Диплом жобасының тақырыбы бойынша көлденең және тік айырғыштардың есебі
Кез-келген мұнай-газ сепараторының жұмысына келесі факторлар әсер етеді:
-Мұнайдың физика-химиялық қасиеттері. Тығыздығы үлкен тұтқырлы мұнайда және мұнайдың эмульциясында газдың көпіршіктері сұйықтан бөлінеді де ақырын жоғары қарай көтеріледі. Осындай сепараторлардың өткізу қабілеті өте төмен болады да, ал сұйықтың көмегімен көтерілетін газ көпіршіктерінің мөлшері көп болады.
-Сепаратордағы мұнай деңгейінің көтерілу жылдамдығы үлкен болады. Осыдан газ көпіршіктерінің көтерілуі сұйықтың көтерілуінен қалып отырады да, сепаратордан мұнай ағынымен қозғалады. Осыған байланысты газ фазасындағы мұнай тамшылары мұнай деңгейінен қалып отырып, сепаратордан тыс шығып кетеді де, мұнай сепарациясы нашар болады.
-Сепаратордағы қысым үлкен болған сайын газ тығыздығы үлкен болады. Сол себептен мұнайдағы газ көпіршіктерінің көтерілу жылдамдығы және газ ағысындағы мұнай тамшыларының түсу жылдамдығы аз болады. Осының салдарынан сепаратор жұмысы нашарлайды. Сепаратор температурасының жоғарлауы мұнайдың тұтқырлығын азайтады да, мұнай мен газдың бөлінуі жақсара түседі.
- Мұнайдың көбіктенуіне қабілеттілігі және көбіктің жылдамдығы
- Көбіктенетін мұнай өте қиын бөлінеді және қазіргі кезде сепараторлар жылдамдығының көбіктер бойынша тиімді шара жоқ.
- Қондырғының ішкі конструкцияслық элементтері. Олар әр түрлі болады да сепарация процесінде өте маңызды роль атқарады.
- Мұнайдың сулануы. Мұнайда судың болуы берік эмульциясының пайда болуына әкеледі.
Жоғарыда келтірілген факторларға байланысты сепараторлардың өткізу қабілетіне көптеген факторлар әсер ететінін және сол факторларды ескеріп, реттеу қиынға түсетінін көруге болады.
Вертикальды гравитациялы газ сепаратор есебінің әдісі
Гравитациялы принципінен жұмыс істейтін сепараторларда газ ағынындағы тамшылы сұйығының тұнуы ауырлық күшінің әсерінен болады. Тамшылы сұйықтан газдың тазаруының және тамшылардың ауырлап, төмен түсуінің жоғарғы кезеңі сепаратордағы газ ағыны қозғалуының есепті жылдамдығы газ ағынында ауырлық күшінің әсерінен қозғалатын сұйық және қатты бөлшектердің тұну жылдамдықтарынан аз болған кезде жүзеге асады.
, (2.1)
Мұндағы, - сепарацның термодинамикалық шарттардағы берілгендер бойынша қондырғыдағы газ ағынының кіру жылдамдығы, м/с:
W - тамшылы сұйықтың тұну кезіндегі орташа жылдамдық,м/с.
Қондырғы диаметрі және шығымын біле отырып, қысым мен температураны ескере отырып вертикалды сепаратордағы газ ағынының кіру жылдымдығын мына формуламен есептеуге болады:
= (2.2)
Мұндағы: - қалыпты жағдайдағы газдың көлемдік мөлшері;
( ),м3/тәулік;
- сеператор қимасының ауданы,
D – сеператор диаметрі,
P – сеператор қысымы,
T – сеператор температоры, К;
Z – Идеал газдан реал газға ауытқу қасиетттерін есепке алатын сығу коэффициенті;
86400 – тәуліктегі секунд мөлшері;
(2.2) – формуладан мынаны аламыз:
(2.3)
Газ ағынындағы тамшылы сұйықтың және қатты бөлшектердің тұну жылдамдығын есептеу кезінде келесілерді қабылдауға болады:
1. бөлшек шар тәрізді формада болады;
2. газ қозғалысы қабылданған болады, газ ағынының кіру жылдамдығы сеператордың кез-келген нүктесінде тұрақты;
3. Газ ағынындағы бөлшектердің қозғалысы еркін түрде олар бір-бірімен соқтығыспайды.
Жоғарыда айтылған қабылданатын шар тәрізді формадағы бөлшектердің жылдамдығын СТОКС формуласымен анықтауға болатынын көреміз:
(2.4)
Мұндағы: W – газ ағынындағы бөлшектердің тұну жылдамдығы; ;
d – бөлшектің есептік диаметрі, ;
және - сеперациядағы қысым мен температура кезіндегі сұйықтың, газдың тығыздықтары, ;
- сеперациядағы қысым мен температура кезіндегі динамикалық тұтқырлық, ;
Кей жағдайларда кинематикалық тұтқырлықты қолдану керек болғандағы формула мына түрге келеді:
(2.5)
Мұндағы: - сеператордағы қысым мен температура кезіндгегі газдың кинематикалық тұтқырлығы, .
W=1.2 (2.6)
(1.6) – шы формулаға (1.3) – ші және (1.5) – ші формулаларды қойып түрлендіреміз.
(2.7)
Немесе сандық түрленуден мынаны аламыз:
немесе
Осы формуланы қолдана отырып газ бойынша өткізу қабілеттілігі есептегенде барлық сұйықтар және газ сұйықты қоспаның қатты бөлшектері қондырғысының жинау бөлігіне тұнады деп қабылдауға болады.
Вертикальды гравитациялы сұйық сепаратор есебінің әдісі
Сұйық сеператорының өткізу қабілетін бақылауды мұнай сеператорының газ көпіршіктерін өткізу қабілеті нөлге тең екені анықталады. Негізгі сұйықпен аралас келетін газ көпіршіктері келесі формулалардан анықталады:
1. Сұйықтың тұтқырлығынан
2. Сеперациялы қондырғыдағы қысымнан
3. Сеператордағы сұйықтың көтерілу жылдамдығы
Сұйық сеперациялы қондырғысының есептері сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығынан, газ көпіршіктерінің сұйық бетіне қалқып шығу жылдамдығынан аз екенін көрсетеді.
(2.8)
Газ көпіршіктерінің сұйық бетіне қалқып шығуын Стокс формуласымен есептеуге болады.
(2.9)
Мұндағы: - сұйық бетіне қалқып шығатын газ көпіршіктерінің есепті диаметрі
Сеперация жағдайындағы газ тығыздығы мына формуламен анықталады:
(2.10)
Мұндағы: - қалыпты жағдайдағы газ тығыздығы,
Сеператордағы сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығын көлемдік шығымға және F – сеператордың көлденең қимасының ауданына байланысты болады да, былай жазылады:
(2.9)–шы формула қатынасын ескере отырып, былай жазуға болады:
(2.11)
(2.12)
Сандық түрлендіруден кейін:
(2.13)
Сұйықпен газ сепараторының өткізу қабілеттілігінің есебі
D=1.2м вертикальды гравитациялы сеператорға орташа диаметрлі мұнай тамшылы және тұтқырлығы , температурасы , мұнайдың көлемдік шығымы мұнай тығыздығы . Қалыпты газдың тығыздығы , газ тұтқыллығы , берілген жағдайдағы сығу коэффициенті .
Газ ағысындағы мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын, сеператордағы сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығын, қондырғының газды өткізу қабілетін және газ көпіршіктерінің диаметрі сұйықтың бетіне қалқып шығуын анықтау керек.
Шешімі:
газ ағысындағы мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын СТОКС формуласымен анықтау керек.
газ ағынының кіру жылдамдығын мына (2.6) формуламен анықтаймыз:
Онда газдың жылдамдық есебін ескере отырып берілген диаметр бойынша сеператордың тәуліктік өнімділігін мына (2.3)-ші форпмуламен анықтаймыз:
Газ бойынша сеператордың өткізу қабілетін мына (2.8)-ші формуламен тексереміз:
Сеператордың берілген түрі газ сеператорының өнімділігін қамтамасыз етеді.
Сұйық сеператорының есебін сұйық деңгейінің көтерілу кезіндегі газ көпіршіктеріндегі толық қалқып шығу жайындағы өткізу қабілетін тексерумен аяқтау керек.
Сеператордың негізгі жұмыс жағдайын пайдалана отырып, сұйықтағы газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығын анықтаймыз:
Содан кейін газ көпіршіктерінің диаметрін СТОКС формуласымен анықтаймыз:
.
Сұйық сеператорының өткізу қабілетін газ көпіршіктерінің өлшемін ескере отырып мына (1.6)-ші формуламен ескереміз:
Осыдан берілген сұйықтың көлемі қанағаттандырылатынын көруге болады
2.8-кесте-МДАЦ түсiп жатқан iшкi мұнайдың физикалық – химиялық қасиеттерi
| Параметрлер атауы | Құмкөл кен орны |
| 200 С кезiндегi тығыздық, кг/м3 | |
| Жабысқақтық, мПа С: 200 С 500 С | |
| Қату температурасы, С0 | +12 |
| Молекулалық салмағы | 198,2-ден 205,4 дейiн |
| Құрамы, % салмағы күкiрт силикогендi қарамай парафин асфальтен азот | 0,056 0,03 |
| Фракцияның шығуы: 1000 С, дейiн % 1500 С, дейiн % 2000 С, дейiн % 3000 С, дейiн % | 4,1 16,1 |
Қазiргi уақытта дайындық мәселесi өте өткiр тұр, себебi тұтынушы мұнайды тек 1А (жоғарғы) және 1 топ сапамен қабылданады. МДАЦ жүргiзiлетiн мұнай дайындау тұтынушылар шарттарын қанағаттандырады. Тауарлы мұнайда хлорлы тұздың құрамы орташа 40 мг/л дейiн, мұнай негiзiнен 1 және жоғары топ сапалылығымен өткiзiледi. Мұнай дайындауды осындай жоғарғы деңгейде ұстап тұру үшiн, мыналарды ескеру қажет:
1. Жұмыс iстеп тұрған қондырғы қызу жағдайында жұмыс iстеп тұр, себебi ол жылына 1096,4 т өнiмдiлiкке есептелiнген.
2. Кен шығару барысында сулылық әрдайым өсiп отырады, тиiсiнше су мұнайлы эмульсияның тұрақтылығы өсiп отыр.
Дайындалған мұнай өндiру және мұнай химия өнеркәсiбiнiң кәсiпорындары үшiн бастапқы шикiзат болып табылады.
Мұнайды дайындау кезiнде және оны дайындауда бөлiнетiн iлесiп шығатын қабаттағы су , МДАЦ тазалау қондырғысына келiп түскен, әрi қарай Петро – Қазақстан АҚ ППД жүйесi арқылы Құмкөл кен орнының өнiмдi қабатына айдалып толық пайдаланылады.
Басты құбыр желiсiмен Құмкөл мұнайын айдаудың ерекшелiгi
Құмкөл мұнайында парафин құрамы 12% құрайды. Мұнай желiсi бойымен мұндай мұнайды тасымалдаудың өзiндiк ерекшелiгi бар. Егер мұнай жабысқақтығы температура төмендеуiнен едәуiр өссе, онда қондырғыдан кейiн мұнай желiсiнiң iске қосылуы елеулi қиындайды, ал парафиндi мұнайды айдау кезiнде мұнай желiсiнiң “қатып қалуы” оның толық тоқтап қалуына дейiн болуы мүмкiн.
Ағымдылық шегiмен немесе t3 қату температурасымен ерекшеленетiн парафиндi мұнайдың айдалуы көп жағдайда бұл мұнайдың жылумен өңделуiмен байланысты. Парфиндi мұнайды жылумен өңдеу кезiнде парафиннiң барлық кристалдарының ерiп ыдырауына назар аудару қажет, әйтпесе қалған кристалдар жаңа кристалдар құрылуының ортасы болып табылады. Жылумен өңделген мұнайды кейiн салқындату кезiнде, кристалданудың екiншi барысы кешеуiлдейдi, соның нәтижесiнде өте ұзақ уақыт аралығында мұнай жақсы ағындылығын сақтайды, яғни жабысқақтығы азғантай және қату температурасы t3 төмен болады. Қату температурасы t3 (төмен) жоғары және жабысқақтығы едәуiр болып көрiнетiн парафиндi мұнайдың ағындылығын жақсарту үшiн әдетте ҮБЗ (үстiртiн белсендi заттар) табылатын ерiткiштер, нақты жағдайда депрессатор болып табылады.
Депрессорлы мұнайдың астау ыдыста, сондай – ақ “Құмкөл - Қазақстан” мұнай желiсiнiң ұзына бойына орташа қату температурасы -50 С, -60 С құрады, депрессордың шығыны орташа бiр тонна айдалынатын мұнайға 50 грамм. Қосындысының тиiмдi жұмыс iстеуi үшiн депрессордың енгiзу нүктесiнде бастапқы мұнай температурасы 550 С және онда су құрамы 0,3 – 0,5% құрау қажет.