НГПО. Электродегидратора
 Скачать 1.11 Mb.
|
3.1 Исходные данные оценочных характеристик аппаратаПервым из расчетов произведем расчет материального баланса. Рассматриваем вариант с одним аппаратом подготовки нефти, следовательно при большей добычи количество аппаратов следует увеличить. Для составления материального баланса электродегидратора необходимо знать время работы оборудования в году. Установка периодически должна подвергаться ремонту, для проведения которого она прекращает свою работу, и, следовательно, время ее работы будет меньше 365 дней. Время работы оборудования с учетом времени простоя и ремонта определяется как: Т= Тг – Трем – Тпр (3.1) где 𝑇г − число дней в году, дней; 𝑇рем − время, необходимое на ремонт, дней; 𝑇пр − время простоя, дней. Принимаем согласно положению о планово-предупредительных ремонтах, 𝑇рем = 10 дней, 𝑇пр = 5 дней. Следовательно, время работы оборудования будет равно: Т= 365 − 10 − 5 = 350 дней = 8400 ч. Таб. 3.1 – Исходные данные для расчета материального баланса
В аппарат поступает жидкость в количестве: Qн = 87541 кг/час, в том числе: нефть – 0,9495*Qн = 0,9495*87541 = 83120,1795 кг/ч; вода – 0,0505*Qн = 0,0505*87541 = 4420,8205 кг/ч; После процесса обессоливания и окончательного обезвоживания состав потока на выходе из аппарата должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 51858-2002. Примем: товарная нефть: вода – 0,5 %; нефть – 99,5%; пластовая вода: нефть – 0,1%; вода – 99,9%. Принимаем: н 1 Q ап = Н – количество товарной нефти из аппарата, кг/ч; Qвап = В1 – количество пластовой воды из аппарата, кг/ч. Составим систему уравнений: 0,9495* Qн = 0,995* Н1 + 0,001* В1 (3.2) 0,0505* Qн = 0,999* В1 + 0,005* Н1 (3.3) где Н1 – количество товарной нефти из аппарата, кг/ч; В1 – количество пластовой воды из аппарата, кг/ч. Qн – количество жидкости на входе в аппарат, кг/ч. Решая эту систему, получаем: Н1 = 83533,84 кг/ч. В1 = 4007,16 кг/ч. Таким образом, получили следующее массовое распределение потоков на выходе из аппарата: товарная нефть Qнап = 83533,84 кг/ч, в том числе: нефть – 0,995*Qнап = 0,995*83533,84 = 83116,17 кг/ч; вода – 0,005* Qнап = 0,005*83533,84 = 417,669 кг/ч; пластовая вода Qвап = 4007,16 кг/ч, в том числе: вода – 0,999* Qвап = 0,999*4007,16 = 4003,152 кг/ч; нефть – 0,001* Qвап = 0,001*4007,16 = 4,007 кг/ч. Расчет материального баланса аппарата выполнен правильно, при соблюдении равенства: ƩQiдо ап = ƩQiпосле ап (3.4) Где, ƩQiдо ап – сумма расхода всех жидкостей на входе в аппарат, кг/ч; ƩQiпосле ап – сумма расхода жидкостей на выходе из аппарата, кг/ч ƩQiдо ап = Qн = 87541 кг/час; н н в ƩQiпосле ап = Q ап + Q ап (3.5) где Q ап – расход товарной нефти после аппарата; Qвап – расход воды из аппарата. ƩQiпосле ап = 83533,84 + 4007,16 = 87541 кг/час. Равенство из формулы 3.4 выполняется. Данные заносим в таблицу 3.2 Таб. 3.2 – Материальный баланс аппарата подготовки нефти Хитер Тритер на 700000 т/год по товарной нефти.
