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; Dп – 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 Гm можно найти по формуле
, где
Sm – поперечное сечение частицы ПАВ, м2.
Коэффициент распределения вещества равен
, где
N0 – мольная доля ПАВ; Nв – мольная доля воды.
Сведения о коэффициенте kp можно найти в работе [8, с. 26]
Следующие величины обозначают
Sl – поперечное сечение капель эмульсии, м2; cl – предельная концентрация эмульсии; Vнепр – объем в котором идет непрерывный процесс деэмулгирования; Vдист – 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 отсутсвуют данные по расчету различных коэффициентов, необходимых для расчета электродегидратора. Условно принимаем элетродегидратор, как стандартизованный аппарат.
В таб. 9 приведены характеристики дегидраторов горизонтального тип в основном используемы в России.
Характеристики горизонтальных электродегидраторов. Таблица 9
|
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. 10. и таб. 11. Можно с уверенностью сказать, что горизонтальный дегидратор легче и дешевле стоит, а по производительности не отстает от своих конкурентов.
Сравнительные показатели работы ЭГ. Таблица 10
|
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 |