Магистратура / ПР / ПР2_Чижова АВ_2ДМ52

ФИО: Чижова Анастасия Васильевна	Технология промысловой подготовки нефти
Практическая работа 2	Технологический расчет отстойника

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Ф едеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки 18.03.01 «Химическая технология»

Образовательная программа «Технология подготовки и переработки нефти и газа»

ОТЧЕТ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

Название работы

Технологический расчет отстойника

По дисциплине

Технология промысловой подготовки нефти и газа

Студент

Группа	ФИО	Подпись	Дата
2ДМ52	Чижова Анастасия Васильевна

Руководитель

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

Томск – 2026 г.

Технологический расчет отстойника.

Целью расчета является определение основных размеров отстойника и необходимого количества аппаратов для обеспечения заданной производительности и степени разделения эмульсии на нефть и воду.

Исходные данные

Исходные данные
Массовая доля нефти в поступающей эмульсии	0,69	доли
Массовая доля воды в поступающей нефти	0,31	доли
Содержание воды в нефти товарной	0,005	доли
Содержание нефти в воде подтоварной	0,001	доли
Плотность эмульсии	860	кг/м3
Кинематическая вязкость эмульсии	5	сСт
Кинематическая вязкость эмульсии	0,000005	м2/с
Динамическая вязкость эмульсии	0,0043	Па·с

Диаметр отстойника

Часть поперечного сечения отстойника постоянно занята слоем воды (водяной подушкой) и для прохода эмульсии используется только часть поперечного сечения аппарата. Поэтому в расчете необходимо использовать эквивалентный диаметр Dэкв.

Значение минимального эквивалентного диаметра для прохода эмульсии определяется по формуле:

Установлено, что эквивалентный диаметр связан с диаметром отстойника D следующим выражением:

где f(ε) – функция относительной высоты водяной подушки в зоне отстоя:

где ε – относительная высота водяной подушки в отстойнике:

где hв – высота водяной подушки, м;

R – радиус отстойника, м.

Тогда минимальный диаметр отстойника (для обеспечения ламинарного режима):

Установлено, что пропускная способность отстойника максимальна при относительной высоте водяной подушки ε = 0,46.

Максимальный диаметр стандартного отстойника составляет D = 3,4 м. Если по расчетам минимальный диаметр получился более 3,4 м, следовательно, один отстойник не сможет обеспечить ламинарный режим движения эмульсии. В таком случае необходимо снизить нагрузку на один аппарат Vвх, т.е. установить два отстойника или более, соединенных параллельно.

Длина отстойника

Необходимую длину отстойника определяют из условия, что время пребывания эмульсии в аппарате τ должно быть не меньше времени осаждения капель воды τ_ос. Время пребывания эмульсии в аппарате:

где L – длина зоны отстоя в аппарате, м;

𝜔𝑐р – средняя горизонтальная скорость движения эмульсии в аппарате, м/с.

Средняя скорость эмульсии определяется как среднее арифметическое между скоростями эмульсии на входе в отстойник и на выходе из него:

где Vвх и Vвых – объемный расход эмульсии на входе и выходе, м3/с.

Необходимое время осаждения капель воды в отстойнике:

где hос – высота зоны осаждения или зоны отстоя, м;

𝜔ос – скорость стесненного осаждения капель воды в зоне отстоя, м/с.

Скорость стесненного осаждения капель воды рассчитывается по формуле:

где В – доля обводненности эмульсии;

𝜔о – скорость свободного осаждения капель воды, м/с. Определяется по уравнению Стокса:

где d – средний диаметр капель воды в эмульсии, м.

ρв и ρн – плотность воды и нефти соответственно, кг/м3;

μн – динамическая вязкость нефти, Па·с.

Высота зоны отстоя или зоны осаждения:

Тогда минимальная длина (м) отстойника для обеспечения необходимого времени осаждения капель воды будет равна:

Данная формула позволяет рассчитать длину зоны отстоя. Полная же длина отстойника Lобщ определяется как сумма длины зоны отстоя L и конструктивной длины секций ввода и вывода эмульсии Lк.

Полученную расчетом длину отстойника сравнивают с длиной стандартного аппарата. Если расчетная величина больше, то условия осаждения капель воды не будут обеспечены. В этом случае необходимо принять к установке два отстойника или более, соединенных параллельно.

Пропускная способность отстойника

После расчета минимального диаметра и длины аппарата и определения необходимого количества параллельно работающих стандартных отстойников, производится проверка пропускной способности одного аппарата. Отстойник должен обеспечить ламинарный режим движения эмульсии на входе в аппарат:

Тогда максимальный допустимый объемный расход эмульсии на входе в отстойник (м3/с):

Для стандартного аппарата диаметром D = 3,4 м эквивалентный диаметр равен Dэкв = 3,09 м. В этом случае допустимый расход эмульсии на входе в отстойник составляет (м3/с):

Полученное значение должно быть не больше нагрузки на один аппарат, исходя из принятого количества отстойников.

Решение:

1. Максимальный объемный расход эмульсии при максимальном стандартном диаметре отстойника (D = 3,4 м) на входе в аппарат равен:

2. Минимальный диаметр отстойника (для обеспечения ламинарного режима) при относительной высоте водяной подушки 0,46:

Минимальный диаметр получился выше стандартного, равного 3,4 м. Следовательно, один отстойник не сможет обеспечить ламинарный режим движения эмульсии. В таком случае необходимо снизить нагрузку на один аппарат , т.е. установить два отстойника или более, соединенных параллельно.

Допустим, что расход будет распределятся в аппараты в пропорции 1:1 ( , тогда:

Полученный диаметр ниже 3,4 м. Следовательно, для обеспечения ламинарного режима движения эмульсии необходимо предусмотреть два отстойника.

3. Минимальная длина отстойника для обеспечения необходимого времени осаждения капель воды равна:

4. Проверка пропускной способности одного аппарата: