Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.04.01 «Химическая технология»

Образовательная программа «Химическая инженерия»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4

Название работы

Исследование процесса сепарирования нефтепродуктов гравитационным методом

По дисциплине

Современные химические технологии

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата

Руководитель

Должность	ФИО	Ученая степень, звание	Подпись	Дата
Доцент	Попок Е.В.	к.т.н.

Томск – 2025 г.

Цель работы: Исследование процесса сепарации нефти гравитационным методом и определение эффективности процесса.

Задачи:

1. Ознакомление с устройством сепаратора.

2. Изучение принципа разделения гравитационным методом.

Описание лабораторного стенда

Принципиальная схема лабораторного стенда представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Принципиальная схема лабораторного стенда: TS – датчик температуры, ⁰С; PS – датчик давления, кПа; FIS – расходомер, л/мин.

Блок управления:

Сеть 220В – включение электропитания стенда;

ВК1 – включение насоса НЦ1;

ВК2 – включение насоса НЦ2;

ВК3 – включение насоса НЦ3;

ВК4 – включение компрессора КВ;

ВК5 – включение нагрева воды в баке БВ.

Перемешивание компонентов в емкости ЕН осуществляется с помощью насоса НЦ3.

Гидравлический отстойник ГО используется для более полного разделения компонентов после технологических аппаратов – СГ и Гц. Для разделения фаз в аппарате предусмотрена передвижная трубка (показана стрелками, рисунок 1). Чтобы отрегулировать трубку по границе раздела фаз необходимо отпустить стопорную гайку, переместить трубку и подтянуть гайку.

Теоретическая часть

Под стабилизацией нефти следует понимать извлечение легких углеводородов, которые при нормальных условиях являются газообразными, для дальнейшего их использования в нефтехимической промышленности. Существуют два различных метода стабилизации нефти – сепарация и ректификация.

Сепарация – отделение от нефти легких углеводородов и сопутствующих газов однократным или многократным испарением путем снижения давления.

Для стабилизации нефти на промыслах используют в основном метод сепарации. Сосуд, в котором происходит отделение газа от нефти, называют сепаратором. В сепарационных установках происходит и частичное отделение воды от нефти.

Классификация сепараторов

Применяемые сепараторы можно условно разделить на следующие основные типы:

1. По принципу действия – гравитационные, центробежные (гидроциклонные), ультразвуковые, жалюзийные и др.

2. По геометрической форме и положению в пространстве – сферические, цилиндрические, вертикальные, горизонтальные и наклонные.

3. По рабочему давлению – высокого (более 2,5 МПа), среднего (0,6–2,5 МПа) и низкого (0–0,6 МПа) давления, вакуумные.

4. По назначению – замерные и рабочие.

5. По месту положения в системе сбора – первой, второй и концевой ступеней сепарации.

Эффективность работы сепараторов

Эффективность работы сепараторов характеризуется:

• Уносом жидкости – количеством жидкости, уносимой газом (г/м³);

• Захватом газа – количеством газа, оставшегося в нефти после сепарации (м³/т).

Чем ниже эти показатели, тем более эффективна работа аппарата.

Коэффициенты уноса жидкости и захвата газа определяют по формулам:

где ‒ объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа, м³/ч;

‒ объемный расход окклюдированного газа, уносимого потоком жидкости, м³/ч;

‒ объемный расход газа на выходе из сепаратора, м³/ч;

‒ объемный расход жидкости на выходе из сепаратора, при рабочих температуре и давлении, м³/ч.

При комплексной подготовке необходимо поступающую на обработку продукцию разделить на три компонента: нефть, газ и воду. С этой целью используется концевая совмещенная сепарационная установка (КССУ). КССУ изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 ‒ Автоматизированная концевая совмещенная сепарационная установка: 1 ‒ сепаратор, 2 ‒ брызгоулавитель, 3 ‒ счетчик газа, 4 ‒ отвод нефти, 5 ‒ распределитель, 6 ‒ смеситель, 7 ‒ счетчик жидкости; 8 ‒ насадка; 9 ‒ регулятор уровня.

КССУ перегородкой разделена на два отсека: сепарационный 1 и отстойный 2 (рисунок 3). Большая часть газа отделяется в сепарационном отделе. Наклонная плоскость 3 позволяет интенсифицировать отделение газа от жидкости. В отстойном отделе происходит расслоение эмульсии на нефть и воду. Газ из обоих отсеков через регулятор давления 4 направляется на ГПЗ. Необходимое давление газа и, следовательно, давление в сепараторе поддерживается регулятором давления.

Рисунок 3 ‒ Схема КССУ: 1 ‒ сепарационный отсек, 2 ‒ отстойный отсек, 3 ‒ наклонная плоскость, 4 ‒ регулятор давления «после себя», 5 ‒ каплеобразователь, 6 ‒ распылитель эмульсии, 7 ‒ сборник воды.

Жидкость из сепарационного отсека в трубчатом каплеобразователе 5 смешивается с подогретой водой из отстойника установки подготовки нефти и, благодаря турбулентности потока, повышению температуры и деэмульсатору, происходит укрупнение капель воды. В отстойном отсеке эмульсия расслаивается, нефть направляется на УПН, а вода ‒ на подготовку для закачки в пласт.

Для создания благоприятных условий для расслоения и исключения перемешивания, эмульсия вводится в отстойный отсек через распылитель 6, а вода отводится через сборник 7. Распылитель и сборник представляют собой горизонтальные трубы с отверстиями в горизонтальной плоскости.

Благодаря преимуществам, указанным выше, в настоящее время в основном используются горизонтальные сепараторы. Промышленные сепараторы имеют диаметр 1,4 – 3,0 м и длину 6 – 12 метров.