Задача 3.2
Пропускная способность по газу вертикального сепаратора диаметром 0.8 м равна 5*104 м3/сут. Установить, будет ли происходить оседание капель нефти диаметром 80 мкм в потоке газа, если давление в сепараторе 4 МПа, температура 300 К, плотность нефти 780 кг/м3, плотность газа ( при Н.У.) 1.20 кг/м3, вязкость газа в рабочих условиях 0.000012 Па*с (кг/м3), Z = 0.7.
Дано: D = 0.8 м, P = 4 МПа, T = 300 К, Z = 0.7, dн = 80 мкм; ρн = 780 кг/м3;
ρо = 1.20 кг/м3;
μг = 0.000012 Па*с;
Найти: Wн =?;
Решение:
Условием осаждения капель нефти является:
Wн > Wг
1. Определим скорость газа:
Wг
=
=
=
=
=
0.022
м/с
2. Определим скорость оседания частицы (капли нефти) по формуле Стокса:
Wн = ,
где
ρг
=
=
= 61.59
кг/м3
Wг
=
= 0.2088 м/с
Сравним скорость частицы и скорость газа:
Wн = 0.2088 м/с, Wг = 0.022 м/с, Wн / Wг = 9.49
Если условие Wн / Wг >= 1,2 не выполняется и частица нефти заданного диаметра не осаждается при данных параметрах режима сепаратора, то рассчитайте:
а) величину давления сепарации, при котором частица заданного диаметра будет осаждаться;
б) минимальный диаметр частицы, которая будет осаждаться в заданных условиях.
Задача 3.3
Через вертикальный сепаратор диаметром 0.9 м проходит нефть вязкостью 10*10-3 Па*с и плотностью 800 кг/м3 в количестве 200 т/сут. Определить скорость подъема уровня нефти в сепараторе (без учета времени, затрачиваемого на сброс) и диаметр пузырьков газа, которые поднимутся при этой скорости. В сепараторе поддерживается режим: давление 1.962 МПа , температура 300 К, плотность газа 21.8 кг/м3.
Дано: D = 0.9 м, μн = 10*10-3 Па*с, T = 300 К, Р = 1.962 МПа, ρн = 800 кг/м3, ρг = 21.8 кг/м3, G = 200 т/сут;
Найти: Wн =?, dг =?;
Решение:
Условием всплытия пузырьков газа:
Wн < Wг
1. Определяем скорость подъема уровня нефти:
Wн
=
=
=
= 0.00455 м/с
2. Скорость подъема пузырьков газа должна превышать скорость подъема уровня нефти в 1.2 раза. Отсюда:
Wг = 1.2 * Wн = 1.2 * 0.00455 = 0.00546 м/с
3. Диаметр пузырьков газа, которые поднимутся при данной скорости подъема уровня нефти, рассчитываем из формулы Стокса:
dг
=
=
= 3.59 * 10 -4
(м) = 0.36 (мм)
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Задача 3.1
При прохождении нефтегазовой смеси через штуцер в сепараторе образуются капли нефти диаметром d мкм. Смесь находится под давлением P МПа при T0К. Найти скорость осаждения капель нефти и определить пропускную способность вертикального гравитационного сепаратора по газу, если его диаметр D. Известны плотность нефти, плотность газа и его вязкость, коэффициент сверхсжимаемости.
Задания по вариантам приведены в таблице 3.1.
Задача 3.2
Известна пропускная способность по газу вертикального сепаратора, его диаметр, давление и температура в аппарате. Установить, будет ли происходить оседание капель нефти определенного диаметра и плотности в потоке газа известной плотности и вязкости.
Задания по вариантам приведены в таблице 3.2.
Задача 3.3
Через вертикальный сепаратор определенного диаметра проходит нефть с известной вязкостью и плотностью в количестве G . Определить скорость подъема уровня нефти в сепараторе (без учета времени, затрачиваемого на сброс) и диаметр пузырьков газа, которые поднимутся при этой скорости. В сепараторе поддерживается определенное давление, температура и известна плотность газа при условиях сепарации .
Задания по вариантам приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.1
Параметр |
Варианты |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Давление сепарации, МПа |
0,70 |
0,35 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,20 |
0,24 |
0,15 |
0,71 |
0,34 |
0,51 |
0,62 |
0,44 |
Температура сепарации, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
40 |
24 |
28 |
18 |
26 |
20 |
21 |
35 |
33 |
22 |
Диаметр сепаратора, м |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
Диаметр капли нефти, мкм |
95 |
95 |
100 |
75 |
65 |
80 |
70 |
90 |
50 |
85 |
55 |
60 |
70 |
82 |
91 |
Плотность нефти, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
815 |
824 |
830 |
840 |
880 |
Плотность газа при НУ, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,88 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
0,78 |
1,15 |
0,83 |
1,08 |
0,95 |
Вязкость газа, *10-5 Па*с |
3 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
2,7 |
1,3 |
1,01 |
2,3 |
3 |
Коэффициент сверхсжимаемости |
1 |
0,9 |
1 |
0,85 |
1 |
0,91 |
1 |
0,88 |
1 |
0,87 |
1 |
0,93 |
1 |
0,84 |
1 |
Параметр |
Варианты |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Давление сепарации, МПа |
0,68 |
0,30 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,65 |
0,36 |
0,24 |
0,25 |
0,75 |
0,35 |
0,51 |
0,68 |
0,44 |
Температура сепарации, оС |
25 |
30 |
27 |
19 |
30 |
36 |
24 |
28 |
20 |
26 |
20 |
21 |
31 |
33 |
22 |
Диаметр сепаратора, м |
2,0 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,4 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,5 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,0 |
Диаметр капли нефти, мкм |
95 |
90 |
95 |
77 |
67 |
83 |
70 |
60 |
50 |
85 |
55 |
60 |
75 |
82 |
92 |
Плотность нефти, кг/м3 |
808 |
840 |
870 |
820 |
815 |
845 |
870 |
850 |
890 |
853 |
830 |
864 |
830 |
840 |
880 |
Плотность газа при НУ, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,25 |
0,82 |
0,89 |
0,66 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
0,98 |
1,15 |
0,83 |
1,05 |
0,95 |
Вязкость газа, *10-5 Па*с |
2,7 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,1 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
2,7 |
1,3 |
1,03 |
2,3 |
3 |
Коэффициент сверхсжимаемости |
1 |
0,9 |
1 |
0,85 |
1 |
0,94 |
1 |
0,88 |
1 |
0,80 |
1 |
0,91 |
1 |
0,84 |
1 |
Таблица 3.2
Параметр |
Варианты |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||||||||||||||||||||
Пропускная способность по газу, *105 м3/сут |
4 |
0,8 |
0,8 |
8 |
1 |
0,2 |
1 |
1,2 |
1,3 |
0,4 |
3,8 |
0,8 |
0,9 |
7,8 |
1 |
|||||||||||||||||||
Давление сепарации, МПа |
0,70 |
0,35 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,20 |
0,24 |
0,15 |
0,7 |
0,34 |
0,45 |
0,57 |
0,44 |
|||||||||||||||||||
Температура сепарации, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
40 |
24 |
28 |
18 |
26 |
24 |
29 |
21 |
22 |
35 |
|||||||||||||||||||
Диаметр сепаратора, м |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,1 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,1 |
|||||||||||||||||||
Диаметр капли нефти, мкм |
75 |
40 |
120 |
100 |
90 |
65 |
80 |
75 |
65 |
115 |
78 |
38 |
115 |
95 |
89 |
|||||||||||||||||||
Плотность нефти, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
820 |
840 |
855 |
817 |
810 |
|||||||||||||||||||
Плотность газа при НУ, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,88 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
1,79 |
0,8 |
0,88 |
1,1 |
0,85 |
