WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

0,75

0,73

50

0,84

0,77

0,74

0,71

0,68

0,66

45

0,84

0,74

0,69

0,65

0,61

0,58

40

0,84

0,70

0,64

0,60

0,55

0,52

35

0,84

0,66

0,58

0,53

0,49

0,45

30

0,83

0,61

0,53

0,48

0,43

0,39

25

0,79

0,56

0,48

0,42

0,37

0,34

Таблица 4 - Содержание компонентов С4+ в газе концевой ступени сепарации, % масс.

Т оС

Расход абсорбента, т/ч

0

2

4

6

8

10

55

60,0

59,0

59,0

59,0

59,0

59,0

45

60,0

56,0

55,0

54,0

53,0

52,0

35

60,0

52,0

49,0

47,0

46,0

45,0

25

58,0

46,0

43,0

40,0

39,0

37,3

.

а) без абсорбции; б) с абсорбцией

Рисунок 3 Содержание групп углеводородов газа концевой ступени

На рисунке 3 приведено сравнение групп углеводородов газа концевой ступени сепарации при охлаждении до температуры 25 оС и расходе нефти на абсорбцию 10 т/ч. Видно, что содержание группы углеводородов С4+ уменьшается с 60 до 37% масс., содержание группы С6+ уменьшается с 21 до

8 % масс., а содержание группы углеводородов С1-С3 увеличивается с 39 до 61 % масс.

Проведенные расчетные исследования процесса извлечения высококипящих углеводородов из газа парового пространства резервуара по аналогичной технологии также показали, что с увеличением расхода товарной нефти на абсорбцию увеличивается выход товарной нефти и уменьшается расход газа из емкости разделения, а содержание С4+, С6+ уменьшается.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований трубчатого турбулентного аппарата диффузор-конфузорной конструкции с преобладанием газовой фазы.

На модельной смеси «вода-воздух» исследовались различные режимы работы турбулентного аппарата. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 4. Стеклянные турбулентные аппараты диффузор-конфузорной конструкции, отличающиеся глубиной профилирования канала dд/dк = 1,6; 2,0; 3,0 (dд, dк – диаметр широкой (диффузор) и узкой (конфузор) частей аппарата), состояли из восьми секций. В аппарат непрерывно подавался сжатый воздух из газового баллона с объемным расходом Vг от 200 до 800 мл/с. Расход потока воды изменялся от 2 до 60 мл/с, т. е. соотношение фаз составляло от 3 до 400. В работе определялись условия начала пульсации и турбулизации потоков (формирование однородной газожидкостной смеси с равномерным распределением компонентов по объему аппарата). Степень перемешивания фаз фиксировалась путем видео- и фотосъемок. Перепад давления в аппарате определялся в результате замера давления на концах аппарата. В условиях эксперимента варьирование соотношения расхода воды и воздуха происходило от момента расслоенного течения фаз ( рисунок 5) (расход газа максимальный Vг = 800 мл/с, расход воды минимальный Vж = 2 мл/с) до момента начала эффекта турбулизации фаз (больший расход воды), при котором происходила гомогенизация газожидкостного потока и формировалась устойчивая работа аппарата по всей длине ( рисунок 6). Эти условия характеризуют нижнюю границу производительности аппарата по жидкой фазе. Температура водно-воздушной смеси в среднем составляла 10 оС (эксперимент проводился в зимний период, в январе).

С увеличением глубины профилирования канала (отношения dд/dк) наблюдается рост протяженности аппарата, на котором формируется однородный поток (рисунок 7).

1 – газовый баллон с воздухом P = 50 атм.; 2 – перистальтический насос; 3 – линия подачи дисперсионной среды; 4 – ротаметр; 5 – трубчатый турбулентный аппарат; 6 – фотокамера; 7 – источник света; 8 – манометр

Рисунок 4 – Схема экспериментальной установки для изучения закономерностей течения двухфазных систем

Рисунок 5 – Фото расслоенного Рисунок 6 – Фото гомогенизации

течения фаз газожидкостного потока

В то же время рост глубины профилирования канала приводит к увеличению перепада давления на концах аппарата, что способствует повышению энергетических затрат на прокачивание потоков.

При движении двухфазного потока ключевыми параметрами, характеризующими технологический процесс абсорбции, являются нижняя граница формирования однородного потока и перепад давления на концах аппарата.

В таблице 5 приведены минимальные расходы воды, при которых формируются режимы пульсации и турбулизации в аппарате с глубиной профилирования канала, равной dд/dк =3,0.

Как видно из таблицы, с увеличением расхода воздуха разность требуемого расхода воды между началом турбулизации и пульсации потока уменьшается.

В случае увеличения расхода газовой фазы для формирования нижней границы однородного потока с равномерным распределением компонентов смеси по сечению аппарата требуется меньшее количество жидкой фазы.

Таблица 5 - Минимальный расход воды в начальные моменты пульсации и турбулизации потока в конце аппарата

Расход воздуха, мл/с

200

400

600

800

Расход воды, мл/с

- при начале пульсации

- при начале турбулизации

35

90

25

52

22

45

21

43

Vг = 800 мл/с, Vж = 50 мл/с, dд = 24 мм, Nсекций = 8, Lс = 72 мм

Рисунок 7 - Зависимость протяженности области однородного газожидкостного потока (z/d) от глубины профилирования канала трубчатого турбулентного аппарата

Аппарат диффузор-конфузорной конструкции с профилированием канала dд/dк = 3,0 характеризуется большим перепадом давления на концах аппарата

( рисунок 8) по сравнению с профилированием dд/dк = 1,6 (Р увеличивается до 10 раз), что связано с большими значениями потерь энергии при течении смеси через локальные гидродинамические сопротивления, но при этом все же не превышает принятого ограничения в 0,02 МПа.

Следовательно, с большим запасом можно принять глубину профилирования аппарата равной 3,0.

Таким образом, результаты экспериментов показывают, что при профилировании канала dд/dк = 3,0 происходит турбулизация смеси по всей длине аппарата и перепад давления в аппарате менее 0,02 МПа.

Увеличение расхода только газовой или только жидкой фаз в однофазном потоке сопровождается монотонным повышением перепада давления на концах трубчатого турбулентного аппарата (рисунок 9, кривая 2). Перепад давления является функцией плотности потока и квадрата линейной скорости его движения. Как следствие, левая ветвь повышения гидравлического сопротивления при движении двухфазной смеси (рисунок 9, кривая 1) определяется ростом ее плотности за счет обогащения жидкой фазой.

Vг = 800 мл/с, Vж = 50 мл/с, dд = 24 мм, Nсекций = 8, Lс = 72 мм

Рисунок 8 - Зависимость перепада давления на концах трубчатого турбулентного аппарата от глубины профилирования при течении газожидкостного потока

Рисунок 9 Зависимость перепада давления P на концах трубчатого турбулентного аппарата от соотношения Vг/Vж (1) и расхода газовой фазы (2) для нижней границы формирования однородного потока, dд/ dк =3,0

Рост перепада давления в правой ветви кривой, очевидно, связано с высокой скоростью движения газожидкостной смеси за счет ее обогащения газовой фазой. В рассмотренном интервале расходов жидкости и газа формирование режима движения однородной газожидкостной смеси с минимальным перепадом давления на концах трубчатого турбулентного аппарата наблюдается в интервале Vг/Vж от 5 до 15.

Таким образом, экспериментально определены нижняя граница расхода жидкой фазы при преобладающем расходе газовой фазы, обеспечивающая турбулентный режим работы аппарата, а также необходимая глубина профилирования канала.

В четвертой главе на основе экспериментальных данных по методу аналогий определены геометрические параметры турбулентного аппарата, работающего на смешении смеси стабильной нефти и газа концевой ступени сепарации, а также требуемый расход нефти на абсорбцию. Критерием оптимизации являлся перепад давления на концах аппарата в пределах не более 0,02 МПа, т. к. в концевой ступени сепарации, с целью обеспечения необходимого давления насыщенных паров углеводородов, поддерживают низкое давление.

Значение перепада давления при течении газожидкостной смеси в аппарате можно определить из уравнения Бернулли. Для однородной смеси уравнение Бернулли может быть представлено следующим образом:

,

где – перепад давления, Па; – средняя плотность смеси, кг/м3; – массовый расход в единичном сечении канала, кг /см2; – диаметр, м; – коэффициент трения для турбулентного течения, – длина аппарата, м.

Значение коэффициента трения для турбулентного течения можно рассчитать по формуле Блазиуса:

.

Плотность определяется из уравнения

,

где = массовая доля газовой фазы.

Перепад давления для смеси “вода – воздух” отметим следующим образом:

Значение – массового расхода в единичном сечении канала:

,

где – сечение трубы, м2.

Имеем

Перепад давления для смеси “нефть-газ” отметим аналогичным образом:

Полагаем

Пусть объемный расход смеси “нефть-газ” в (К) раз больше расхода смеси “вода-воздух”:

,

а также отношение линейных параметров “длина – диаметр” равно некоторому значению N:

Тогда имеем

Учитывая, что, получаем

Таким образом, имеем

,

где К – масштабный фактор.

Диаметр трубы для смеси “нефть-газ” при заданном значении К определятся по уравнению

,

где – диаметр диффузора, который равен диаметру трубы.

Расход газа концевой ступени сепарации равен 0,84 т/ч, плотность газа равна 3,94 кг/м3. В эксперименте объемный расход воздуха равен 600 мл/с, плотность воздуха – 1,26 кг/м3. Следовательно, масштабный фактор К “газ/воздух” равен 98,7.

В экспериментах диаметр диффузора был равен 24 мм, диаметр конфузора – 8 мм. Их отношения dд/ dк =3,0.

Объемный расход воды в эксперименте при турбулизации равен

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»