Мұнай эмульсиялары

Колоннаның  жоғарғы бөлігінің температурасын берілген деңгейде суландыру шығынын  өзгертумен реттеп отыралы. Колоннаның төменгі бөлігінің  температурасын  қайнатқышқа  берілетін  жылутасымалдағыш шығынын өзгертумен, немесе құбырлы  пешке берілетін отын шығынын  өзгертумен реттейді.

Колоннадағы қысым келесідей реттеледі:

1)рефлюксті  сыйымдылықтан  шығарылатын  конденсацияланбайтын

өнімнің (газ) мөлшерін өзгертумен;

2)өнімді салқындатуға берілетін су мөлшерін (вакуум колонналарында

қолданылады) өзгертумен;

3)колоннадан буларды шығару линиясында орнатылған реттегіш-клапан көмегімен.

 

 

4 Электртұзсыздандыру қондырғысын есептеу

 

 

4.1 Берілген шикізаттың сипаттамасы

 

Уңғымадан алынатын эмульсия мұнайдан тұратын, пласты судан  және бағыттас мұнай газдарынан тұратын  көпфазалы жүйені ұүрайды. Мұнай метанды, нафтенді, ароматты топ көмірсутектерден тұратын химиялық компонентті қоспа.

 

Кесте 1 – Шикізат бойынша бастапқы қоспа

Көрсеткіштердің аталуы	Мағынасы
Шиккізат бойынша ЭЛТҚ өнімділігі, т/сағ	0,9
Тығыздық, кг/ м3	915
Кинематикалық тұтқырлық, мм2/с
20°С-та	116,68
50°С-та	26,55
Тұздардыңбастапқы құрамы, мг/л	500
Судың бастапқы құрамы, % (масс.)	1
1-ші сатдын кейін судың құрамы, % (масс.)	0,25
Тұздардың соңғы құрамы, мг/л	5
Судың соңғы құрамы, % (масс.)	0,1

 

 

4.2 Жуылатын судың ағынын есептеу

 

Мұнайда тұздардың  құрамы Сс.н. (г/ м³) келесі формуламен анықталады

 

Сс.н = Св.н ·Сс.в                                                                      (1)                  

 

мұндағы  Св.н – мұнайда судың құрамы, м³/ м³ ;      

Сс.в – пласты суда тұздардың құрамы, г/ м³.

 

Тұщы суды қосқан кезден кейін мұнайда  бар судығ ығысуы пайда болса, онда мұнай құрамындағы тұздардың  мөлшері келесідей болады С н (мг/л)

 

С н =                                        (2)

 

мұндағы Св.н, С´в.н – ЭЛТҚ-ға түсетін және кететін мұнайдағы судың мөлшері, % (масс.) мұнайға;

Gв – шайығу арналған тұщы суды есептеу, % (масс.) мұнайға;

Cc.в, Св.пр – шайуға берілетін пласты және тұщы судағы тұздардың мөлшері, мг/л.

 

Мұнайда тұздар мөлшері арасында Сс.н (г/) және судағы тұздар мөлшері арасында Сс.пр (г/) мынадай тәуелсіздік бар:

 

Cс.н = ·Сс.пр·Gв·pн                                                       (3)

 

мұндағы Gв – шйылатын судың шығымы, % (масс.);

ρн –мұнай тығыздығы, кг/;

Св.н, С´в.н, С´´в.н – 1 және 2 сатыдан сәйкесінше ЭЛТҚ-ға түсетін мұнайдағы судың мөлшері, % (масс.);

G´д.в, G´´д.в – ЭЛТҚ-ның 1 және 2 сатыдан дренажыды судың шығымы;

G´в, G´´в – 1, 2-де шайылатын судың шығымы;

Сс – сәйкес су ағындарындағы тұздардың концентрациясы, г/ (мг/кг).

 

Сатылар бойынша  мұнайдағы тұздардың құрамы

 

С´с.н =                                   (4)

 

С´´с.н =                                (5)

 

G´´в·C´´с.пр қосылатын деп және G´´д.в = G´´в десек, C´c.н в мәнін теңдеуге қойып келесі түрге ие боламыз:

 

+ Св.н·Gв´´+С´в.н·Св.н(С´´в.н – Сс.н)/C´´c.н = 0           (6)

 

Пласты суда және ЭЛТҚ-дан шығар кезде тұздардың  мөлшерін қайта есептейміз, (г/)

 

Cc.в = = = 55556 г/

 

С´´с.в = = = 5555,6 г/

 

Есептелген теңедуді квадратты  теңдеу ретінде шығарсақ

 

+ Св.н·Gв´´+С´в.н·Св.н(С´´в.н – Сс.н)/C´´c.н = 0

 

a = 1; b = Св.н. = 1; с = С´в.н·Св.н(С´´в.н – Сс.н)/C´´c.н = 0,25·1(5555,6-55556) / 5555,6 = -2,25

Gв =

 

4.3 Жылу температурасын есептеу

 

Температура көтерілген кезде мұнай тұтқырлығы азаяды, яғни соқтығысу мен қосылу сияқты судың тамшыларының тұнуыныңда жылдамдығы артады. Әшейінде температураны тұтқырлық 2 - 4 /с жеткенге дейін көтереді. Анықтамада мұнайдың тұтқырлықтары ережеге сай екі температурада береді, 20° және 50°. Семенидо номограммасын қолдана отырып мұнайдың тұтқырылығы 2 - 4 /с болған кезндегі температураны анықтауға болады. Номограммаға сай температруа 85°С-қа тең.

 

 

4.4 Деэмульгаторды таңдау және есептеу

 

Осы курстық  жобада деэмульгатор ретінде диссольван 4411 алынған болатын, оның жоғары деэмульгациялық  қасиетіне сай. Gмин = 8г. k = 0,8

 

мұндағы k – деэмульгатордың жуу дәрежесін анықтайтытн коэффициент; Gмин – соңғы сатының тұрақты жұмыс істеуі үшін реагенттің минималды мөлшері.

Дренажды  суды қолдану кезінде, деэмульгатор шығымын алдыңғы саиыға беру үшін Gмин-ге тең. Бұл санға байналысты 1 сатыдан k·Gмин және соңғының алдынан (1-k) ·Gмин беруге тура келеді.

 

G1 = 0,8·8 = 6,4 г/т

 

G2 = (1-0,8) ·8 = 1,6 г/т

 

G12 = 6,4+1,6 = 8 г/т

 

мұнадағы G1 – тұзсыздандырудың 1 сатысына берілетін диссольван 4411 саны;

G2 – 2 сатысына берілетін диссольван 4411 саны;

G12 – берілетін диссольван 4411-дің жалпы саны.

 

 

4.5 Электродегидраторды есептеу және таңдау

 

Осы курстық  жобада 1ЭГ-160 типті электродегидратор  таңдалған болатын, оның жоғарға  шекті өндірістігіне байланысты, тұну жағдайына қарай, суммасы жағынан  да диаметріне байланысты және электрқондырылар саны аз болғандықтан және оңай электрлі схемасына байланысты осы электродегидратор таңдалды.

 

Кесте 2 –Электродегидраторлардың сипаттамыс

Электродегидратор типі	V, м³	D, м	L(H), м	Есеп, МПа	Tраб, °C	Электродтар саны	G м³/ч	G/V м³/м³·ч	S/V
Вертикальды	30	3,0	5,0	0,4 или 0,6	90	2	15-30	0,5-1,0	0,2
Шар тәрізді	600	10,5	-	0,6	100	2	300	0,5-1,0	0,1
Горизонтальды
2ЭГ160	160	3,4	18,6	1,8	160	2	240	1,5-3,0	0,4
1ЭГ160	160	3,4	18,6	1,0	110	2	240	1,5-3,0	0,4
2ЭГ160/3	160	3,4	18,6	1,8	160	3	240	1,5-3,0	0,4
2ЭГ160-2	10	3,4	18,6	1,8	160	3	240	1,5-3,0	0,4

 

µпок =                                        (8)

 

мұндағы d – судың ең кіші тамшыларының саны, м;

pв және pн – тұну темературасына сәйкес судың және мұнайдың тығыздығы, кг/;

vн – мұнайдың кинематикалық тұтқырлығы, /c.

 

Келесі шарт сақталуы тиіс ≤ Re ≤ 0,4÷2,0

Мұнайдың  электродегидраторға келу уақыты келсі  формуламен анықталады

 

t = hэ/ µн                                                                           (9)

 

мұнадағы hэ – эмульсия қабатының биіктігі, м;

µн – мұнайдың қозғалу жылдамдығы, м/ч.

 

µпок ≥ 4·µн                                                                    (10)

 

мұндағы µпок – су тамшыларының тұнуының линейлі жылдамдығы;

µн – мұнай қозғалуының линейлі жылдамдығы.

 

A  = L·D                                                    (11)

 

A= 18·3,4 = 61,2

 

мұндағы A – тұнудың максималды беттілігі;

L – электродегидратордың ұзындығы;

D – электродегидратордың диаметрі.

 

Re <0,4 болса, онда жылжымайтын ортада тұну жылдамдығы

 

µпок = = 0,0018м/c

 

Re критерийін анықтаймыз

 

Re = = 0,136

 

яғни Re < 0,4, сәйкес, µпок анықтау үшін Стокса формуласын қолдану әділ.

µн анықтау үшін 10 формуладан есептейміз

 

Hэ = 0,5D – h1                                                                         (12)

 

Электродегидратордың табанынан h1 фазасыынң бетіне бейін арақашықтық 1 м-ге тең деп аламыз, тұру уақыты t = 40 мин = 0,67 сағ. онда

 

µн = = 1,04 м/сағ = 0,0003м/c

 

Су тамшыларының тұнуыныңшын жылдамдығы мұнайдың көтерілетін  ағынында келесі мәнеге ие

 

µфакт = 0,0018 – 0,0003 = 0,0015 м/c

 

Аппараттың өніміділгі

 

G = 0,0015·61,2 = 0,092 /c = 330/ч

 

Параллельді жұмыс істейтін электродегидраторлар саны

 

n = = 2,7

 

Параллельді жұмыс істейтін электродегидраторлар санын 3-ке тең деп аламыз.

 

5 Жылуалмастырғыш аппаратты есептеу

 

 

Жылутаратқыштардың температурасының өзгеруі келесі графикте көрсетілген

 

                           

                                    100   100

85

 

                            20

  

                                                            

 

Жылутартқыштар  температурасының өзгеруі

Жылутартқыштардың жылу жүктемелерінің теңдеуін құрамыз

 

Q_X = C_в G (t₂ – t₁ )                                           (13)

 

мұндағы  Q_х – суық ағынмен қабылданған жылу саны, Дж/с ;

                 С_в – судың жылу сыйымдылығы, Дж/кгК;

                 G – қоспаның массалық шығыны, кг/с;

                 t₁ – бастапқы температура, ⁰С;

                 t₂ – соңғы температура, ⁰С.

 

                                                  Q_г = g·r                                                 (14)

 

мұндағы  Q_г – ыстық ағынмен берілген жылу саны, Дж/с;

                 G – сулы будың массалық шығыны, кг/с;

                r − қыздыратын будың шекті жылу конденсациясы, Дж/кг.

 

Мұнайдың  жылусыйымдылығын температура және тығыздыққа сай анықтауға болады, келесі формула арқылы [5, с. 517]

 

                                                               (15)   

 

Мұнай 293 К  температурамен келеді, бұл температурадағы тығыздық 887,6 кг/м³ тең [6, с. 65]:

 

 

Шикізаттың  массалық шығынын килограмм секундқа айналдырамыз килограмм в секунду

 

 

 

Жылу жүктемелерінің теңедуіне  сай (9) жылудың санын анықтаймыз, суық ағынмен алынған

 

 

 

Q в = G·cв· = 0,25·4073· (85-20) = 66186 Дж

 

Q = ·0,99+ Q в·0,01 = 29200 Дж

         

мұндағы  Qн – мұнайдан суық ағынмен алынған жылудың саны;

                           Qв – судан суық ағынмен алынған жылудың саны;

                           Q –суық ағынмен алынағн жылудың жалпы саны. 

 

Ыстық ағынмен  берілген жылу саны алынған суық ағынның  жылу санына тең болғандықтан, су буының массалық шығынын келесі формуламен табамыз (10)

 

                                                (16)

 

g_вп = ∙1000 = 0,0129 кг/с

 

Шамалы есептеу  үшін жылуөткізгіш коэффициентінің  шамалы мәнін аламыз. Ортаның амалсыз қозғалу кезінде жылуөткізгіш коэффициентінің мәні органикалық сұйықтықтарға конденсиденген бу жылуы кезінде 500-1000 Вт/м²К дейін болуы мүмкін [1, с.69]. Жылуөткізгіш коэффициентін К = 600 Вт/м²К деп аламыз.

Жылуалмастырғыштың  шамалы есепетеуін жүргіземіз. Температураның жылутаратқыштардың қарсы қозғалу кезіндегі максималды ∆t_max және минималды ∆t_min айырмашылығын есептейміз.

 

100                 100

20                  85

         ∆t_max = 80                ∆t_min = 15

 

∆t_mах /∆t_min > 2 қатынасы осындай болғандықтан орта температуралық арынды келесі формуламен анықтаймыз (17)

 

                                  (17)

 

 

Жылуөткізгіштің мәніне сай (18) формула арқылы жылалмастырғыштың  беттілігін анықтаймыз

 

                                               (18)

 

 

 

Аппараттың  габаритті сипаттамаларының мәнін  таңдаймыз. Құбырлы кеңістікте сулы бу қозғалатын болады, ол су – каррозионды-активті болғандықтан. Құбыраралық кеңістікте шикізат қозғалады. ГОСТ 14246 – 79 және ГОСТ 14247 – 79 сәйкес жүзетін қалпақшасы бар кожухқұбырлы жылуалмастырғыш таңдаймыз, ол ыстық ағын құбыраралық кеңістікте қозғалатын болғандықтан және ағындардың температуралық айырмашылықтары 50⁰С-тан жоғары. Жылуалмастырғыштың сипаттамасы: кожухтың диаметрі 426 мм тең, 2 қадам, құьырлар диаметрі 20 2 мм тең, құбырлар бойынша бір қадамның қию ауданы 7∙10^-3 м² тең, құбырлар ұзындығы– 3 м, жылуалмастырғыштың беттігінің ауданы 425 м² тең, құбырарлық кеңістікте ең тар қиюдың ауданы – 1,2 ∙10^-3 м² тең [1, с. 92].