Дальнейшим расчетом у нас будет технологический расчет. Целью дальнейшего расчета является нахождение максимальной производительности аппарата и определение количества аппаратов. Таб. 3.2 – Исходные данные для расчета
Находим плотность эмульсии при 45 0С. эм 𝜌45 = 1/((0,95/ ρн) + (0,05/ ρв)) (3.6) эм где 𝜌45 – плотность эмульсии при 45 0С; ρн - плотность нефти при 45 0С; ρв - плотность воды при 45 0С. ρэм= 1/((0,95/828,218)+(0,05/1012,215))= 835,815 кг/м3. Найдем динамическую вязкость эмульсии при 45 0С: 45−20 lg 𝜇45 = lg 𝜇20 (lg 𝜇50)  lg 𝜇2030 (3.7) где 𝜇45 – динамическая вязкость эмульсии при 45 0С; 𝜇20 – динамическая вязкость эмульсии при 20 0С; 𝜇50 – динамическая вязкость эмульсии при 50 0С. lg(4.37 ∙ 10−3 ) 45−20 30  lg(9 ∙ 10−3) ∙ (lg(9.0 ∙ 10−3 ) ) 𝜇45 = 4,965 мПа ∙ с. Следующим действием определим кинематическую вязкость эмульсии: 𝜈45 𝜇45 𝜌 = 45 эм (3.8) где 𝜈45 – кинематическая вязкость эмульсии при 45 0С; 𝜈45 = 4,965 ∙ 10−3  835,815 = 5,940 ∙ 10−6 м2/с. Максимальная поверхность осаждения в выбранном аппарате составит: Ϝ = 𝑏 ∙ 𝑙 (3.9) где l– длина секции электродегидрации, м; b – длина хорды (ширина поверхности осаждения), м; F – максимальная поверхность осаждения, м2. bопределяется по уравнению:  𝑏 = 2 ∙ √𝑅2 − (𝑅 − ℎ)2 (3.10) где R– радиус аппарата, мм;ℎ - высота хорды, мм. b = 2 · 1431,08 = 2862 мм = 2,9 м. Подставляем в формулу 3.9, получаем: F = 2,9 · 12,0 = 34,8 м2. Предположим сто Re˂0.4, при таком значении критерия Рейнольдса скорость осаждения капель воды в неподвижной среде определяется по формуле Стокса: Uпок = d2 ∙ g ∙ (𝜌в − 𝜌н)/(18 ∙ Vн ∙ 𝜌н) (3.11) где g – ускорение свободного падения, м/с2; Uпок – скорость осаждения капель воды, м/с; d – наименьший диаметр осаждающихся капель воды, м; νн – вязкость нефти, м/с2. Uпок = (2,2 ∙ 10−4)2 ∙ 9,81 ∙ (1012,215 − 828,218)  (18 ∙ 5,94 ∙ 10−6 ∙ 828,218) = 0,00099 м/с
справедливо. Скорость движения нефти Uн в аппарате определяется по формуле: где hэ – высота слоя эмульсии, м; τ – время отстоя, ч. U = hэ н 𝜏 (3.13) hэ = 0,5·D – h1 (3.14) где h1 – расстояние от дна аппарата до поверхности раздела фаз, м; D – диаметр аппарата, м. Примем h1 – 1 м, а время отстоя τ – 1 час. Тогда: Uн = (0,5·3,048 – 1)/1 = 0,524 м/ч = 0,00015 м/с. Фактическая скорость осаждения капель воды в потоке поднимающейся нефти составит: Uфакт = Uпок – Uн (3.15) где Uфакт - фактическая скорость осаждения капель воды в потоке поднимающейся нефти, м/с. Uфакт = 0,00099 – 0,00015 = 0,00084 м/с. Максимальная производительность аппарата при данном режиме составит: Qмакс = Uфакт·F (3.16) где Qмакс – максимальная производительность аппарата, м3/час; F – максимальная поверхность осаждения, м2. Qмакс = 0,00084·34,8 = 0,029232 м3/с = 105,23 м3/час Необходимое число аппаратов определим по формуле: n = Qэм/ Qмакс (3.17) где n – количество аппаратов, шт; Qэм – производительность аппарата по эмульсии, м3/час. Производительность аппарата по эмульсии равна: Qэм = G/ρэм = 87541/835,815 = 104,74 м3/час. Подставляем данные в формулу 3.17: n = 104,74/ 105,23 = 0,995 шт. Округляем данные и получаем, что потребуется один аппарат подготовки нефти, чтобы справиться с данным количеством жидкости. [6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||