1.4.4 Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу

В сепараторах, работающих на гравитационном принципе, осаждение капельной жидкости из газового потока происходит под действием силы тяжести. Высокая степень очистки газа от капельной жидкости и твердой взвеси происходит в тех случаях, когда расчетная скорость движения газового потока в сепараторе меньше скорости осаждения жидких и твердых частиц, движущихся под действием силы тяжести в потоке газа, т.е.
wг  w,
где wг - скорость восходящего газового потока в установке при данных термодинамических условиях сепарации, м/с;

w - средняя скорость оседания капельной жидкости или твердой взвеси в газовом потоке, м/с.

Скорость восходящего потока газа в вертикальном сепараторе с учетом давления и температуры сепарации можно вычислить, зная величину объемного расхода газа и диаметра установки:
,
где V0 - объемный расход газа при нормальных условиях

(Р0 = 0,1013 МПа и Т0 = 273 К), м3/сут;


площадь сечения сепаратора, м2;

D - диаметр сепаратора, м;

Р - давление сепарации, МПа;

Т - температура сепарации, К;

z - коэффициент сверхсжимаемости, учитывающий отклонение свойств реального газа от идеального;

86400 - количество секунд в сутках.

Сделав численные преобразования формулы (1.6) можно записать:

При расчете скорости оседания капельной жидкости или твердой частицы в газовом потоке принимаются следующие допущения:

1. 
   частица имеет шарообразную форму;
   
2. 
   движение газа установившееся, т.е. скорость восходящего потока газа в любой точке сепаратора постоянная;
   
3. 
   движение частиц в потоке газа свободное, т.е. они не сталкиваются друг с другом;
   

Исходя из вышеуказанных допущений, скорость оседания частицы шарообразной формы можно определить по формуле Стокса:

где w - скорость оседания частицы в потоке газа, м/с; d - расчетный диаметр частицы, м; ж и г - соответственно плотность жидкости и плотность

---

газа при давлении и температуре сепарации; g - ускорение свободного падения, м2/с; г - динамическая вязкость газа при давлении и температуре сепарации, Па с.

В некоторых случаях необходимо использовать кинематическую вязкость газа, тогда формула (1.8) примет вид:
,
где г - кинематическая вязкость газа при давлении и температуре сепарации, м2/с.

В практических расчетах принимается
w =1,2 wг
сделав численное преобразование, получим:
или
Используя эту формулу, можно рассчитать пропускную способность по газу с гарантией, что все жидкие и твердые частицы газожидкостной смеси осядут в накопительной секции установки.

Расчет вертикального гравитационного сепаратора по жидкости

Контроль пропускной способности сепараторов по жидкости (нефти) вызывается необходимостью сведения к нулю пузырьков газа, увлекаемых из сепаратора нефтью. В общем случае количество пузырьков газа, увлекаемых жидкостью, зависит от следующих факторов:

1. 
   вязкости жидкости;
   
2. 
   давления в сепарационной установке;
   
3. 
   скорости подъема уровня жидкости в сепараторе.
   

Расчет сепарационных установок по жидкости сводится к тому, чтобы получить скорость подъема уровня жидкости wж меньше скорости всплывания газовых пузырьков wг,
т.е. wж wг.
Скорость всплывания пузырьков газа в жидкости обычно определяется по формуле Стокса:
, м/с ,

где dг - расчетный диаметр пузырьков газа, всплывающих в жидкости, м; остальные обозначения те же, что и в предыдущем расчете.

Плотность газа в условиях сепарации определим по формуле:

,
где о - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3[4].

Скорость подъема уровня жидкости в сепараторе зависит от объемного

дебита qж и площади поперечного сечения сепаратора F, а именно:

---

W_ж =
Учитывая соотношение (1.13), можно записать:
W_ж = <

откуда


после численных преобразований окончательно получим:



Исходные данные для расчета

Объемный дебит нефти составляет q_н=350 м³/сут

Газовый фактор Г = 78 м³/м³

Плотность нефти ρН=860 кг/м3

Плотность газа в н.у. ρ0=1,21 кг/м3

Вязкость нефти μ_н=50 мПа·с

Вязкость газа μ_г=10 мкПа·с

Диаметр вертикального сепаратора D=0,8м

Давление в сепараторе Р=0,6мПа

Температура Т=295К

Газонефтяная смесь со средним диаметром капелек нефти dH=25мкм и вязкостью μН=12мПа·с

Коэффициент сверхсжимаемости для данных условий z=0,98

Определить: скорость осаждения капелек нефти в потоке газа, скорость подъема уровня жидкости в сепараторе, пропускную способность установки по газу и по жидкости, диаметр газовых пузырьков, всплывающих в жидкости

Решение:

1) Произведем проверку выбранного сепаратора на пропускную способность по газу при условии полного осаждения капелек нефти в потоке газа, для чего вначале необходимо определить плотность газа при условиях сепарации по формуле:


2) Скорость оседания капелек нефти в потоке газа определяют по формуле Стокса :


3) Скорость восходящего потока газа определяется из условия:


4) суточная производительность по газу сепаратора заданного диаметра составит по формуле:


т.е. заданный тип сепаратора обеспечивает производительность сепаратора по газу.

Решение:

Расчет сепаратора по жидкости заключается в проверке пропускной способности при условии полного всплывания газовых пузырьков в поднимающемся уровне жидкости.

1) Вначале определяем скорость подъема жидкости в сепараторе согласно формуле:


2) пользуясь основным условием работы сепаратора

---

, определяем скорость всплывания газового пузырька в жидкости


3) по формуле Стокса определяем диаметр газового пузырька:
м
4) Проверку на пропускную способность по жидкости производим с учетом размера всплывающих пузырьков газа:

что удовлетворяет заданному объему жидкости (350 м3/сут).

---

Смотрите также файлы

• Исмайлова Алёна Валериевна мкоу песковская школа 1 кейс открытое пространство.docx

• Пенсии за выслугу лет право социального обеспечения.pdf

• Вопрос 1 Как происходит заключение договора страхования Ответ.docx

• Факультет педагогики п психологии.docx

• Буллинг намеренное преследование жертвы, одного из членов коллектива другими.docx