8.3. Показатели работы сепараторов

Работа сепаратора любого типа характеризуется тремя показателями.

1. Степень разгазирования нефти или её усадка. Кроме формулы для расчёта усадки нефти, приведённой в разделе 1.4, степень разгазирования нефти определяется двумя показателями:

где и - соответственно массовый расход нефти до и после сепаратора;

и - соответственно массовый расход газа до и после сепаратора.

В герметизированных системах при любых режимах работы сепаратора выполняется условие:

2. Степень уноса жидкости (нефти) с уходящим газом из сепаратора:

где V_Ж – объёмный расход жидкости, уносимой потоком газа из сепаратора;

V_Г – объёмный расход газа на выходе из сепаратора при рабочих условиях.

3. Степень уноса газа с уходящей жидкостью (нефтью) из сепаратора:

где V_Г – объёмный расход газа, уносимый с нефтью из сепаратора при рабочих условиях;

V_Ж – объёмный расход жидкости на выходе из сепаратора.

Чем меньше значение К_Ж и К_Г, тем эффективнее работа сепаратора. Кроме этого, технически совершенным будет тот сепаратор, который имеет большую производительность с минимально необходимыми затратами металла на его изготовление.

Степень технического совершенства сепаратора характеризуется тремя показателями:

1. Минимальный диаметр капель жидкости, задерживаемых в сепараторе;

2. Максимально допустимая величина средней скорости газового потока в сепараторе;

3. Время пребывания жидкости в сепараторе, за которое происходит необходимое разделение свободного газа от жидкости.

При расчётах и проектировании газонефтяных сепараторов рекомендуется принимать К_Ж ≤ 10^-8 и К_Г ≤ 0,2. Это значит, что унос жидкости не должен превышать 10 мл на 1000 м³ газа, а унос газа – не более 200 л на 1 м³ жидкости.

Величина К_Г зависит от многих факторов, главными из которых являются: вязкость и плотность нефти, способность нефти к вспениванию, время задержки жидкости в сепараторе. Для невспенивающихся и маловязких нефтей время пребывания их в сепараторе рекомендуется принимать равным от 2 до 3 мин, для вспенивающихся и вязких нефтей – от 5 до 20 мин. Маловязкими считаются нефти с вязкостью около 5∙10^-3 Па∙с (5 сП), а вязкими – свыше 15∙10^-3 Па∙с (15 сП).

Самым эффективным и технически совершенным сепаратором является такой, из которого не выносится капельная жидкость и пузырьки газа, при этом время задержки нефти в сепараторе и расход металла на его изготовление должны быть минимальными. Кроме этого, в таком сепараторе должно устанавливаться фазовое равновесие между газом и нефтью.

При разделении нефти и газа в сепараторе следует стремиться к тому, чтобы создавать большую поверхность контакта между фазами, так как это существенно сокращает время для достижения равновесного состояния системы при данных температуре и давлении.

8.4. Технологический расчёт сепаратора

Технологический расчёт сепаратора при выполнении курсового или дипломного проектирования состоит из двух стадий: расчёт материального баланса процесса сепарации, выбор типа сепаратора и расчёт необходимого их количества.