Расчет электродегидратора

2.4. Расчет электродегидратора

В основе расчета элетродегидратора лежит выражение определяющее скорость движения капель в электрическом поле

, где

x - электрическая постоянная определяющая заряд движущейся капли; Е – градиент электрического поля, В/м; D_п – диэлектрическая проницаемость среды; n - кинематическая вязкость, м²/с.

Для лучшего отстаивания нефти в эмульсию нефть-вода добавляют деэмульгатор, который способствует более быстрому укрупнению капель и, тем самым ускоряет процесс отстаивания. На УПН «Быстринскнефть» используется дипроксамин, как импортного, так и российского производства. Количество ПАВ рассчитывают по следующей формуле [8, с. 148]

 , где

Предельную концентрацию молекул ПАВ определяют на основе уравнения Лэнгмюра [8, с. 117]

, где

с₀ – начальная концентрация осаждаемого вещества (вода); a - постоянная Лэнгмюра.

Величину Г находят по уравнению Гиббса [8, с. 86]

, где

R – удельная газовая постоянная, Дж/(кг×К); Т – температура; Ds/Dс – градиент изменения поверхностного натяжения на изменение концентрации реагента. Постоянная Лэнгмюра a, определяется по изотерме поверхностного натяжения (пример расчета изотермы даны в работе [8, с. 84]) или по формуле

, где

d - толщина поверхностного слоя, м; W – работа адсорбции, Дж/кг; R₀ – удельная газовая постоянная; Т – температура.

Величину Г_m можно найти по формуле

, где

S_m – поперечное сечение частицы ПАВ, м².

Коэффициент распределения вещества равен

, где

N₀ – мольная доля ПАВ; N_в – мольная доля воды.

Следующие величины обозначают

S_l – поперечное сечение капель эмульсии, м²; c_l – предельная концентрация эмульсии; V_непр – объем в котором идет непрерывный процесс деэмулгирования; V_дист – объем дисперсной среды.

Процесс электрообезвоживания и обессоливания существует уже не один десяток лет, и все основные аппараты стандартизованы. Если еще учесть то, что в имеющейся литературе отсутствуют данные по расчету различных коэффициентов, необходимых для расчета электродегидратора. Условно принимаем элетродегидратор, как стандартизованный аппарат.

В таб. 1 приведены характеристики дегидраторов горизонтального типа в основном используемы в Казахстане.

Характеристики горизонтальных электродегидраторов.

Таблица 1

Показатель
Емкость, м3	80	100	160	190
Диаметр, м	3	3	3,4	3,4
Длина, м	11,6	14,2	17,6	21,0
Производительность, кг/ч	68500	91300	114100	350700

Для обоснования выбора именно горизонтального электродегидратора приведена таб. 2. и таб. 3. Можно с уверенностью сказать, что горизонтальный дегидратор легче и дешевле стоит, а по производительности не отстает от своих конкурентов.

Сравнительные показатели работы ЭГ.

Таблица 2

Показатель	Вертикальный	Шаровой	Горизонтальный	Горизонтальный-цилиндрический
Сечение в месте установки электрода, м2	8,14	98	33,2	33,2
Площадь электродов, м2	6,6	31,2	29,8	19,6
Для сечения аппарата зона электродов, %	81,0	52,5	90,0	59,0
Время пребывания, с:
в межэлектродном пространстве	0,023	0,008	0,084	0,023
в аппарате	0,163	-	0,013	0,013
Скорость подачи нефти, м/ч	-	10-15	3-3,4	3-3,4

Показатели работы электродегидраторов различных типов. Таблица 3

Наименование величины	Вертикальный	Шаровой	Горизонтальный
Производительность, м3/ч	25	400	200
Объем, м3	30	600	160
Сечение, м2	7	86	60
Линейная скорость, м/ч	4,3	7	2,7
Размеры, м:
диаметр	3	10,5	3,4
длина (высота)	5	-	17,6
Рабочее давление, МПа	0,4	0,7	1,0
Масса аппарата, кг	-	1×105	0,37×105

Все основные параметры работы электродегидратора принимаются следующие [9]:

·     производительность по жидкости 350 кг/час;

·     рабочее давление 0,8 МПа;

·     расход реагента-деэмульгатора (дипроксамин), 20-25 г/т;

·     оптимальную температуру нагрева нефти, 45-50°С;

·     ток внешней фазы электродегидратора 240А.

Основные размеры электродегидратора:

·     длина области отстаивания 21000 мм;

·     общая длина аппарата 23720 мм;

·     внутренний диаметр 3400 мм;

·     толщина стенки 46 мм;

·     ввод сырья Æ300 мм;

·     вывод нефти Æ250´2;

·     вывод соленой воды Æ200´1;

·     удаление шлама Æ300´3;

·     откачка нефти Æ150´1;

3.         Заключение.

В заключение курсового проекта можно сказать, что в процессе его создания были выполнены следующие цели:

·     изложены основные концепции появления и развития добычи подготовки нефти;

·     изложены основные понятия об автоматике в целом и автоматизации технологических процессов в нефтегазовой отрасли в частности;

·     изложены основные принципы разделения эмульсии нефть-вода;

·     приведена и описана основная аппаратура, используемая для обезвоживания нефти;

·     приведена технологическая схема электрообессоливающей установки Атырауского НПЗ;

·     изображен принцип расчета электродегидратора и приняты его основные размеры;

Все эти цели достигнуты с положительным результатом. За время проделывания курсовой работы овладели новыми знаниями в области первичной подготовки нефти, и получили навыки при разработке схемы автоматизации технологических процессов.

4.  Список использованной литературы

1.  Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М., 1992.

2.  http://www.ngfr.ru/

3.  Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. "Химия и технология нефти и газа". Ленинград, "Химия", 1972.

4.  Скобло А.И., Трегубова И.А., Егоров Н.Н. "Процессы и аппараты, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности". Москва, Государственное научно-техническое изд., 1962.

5.  Нестеров И.И., Рябухин Г.Е. "Тайны нефтяной колыбели". Свердловск, Средне-Уральское книжное издательство, 1984.

6.  Судо М. М. "Нефть и горючие газы в современном мире". Москва, Недра, 1984.

7.  Рабинович Г.П., Рябых П.М., Хохряков П.А., под ред. Судакова Е.Н. «Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки». Справочник. Москва, «Химия», 1979.

8.  Дриацкая З.В., Мхчиян М.А., Жмыхова Н.М. и другие «Нефти СССР. Том 4». Москва, «Химия», 1974.

9.  Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник». Санкт-Петербург, «Химия», 1994.

10.            Под ред. Е.Г. Дудникова. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для ВУЗов. - М.: Химия, 1987. 168 с., ил.

11.           Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП: - М.: Энергия,1982. -352 с, ил.

12.            Т.П.Сериков, Б.Б.Оразбаев, К.М.Джигитчеева. Технологические схемы переработки нефти и газа в Казахстане: - Москва, 1994.