСТ 14249-80.
Вывод:
Максимальные нагрузки меньше предельно допустимых, условие прочности выполняется.
Консорциум « Н е д р а »
129
5.4 Технологический расчет отстойника
Отстойник стоит на УПСВ. Отделение воды в сепараторе не происходит, поэтому расход эмульсии примем 4696,9
т/сут.(Расчитано в материальном балансе сепаратора)
Точный расчет отстойника с подачей эмульсии под водяную подушку.
Исходные данные:
Характеристика |
Значения |
|
|
|
|
|||||
1. |
Реальный расход эмульсии |
Q = 4696,9 |
т / сут |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
Длина отстойника |
L = 19,8 м |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Радиус отстойника |
RB |
|
= 1,5 м |
|
|
|
|
||
4. |
Высота водяной подушки |
h1 |
= 1,25 м |
|
|
|
|
|||
5. |
Максимальный взлив |
h2 |
= 1м |
|
|
|
|
|||
6. |
Минимальный взлив |
h3 |
= 0,25 м |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. |
Объемная доля дисперсной среды до отстоя |
Н |
|
= 0,7 |
|
|
|
|
||
8. |
Объемная доля дисперсной среды после отстоя |
К |
|
= 0,08 |
|
|
|
|
||
9. |
Плотность дисперсной среды |
|
|
|
=1170кг / м |
3 |
||||
С |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Плотность дисперсной фазы |
Ф = 879 кг / м |
3 |
||||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11. Вязкость дисперсной среды |
|
|
|
|
=1,0 *10 |
−3 |
Па * с |
|||
С |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Чертеж отстойника представлен на рисунке 5.2
РАСЧЕТ:
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 »
130
1.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
2.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата,
так и по его высоте.
3.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее линейная скорость изменяется как
вдоль аппарата, так и по его высоте.
Такой сложный характер поведения реальной эмульсии в аппарате неизбежно требует ряда упрощений:
Консорциум « Н е д р а »