3.2 Расчет низкотемпературного сепаратора очистки газа
3.2.1 Расчет сепарационной тарелки
Задачей настоящего расчета является определение количества сепарационных элементов, расчет гидравлического сопротивления аппарата. Расчетная схема аппарата приведена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Расчетная схема сепаратора ГП-569.05.01
Таблица 6 - Исходные данные для расчета сепаратора ГП-569.05.01
Параметр |
Значение |
|
Производительность по газу , млн. мі/сут. |
8,897 |
|
Давление рабочее , МПа |
13,071 |
|
Температура рабочая, К |
308,15 |
|
Плотность газа при Р = 1,013 МПа и t = 0°С - , кг/мі |
0,987 |
|
Плотность жидкости , кг/м3 |
727,6 |
|
Поверхностное натяжение жидкости при рабочих условиях, ?к н/м |
13* 10? і |
|
Коэффициент сжимаемости при рабочих условиях, |
0,75 |
|
Коэффициент сжимаемости при нормальных условиях, |
0,99 |
|
Начальное содержание жидкости в газе , г/мі |
214,8 |
|
Диаметр штуцеров входа и выхода газа , мі |
0,25 |
Плотность газа (кг/мі) при заданных температурах и давлении (рабочих условиях) определяется по уравнению:
; (7)
;
Критическая скорость газа в сепарационном элементе , м/с:
; (8)
где Тs-12,0 - коэффициент структурных изменений газожидкостного потока;
?к - поверхностное натяжение жидкости при рабочих условиях;
g - ускорение свободного падения.
.
Необходимая площадь сепарационных элементов Fc, мІ:
= /; (9)
где , мі/с - номинальная секундная производительность по газу в рабочих условиях.
(10)
Fc = 0,677/2,05 = 0,334 мІ.
Площадь сечения элемента fc, мІ:
= 0,785·; (11)
где = 0,1 м - внутренний диаметр сепарационного элемента,
= 0,785·0,1І = 0,00785 мІ.
Таким образом необходимая площадь сепарационных элементов составляет 0,00785 мІ.
Количество сепарационных элементов , шт.:
= /; (12)
= 0,334/0,00785 = 42,25 шт.
Конструкция принимается nc = 43 шт.
Количество элементов уточняется по результатам испытаний, и по согласованию может быть изменено.
Таким образом, количество сепарационных элементов составляет 43 шт.
3.2.2 Расчет сборника жидкости
Производительность по жидкости , мі/с;
; (13)
где - начальное содержание жидкости в газе, г/мі;
- плотность жидкости, кг/мі;
= 0,03 мі/с.
Объем сборника жидкости , мі:
= 0,785·DІ·; (14)
где D = 1,8 м - диаметр сепаратора;
= 1,2 м - высота сборника жидкости.
= 0,785·1,8І·1,2 = 3,052 мі.
Время пребывания жидкости в аппарате ф, мин:
(15)
Допустимое время пребывания жидкости в сепараторе [ф] - 3 мин.
Таким образом производительность по жидкости составляет 0,03 мі/с;
объем сборника жидкости 3,052 мі; время пребывания жидкости в аппарате составляет 1,7 мин.
3.2.3 Расчет сливных труб
Количество жидкости, стекающей в сборник жидкости по сливным трубам , мі/с:
= 0,2·; (16)
- производительность по жидкости;
= 0,2·0,03 = 0,006 мі/с.
Необходимая площадь слива , мІ:
(17)
где = 0,25 м/с - скорость слива самотеком;
= 0,006/0,25 = 0,024 мІ.
Диаметр трубы , м:
= 1,13·; (18)
= 1,13· = 0,17 м.
Таким образом, принято 2 трубы ш 89 мм.
3.2.4 Расчет гидравлического сопротивления аппарата
Гидравлическое сопротивление узла ввода газа ?Рвх, МПа:
?Pвх = жвх·(19)
где жвх = 1,2 - коэффициент гидравлического сопротивления узла входа газа;
- скорость газа в штуцерах входа и выхода газа, м/с:
= (20)
где - диаметр штуцеров входа и выхода газа.
=
?Pвх = 1,2·
Гидравлическое сопротивление сепарационных элементов ?Pс, МПа:
?Pc = жc·(21)
где жс = 9,0 - коэффициент гидравлического сопротивления сепарационной тарелки.
Действительная скорость газа в сепарационных элементах , м/с:
(22)
где - действительная площадь сепарационных элементов, мІ:
= ·; (23)
= 0,00785·43 = 0,338 мІ.
? = 9,0·
Гидравлическое сопротивление узла выхода газа:
? = жвых·(24)
где жвых = 0,5 - коэффициент гидравлического сопротивления штуцера выхода газа.
? = 0,5·
Полное гидравлическое сопротивление аппарата ?P, МПа:
?P = б·(?Pвх+?Рс+?Рвых); (25)
где б = 1,1 - коэффициент неучтенных потерь.
?Р = 1,1·(0,0175+0,0028+0,0073) = 0,0303 МПа.
Выполнен технологический расчет сепаратора ГП-569.05.01
Результаты расчета приведены в таблице 7.
Таблица 7 - Результаты расчета сепаратора ГП-569.05.01
Параметр |
Значение |
|
Количество сепарационных элементов nс, шт. |
43 |
|
Площадь сепарационных элементов Fc, |
0,334 |
|
Критическая скорость газа Wкр, м/с |
2,05 |
|
Объем сборника жидкости Vж, м3 |
3,052 |
|
Гидравлического сопротивления аппарата ?Р, МПа |
0,03 |
Расчетное значение гидравлических сопротивлений аппарата допускаемого технической характеристикой.
Отмечаю, что около 60 % всех гидравлических потерь происходит в узле входа газа, в то время как в самих центробежных элементах потери давления составляют всего около 9 % от общих потерь в аппарате.
- Определения, обозначения и сокращения
- Введение
- 1. Геологическая часть
- 1.1 Общие сведения по Уренгойскому месторождению
- 1.2 Тектоника и стратиграфия
- 1.3 Свойства газа и конденсата
- 2. Технологическая часть
- 2.1 Технологическая схема низкотемпературной сепарации газа
- 2.2 Принцип работы аппарата по подготовке газа и его конструкция
- 2.4 Модернизация сепарационного оборудования
- 3. Расчетная часть
- 3.1 Расчет процесса дросселирования газа
- 3.2 Расчет низкотемпературного сепаратора очистки газа
- 4. Экономическая часть
- 4.1 Расчет экономического эффекта от модернизации низкотемпературных сепараторов
- 4.2 Построение моделирующей схемы процесса низкотемпературной сепарации природного газа
- Вопрос 20. Низкотемпературная сепарация газа. Основные принципы.
- 4 Технологическая часть
- 11.4. Установки низкотемпературной сепарации
- Установка низкотемпературной сепарации
- Уренгойское нефтегазоконденсатное месторождение.
- 74 Низкотемпературная сепарация
- 2.1. Уренгойское месторождение