Конструктивные особенности газонефтяного сепаратора. Характеристика процесса выделения газовой фазы из нефти. Методы регулирования уровня нефти в сепараторе. Построение математической модели газожидкостной сепарационной установки аналитическим методом.
Кафедра автоматизации технологических процессовКонтактный, или однократный, - процесс разгазирования нефти, при котором суммарный состав смеси (газ нефть) во время процесса остается постоянным, а газ находится в контакте с нефтью. В результате нефть обогащается высококипящими компонентами, а с газом отводится наиболее легкая часть этой нефти, поэтому количество газа получается всегда меньше, чем при контактном способе разгазирования. Также изменяются давления в коллекторах, в которые подаются нефть и газ из сепаратора. Все возмущения, действующие на сепаратор, приводят к изменению давления сепарации и, как следствие, к изменению уровня нефти в сепараторе. III - Секция сбора нефти собирает и выводит нефть из сепаратора.Аналитические модели строятся на основе информации, содержащейся в известных законах природы: законы сохранения энергии, массы, импульса, электрического заряда, а также законы Ома, Кирхгофа, Архимеда. Затем проводится ряд экспериментов, при которых фиксируются значения входных и выходных параметров, после чего производится статистическая обработка результатов экспериментов, на основании которой подбирается математическое выражение, описывающее экспериментальные данные с достаточной точностью. Модель, построенная по данным эксперимента на какой-либо установке, годится только для этой установки и может быть непригодна для такой же установки, установленной в соседней лаборатории (а тем более для оборудования с другими размерами и параметрами, для других материалов). Таким образом, применив аналитический метод построения модели, с достаточной точностью можно оценить допустимую область изменения параметров и учесть особенности процесса сепарации. Рисунок 2.1 - Упрощенная схема сепарационной установки: Рсм(t) - давление смеси, поступающей на вход сепаратора; Рж(t) - давление нефти на выходе сепаратора; Рг(t) - давление газа на выходе сепаратора; Рс(t) - давление внутри сепаратора; Qcm(t) - количество смеси, поступающей на вход сепаратора; Qг вх(t) - количество газа, поступающего на вход сепаратора; Qж вх(t) - количество нефти, поступающей на вход сепаратора; Qг вых(t) - количество газа, отбираемого на выходе сепаратора; Qж вых(t) - количество нефти, отбираемой на выходе сепаратора; Тс - температура сепарации; V - объем сепаратора; D - диаметр сепаратора; H(t) - высота уровня нефти в сепараторе; ?1, ?2, ?3 - коэффициенты гидравлического сопротивления задвижекПостроим зависимость давления газа в сепараторе от уровня нефти. Применим уравнение Менделеева-Клайперона: Зависимость примет следующий вид: Найдем зависимость объема газа в сепараторе от уровня нефти. Площадь сечения сепаратора, занимаемую нефтью, найдем по рисунку 3.1. Подставим (27), (28), (29) в (26) и приведем слагаемые: При следующих значениях получим зависимости давления газа в сепараторе от уровня нефти при различных температурах сепарации: Графики полученных зависимостей представлены на рисунке 3.2. Рассмотрим динамику изменения давления в сепараторе при единичном скачке давления газа на выходе.
