17. Определение пропускной способности и диаметра нефтегазовых сепараторов. Расчет гравитационных сепараторов по жидкости.

Эффективность процесса сепарации определяется степенью очистки газа от капельной жидкости и жидкости от газа, что характеризуется коэффициентом уноса жидкости потоком газа К_ж, и газа потоком жидкости К_г, а так же предельной средней скоростью газа в свободном сечении сепаратора и временем задержки жидкости в сепараторе. Коэффициент уноса жидкости о коэффициент уноса газа соответственно равны: К_ж=q_ж/Q_г, К_г=q_г/Q_ж, где q_ж - объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа из сепаратора; q_г - объемный расход остаточного газа, уносимого потоком жидкости из сепаратора; Q_ж-объемный расход жидкости на выходе из сепаратора; Q_г - объемный расход газа на выходе из сепаратора. Чем меньше К_ж и К_г при прочих равных условиях, тем совершеннее сепаратор. Однако уменьшение этих показателей обычно связано с усложнением конструкции сепаратора и увеличением его габаритных размеров. Поэтому очень высокая степень очистки газа и жидкости оказывает не всегда оправданной. Необходимо ориентироваться на требуемую степень очистки, которая зависит от конкретных условий сбора нефти и газа. Пропускная способность сепаратора по газу зависит от величины , которая в свою очередь определяется скоростью осаждения капель жидкости минимально заданного размера. Время пребывания существенно влияет на эффективность очистки как газа от капель жидкости, так и жидкости от газа. Средний диаметр пузырьков окклюдированного газа в потоке перед сепаратором:

,

где -число Вебера;

-число Рейнольдса;

-число Фруда;

-поверхностное натяжение на границе газ - дисперсионная среда; D-внутренний диаметр трубопроводада; -динамическая вязкость и плотность дисперсионной среды; w-средняя скорость течения. Пропускная способность сепаратора определяется:

,

диаметр сепаратора определяется:

Расчет гравитационных сепараторов по жидкости заключается или в определении необходимых размеров аппарата при заданной производительности или в определении пропускной способности сепаратора при известных его размерах. Необходимый объем заполняемый жидкостью у газовых сепараторов, определяется из соотношения: V_с = Q_ж/4, где V_с-объем, заполненный жидкостью; Q_ж-суточный объем обрабатываемой жидкости. Необходимое условие эффективного выделения газа из нефти: υ_ж< υ_г или t_ж> t_г , где υ_ж скорость потока жидкости из сепаратора; t_ж- время пребывания жидкости в сепараторе, t_г-время всплывания пузырьков газа из жидкости. Пропускная способность по жидкости: υ_ж= Q_ж/(86400F), или Q_ж<=86400Fw_г, где Q_ж- расход жидкости, F-площадь зеркала жидкости в сепараторе, w_г-скорость всплывания пузырьков газа в жидкости.

18. Определение пропускной способности и диаметра нефтегазовых сепараторов. Расчет циклонных сепараторов.

Эффективность процесса сепарации определяется степенью очистки газа от капельной жидкости и жидкости от газа, что характеризуется коэффициентом уноса жидкости потоком газа К_ж, и газа потоком жидкости К_г, а так же предельной средней скоростью газа в свободном сечении сепаратора и временем задержки жидкости в сепараторе. Коэффициент уноса жидкости о коэффициент уноса газа соответственно равны: К_ж=q_ж/Q_г, К_г=q_г/Q_ж, где q_ж - объемный расход капельной жидкости, уносимой потоком газа из сепаратора; q_г - объемный расход остаточного газа, уносимого потоком жидкости из сепаратора; Q_ж-объемный расход жидкости на выходе из сепаратора; Q_г - объемный расход газа на выходе из сепаратора. Чем меньше К_ж и К_г при прочих равных условиях, тем совершеннее сепаратор. Однако уменьшение этих показателей обычно связано с усложнением конструкции сепаратора и увеличением его габаритных размеров. Поэтому очень высокая степень очистки газа и жидкости оказывает не всегда оправданной. Необходимо ориентироваться на требуемую степень очистки, которая зависит от конкретных условий сбора нефти и газа. Пропускная способность сепаратора по газу зависит от величины , которая в свою очередь определяется скоростью осаждения капель жидкости минимально заданного размера. Время пребывания существенно влияет на эффективность очистки как газа от капель жидкости, так и жидкости от газа. Средний диаметр пузырьков окклюдированного газа в потоке перед сепаратором:

,

где -число Вебера;

-число Рейнольдса;

-число Фруда;

-поверхностное натяжение на границе газ - дисперсионная среда; D-внутренний диаметр трубопроводада; -динамическая вязкость и плотность дисперсионной среды; w-средняя скорость течения. Пропускная способность сепаратора определяется:

,

диаметр сепаратора определяется:

Теория расчета циклонов основана на предположении, что центробежная сила, действующая на частицу, равна силе сопротивления, которую оказывает газ, препятствующий ее движению в радиальном направлении. Скорость движения частиц в циклоне в зависимости от их размера определяют по формулам: для самых мелких частиц (диаметром менее 100 мкм):

,

для более крупных частиц _диаметром (100-800 мкм):

,

для самых крупных частиц (диаметром более 800мкм)

,

где r-расстояние в радиальном направлении от оси циклона до частицы; w-угловая скорость газа. Из данных формул следует, что скорость движения частиц в циклоне при прочих равных условиях зависит не только от их диаметра, но и от размера циклона. Диаметр циклонного сепаратора D при заданном расходе газа Q определяют по формуле:

,

где D-диаметр циклона, Q-расход газа при стандартных условиях, ρ_г-плотность газа при ст.условиях; Р_ср- абсолютно среднее давление в циклоне; Т-температура газа в циклоне; Z-коэффициент сжимаемости; ∆Р- потери давления в циклоне. Потери давления в циклоне определяется по формуле:

,

υ_г - скорость газа во входном патрубке; ρ_г-плотность газа в рабочих условиях; ξ –коэффициент сопротивления, отнесенный к входному сечению.