Проектування та експлуатація Семиренківського газоконденсатного родовища (стр. 7 из 9)

Сепарація відбувається під дією різноманітних сил: гравітації (тяжіння), відцентрових, інерційних; при ударах та прилипанні частинок до твердих поверхонь; при проходженні потоку крізь відбійники, сітки, фільтри.

В залежності від основної діючої сили сепаратори діляться на гравітаційні, відцентрові, інерційні, з насадками та фільтроелементами.

Як правило, в одному сепараторі прагнуть використовувати дію декількох сил, тобто конструюють багатофункціональні апарати.

Найбільше розповсюдження отримали сепаратори комбінованого типу. В них використовуються всі три принципу дії: гравітаційний (розділення потоку речовини під дією сили тяжіння), інерційний (основано на різниці інерції речовин, що розділяються), адгезіонні (основані на здатності рідких і змочених частинок прилипати до поверхні твердих тіл).

Конструктивно сепаратори виготовляють горизонтальні, вертикальні, циліндричні і кульові. В курсовому проекті наведений вертикальний сепаратор. Очищений газ входить в середню частину вертикального сепаратора тангенсіально. В результаті відбувається обертання потоку і більш щільні, ніж газ, частинки прижимаються до стінок апарату і стікають по них в нижню частину сепаратора.

Газ, проходячи повз коловий зазор внутрішнього циліндра, направляється через його центральну частину в осаджувальну камеру, що працює по гравітаційному принципу (на частинку, яка рухається в осаджувальній камері, діють дві протилежно спрямовані сили: тяжіння G та виносу потоком газу F. При рівності цех сил частинка знаходиться в підвішеному стані (якби невагома). Для осадження частинки на дно сепаратора в збірник рідини необхідно щоб G›F.

Теоретично можна визначити швидкість газу в осаджувальній камері, при якій сепаруються частинки заданого діаметру. В промисловій практиці прийнята швидкість газу 0,1 м/с, при якій осаджуються частинки розміром 0,3 мм та більші. Для осадження більш мілких частинок необхідно значно зменшити швидкість газу, та відповідно, пропускну спроможність газосепаратора).

В верхній частині сепаратора знаходиться жалюзійна насадка — це набір пластин різноманітної конфігурації. Жалюзі виготовляють з нержавіючої сталі, зазвичай в гофрованому стані. В криволінійних каналах жалюзійної секції змінюється напрям руху газу.

Краплі рідини та тверді частинки під дією сил інерції та молекулярного тертя осаджуються на поверхні жалюзі та утворюють тонку, стікаючу до низу плівку. Швидкість газу повинна бути такою, щоб потоком газу не зривалася плівка, яка стікає з поверхні жалюзі. Цю швидкість розраховують або встановлюють експериментально. Від неї залежить пропускна здатність жалюзійних насадок.

Вертикальні сепаратори займають менше місця, ніж горизонтальні, але складніші в монтажі і обслуговуванні. На практиці більш розповсюдженні вертикальні сепаратори.

Основні технологічні показники сепараторів характеризуються ефективністю сепарації:

і коефіцієнтом зносу рідини:

де

- маса рідини на вході в сепаратор, кг; - маса рідини на виході із сепаратора, кг; - витрата маси газу в кг. Кращі сепаратори мають ефективність 98-99%, а коефіцієнт зносу 0,1-0,01%.

2.3.2 Визначити пропускну здатність сепаратора і кількість сепараторів

Вихідні дані: Р1=6 МПа; t=18ºC; Q=900 тис.м³/добу; ρ=0,62 кг/м³ (значення відносної густини газу беремо з пункту 2.2.2)

У сепараторах по газу швидкість охолодження крапель рідини у потоці газу повинна задовольняти наступній нерівності:

Vг<Vр

Vг – швидкість потоку газу, м/с;

Vр – швидкість осадження крапель рідини в газі, м/с;

Vг=0,1 м/с

Vр=1,3·Vг=1,3·0,1=0,13 м/с;

Визначаємо пропускну здатність сепаратора по газу.

(2.3.1)

Р1, Р0 – відповідно тиск в сепараторі і тиск при нормальних умовах;

Р0=0,1 МПа;

Т1, Т0 – відповідно температура в сепараторі і температура при н. у.

Т0=273 К;

F – площа поперечного перерізу вертикального сепаратора;

z – коефіцієнт надстисливості газу;

(2.3.2)

Сепаратори приймаються з максимальним діаметром 1,6 м. Приймаємо для розрахунку діаметр сепаратора 1,6; 1,4; 1,2; 1 м.

;

;

;

;

Визначаємо добову пропускну здатність кожного діаметра сепаратора:

По результатам обчислення вибираємо необхідну кількість сепараторів для забезпечення заданої витрати газу:

(2.3.3)

Висновок: за даними розрахунків обираємо один сепаратор з діаметром 1,6 м і пропускною здатністю по газу – 934 тис. куб. м /добу.

2.4 Визначити точку початку гідратоутворення

Вихідні дані: Р1=8,9 МПа; Р2=7,1 МПа; tп=42ºC; tк=t0=20ºC; ρ=0,62 кг/м³ (значення відносної густини газу беремо з пункту 2.2.2); k=1,89 Вт/ м² ,Dз=640 мм; δст=10мм; L=20 км; q=850 тис. м³/добу; M=17,966 кг/кмоль.(значення середньої молекулярної маси газової суміші, беремо з пункту 2.2.2).

Середньокритичний тиск:

МПа,

Середньокритична температура:

К

Середньокритична густина:

кг/м³

Коефіцієнт надстисливості газу z визначають при середньому тиску Рср і при середній температурі Тср по довжині трубопроводу

Коефіцієнт надтисливості газу при Р_ср і Т_ср

Фактор ацентричності

Густина газу ρ_г(Р,Т) (кг/м³) залежить від тиску Р (МПа) і температури Т (К) і визначається наступною формулою:

, ( 2.4.1 )

де 1,205 кг/м³ – густина повітря при стандартних умовах (Р_ат=0.1013МПа, Т_ст=293К);

z(Р,Т) – значення коефіцієнту надстисливості газу при Р (МПа) і Т (К).

Приведена густина газу ρ_пр при даних Р (МПа) і Т (К)

Якщо 0,3<ρ_пр

2то:

В’язкість газу μ_ат(Т) (мПа·с) при атмосферному тиску Р_ат і температурі Т (К)

В’язкість газу при даних Р і Т

Коефіцієнт Джоуля-Томпсона:

Молярна теплоємкість газу

при ізобарному процесі розраховують по формулі Гухмана Л.М. і Нагарєвой Т.В.:

Масова теплоємкість газу

:

Визначаємо внутрішній діаметр трубопроводу:

Критерій Рейнольдса Re виражає співвідношення динамічних сил до в'язкісних сил і визначається по такій формулі:

(2.4.2)

де, μ - динамічна в’язкість рідини, Па∙с;

-густина газу при н.у.(береться з пункту 2.2.2)

Re > 2320 - турбулентний рух

Число Рейнольдса перехідне: