Расчет отстойника Пропускная способность отстойника максимальна при ε=0

Для расчёта необходимого количества отстойников необходимо определить минимальный диаметр аппарата и минимальную длину зоны отстоя.
Минимальный диаметр отстойника для обеспечения ламинарного течения эмульсии (Re ≤ 2300) определяется по формуле:
Dmin= 4∙Vвх∙ρэм2300∙π∙μэмπf(ε) , м (2.1)
Предварительно рассчитаем плотность эмульсии при 200С по уравнению аддитивности, зная соотношение нефти и воды:
где ρн20= 840 кг / м3 - плотность нефти при 200С;
ρн20 = 1001 кг / м3 - плотность пластовой воды при 200C.
Плотность эмульсии при 200С:
ρэм20=10,3ρн20+0,7ρв20=10,3840+0,71001=946,57 кг/м3
Относительную плотность эмульсии при 300С определим по уравнению:
ρ4t=ρ420-α∙(t-20) (2.2)
α=0,001838-0,00132∙ ρ420 (2.3)
В нашем случае из формулы (2.3):
α=0,001838-0,00132∙0,94657=0,000589
Относительная плотность эмульсии при рабочей температуре из формулы (2.2) равна:
ρэм30=0,94657-0,000589∙30-20=0,94068
Абсолютная плотность эмульсии:
ρэм30=ρ430⸱1000=940,68 кг/м3
Чтобы определить динамическую вязкость эмульсии (μэм) при 300С, Па·с., необходимо предварительно определить динамическую вязкость нефти
при 300С. Для расчета последней предварительно находим динамическую вязкость нефти при 200С и 500С.
Динамическая вязкость нефти при 200С:
μ20=20⸱ρ20=10⸱10-6 ⸱840 = 8,4 мПа⸱с
Для определения динамической вязкости нефти при 500С находим сначала относительную плотность нефти при 500С:
α = 0,001838 – 0,00132·0,840 = 0,00073
ρ450= 0,840 – 0,00073 · (50 – 20) = 0,8181
Абсолютная плотность нефти при 500С составляет ρ50= 818,1 кг/м3.
Динамическая вязкость нефти при 500С:
μ50=50⸱ρ50=5⸱10-6 ⸱818,1= 4,091⸱10-3Па⸱с=4,091 мПа⸱с
Динамическую вязкость нефти при 300С определяем из уравнения:
lgμ30=lgμ20⸱lgμ50lgμ2030-2030 (2.4)
По формуле (2.4):
lgμ30=lg8,4⸱lg4,091lg8,40,333=0,8056
μ30=100,8056=6,392
Динамическую вязкость эмульсии определяем по формуле:
μэм=μ30(1-В)2,5=6,392(1-0,7)2,5=129,67 мПа⸱с
Где В = 0,7 – доля воды в эмульсии.
Объёмный расход эмульсии:
Vвх=Gжρэм30 (2.5)
Объемный расход эмульсии определяется по формуле (2.5):
Vвх=500000940,68 =531,53 м3/ч = 0,148 м3/с
Минимальный диаметр отстойника будет составлять по формуле (2.1):
Dmin= 4∙0,148∙940,682300∙3,14∙129,67∙10-33,142,596=0,65 м
Расчёт показал, что для обеспечения ламинарного движения эмульсии необходим минимальный диаметр отстойника 0,65 м . Максимальный диаметр стандартного отстойника составляет 3,4 м.
Минимальная длина зоны отстоя для обеспечения необходимого времени осаждения капель воды определяется по формуле:
L=hос∙ωсрωос(2.6)
где hос - высота зоны отстоя, м;
ωср- средняя горизонтальная скорость движения эмульсии в аппарате,
м/с;
ωос - скорость стеснённого осаждения капель воды, м/с.
Высота зоны отстоя hос определяется следующим образом:
При стандартном диаметре отстойника D = 3,4 м его радиус составит:
R=3,42=1,7 м
Высота водяной подушки:
hв=ε∙R=0,46∙1,7=0,782 (2.7)
Высота зоны отстоя:
hос=D-hв=3,4-0,782=2,618 м (2.8)
Средняя горизонтальная скорость движения эмульсии определяется как
среднее арифметическое скоростей на входе и выходе:
ωср=ωвх+ωвыхS (2.9)
ωвх=VвхS (2.10)
ωвых=VвыхS (2.11)
где Vвх и Vвых - объемный расход эмульсии на входе в аппарат и на выходе из него, м3/с;
S - площадь поперечного сечения для прохода эмульсии в аппарате, м2.
В нашем случае Vвх=0,148 м3/с.
Суммарный массовый расход эмульсии на выходе составляет Gвых=200000 кг/ч