|||||||||||||||||||
Вязкость газа, *10-5 Па*с |
3 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
3 |
1,3 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
|||||||||||||||||||
Коэффициент сверхсжимаемости |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Параметр |
Варианты |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Пропускная способность по газу, *105 м3/сут |
4 |
0,9 |
0,8 |
7,9 |
1 |
0,3 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
0,4 |
3,7 |
0,8 |
0,9 |
7,6 |
1 |
Давление сепарации, МПа |
0,72 |
0,33 |
0,55 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,22 |
0,24 |
0,17 |
0,7 |
0,34 |
0,50 |
0,58 |
0,43 |
Температура сепарации, оС |
25 |
30 |
20 |
21 |
31 |
39 |
23 |
28 |
19 |
26 |
24 |
30 |
21 |
22 |
35 |
Диаметр сепаратора, м |
2,0 |
1,4 |
1,3 |
1,6 |
0,9 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,9 |
2,0 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,1 |
Диаметр капли нефти, мкм |
75 |
45 |
118 |
100 |
90 |
66 |
80 |
72 |
65 |
115 |
78 |
40 |
110 |
94 |
88 |
Плотность нефти, кг/м3 |
816 |
848 |
850 |
825 |
813 |
845 |
868 |
852 |
890 |
893 |
822 |
840 |
855 |
817 |
810 |
Плотность газа при НУ, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,89 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,65 |
1,1 |
1,79 |
0,8 |
0,86 |
1,2 |
0,85 |
Вязкость газа, *10-5 Па*с |
2,8 |
1,3 |
2 |
1,7 |
1,4 |
1,1 |
1,6 |
1,2 |
1,4 |
1,0 |
3 |
1,3 |
1,8 |
1,7 |
1,5 |
Коэффициент сверхсжимаемости |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 3.3
Параметр |
Варианты |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Давление сепарации, МПа |
1,70 |
1,85 |
1,90 |
1,75 |
1,80 |
1,95 |
1,78 |
1,82 |
1,93 |
1,77 |
1,71 |
1,84 |
1,91 |
1,82 |
1,98 |
Температура сепарации, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
30 |
27 |
28 |
28 |
26 |
29 |
31 |
35 |
33 |
22 |
Диаметр сепаратора, м |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
0,9 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
Количество пропускаемой нефти , т/сут |
200 |
205 |
210 |
190 |
200 |
195 |
215 |
198 |
211 |
204 |
197 |
205 |
195 |
200 |
194 |
Плотность нефти, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
815 |
824 |
830 |
840 |
880 |
Плотность газа при Р и Т, кг/м3 |
22,1 |
21,9 |
22,0 |
21,8 |
22,2 |
20,9 |
21,0 |
22,5 |
20,8 |
23,0 |
22,6 |
21,7 |
21,0 |
22,4 |
23,0 |
Вязкость нефти, *10-3 Па*с |
10 |
11 |
10,5 |
9,8 |
10,1 |
11 |
10,3 |
9,6 |
10,7 |
9,9 |
10 |
10,8 |
10 |
10,4 |
9,8 |
Параметр |
Варианты |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Давление сепарации, МПа |
1,70 |
1,80 |
1,90 |
1,75 |
1,85 |
1,91 |
1,72 |
1,81 |
1,90 |
1,70 |
1,71 |
1,84 |
1,91 |
1,82 |
1,98 |
Температура сепарации, оС |
35 |
30 |
25 |
26 |
32 |
30 |
29 |
28 |
28 |
26 |
30 |
31 |
34 |
33 |
27 |
Диаметр сепаратора, м |
0,9 |
1,2 |
1,1 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
0,9 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
Количество пропускаемой нефти , т/сут |
200 |
203 |
210 |
190 |
200 |
197 |
214 |
198 |
211 |
200 |
199 |
205 |
195 |
210 |
194 |
Плотность нефти, кг/м3 |
820 |
838 |
850 |
825 |
830 |
845 |
870 |
852 |
860 |
853 |
825 |
844 |
850 |
840 |
870 |
Плотность газа при Р и Т, кг/м3 |
22,1 |
21,8 |
22,0 |
21,7 |
22,2 |
20,7 |
21,0 |
22,1 |
20,8 |
23,0 |
22,6 |
21,7 |
21,0 |
22,3 |
23,0 |
Вязкость нефти, *10-3 Па*с |
10 |
11 |
10,5 |
9,8 |
10 |
11 |
10,3 |
9,7 |
10,7 |
9,9 |
10 |
10,4 |
10 |
10,2 |
9,8 |