601

Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 175631
Дата закачки: 08 Декабря 2016
Продавец: lenya.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комментарии:





Раздел 3
"Расчетная часть"









 







3.1. Исходные данные для расчета
нефтегазового сепаратора.

Разнообразие технологических процессов, влияние на сам процесс сепарации многочисленных факторов, таких как физико-химические свойства нефти и газа, газовые факторы, условия сбора и транспорта продукции скважин и др., обусловили чрезвычайное многообразие сепараторов, как по типоразмерам, так и по конструктивному исполнению. Независимо от конструктивного исполнения, сепараторы должны обеспечивать разделение газовой фазы от жидкой, необходимую степень очистки газовой фазы от капельной влаги, максимальное извлечение из нефти газовой фазы (проведение процесса в условиях, близких к равновесным между нефтью и газом), разрушение пены, поступающей в сепаратор, и создание условий, уменьшающих пенообразование в самом сепараторе, необходимый гидрозатвор, обеспечивающий нормальную эксплуатацию в условиях пульсирующих потоков и предотвращающий попадание свободного газа в нефтесборные коллекторы. Анализ перечисленных требований показывает, что их выполнение находится в прямой зависимости от двух параметров - производительности сепаратора по газу и по нефти. При выборе сепараторов для конкретных условий эксплуатации и при конструировании новых аппаратов знание этих параметров является необходимым.
Расчет сепаратора должен содержать исходные данные и собственный расчет. Ис¬ходные данные определяют требования (исходные условия), предъявляемые к аппарату (условия расчета). Расчет осуществляют для основных сепарационных секций и элементов, корпуса, патрубков подвода и отвода газа и жидкости.









Исходные данные:

Давление сепарации ……………………………..6
Рабочий газовый фактор …………………………..20
Плотность нефти …………………………………..878
Плотность газа …………………………………….0,831
Поверхностное натяжение на границе
нефть – газ ………………………………………....25
Температура газа в сепараторе ……………………….....20
Тип отбойной насадки………………………………….... сетчатая
Расположение насадки……………………………….горизонтальное
Живое сечение отбойной насадки ………………0,98
Необходимое количество сепарации газа ………...
Коэффициент скорости ……………………………….0,1
Обводненность добываемой продукции, В………………….0,85
Газовый фактор G, …………………………………….20
Объемный расход жидкости V, ………………………420


3.2. Определение пропускной способности горизонтального сепаратора и его конструктивных размеров.
Целью расчета является определение конструктивных основных размеров сепаратора.

1. Диаметр определяется из условия рационального размещения отбойной
насадки с учетом удельной нагрузки сепаратора по нефти.


где минимальный уровень жидкости,
предел регулирования,
высота слива жидкости,
диаметр входного патрубка, м






2. Определение длинны сепаратора:
(1)
где диаметр сепаратора, м
длина отбойной насадки, м
диаметр выходного патрубка, м

3. Объем сепаратора равен:
(2)
При заполнении сепаратора по высоте объем жидкости составит 1,475 .
4. Максимальная пропускная способность горизонтального сепаратора по газу при давлении в се¬параторе 0,6 МПа и температуре 293 К составит (все поперечное сечение горизонтального сепаратора занято потоком газа)
(3)
где диаметр нефтегазового сепаратора, м;
доля поперечного сечения сепаратора, занятая потоком газа,
давление в сепараторе,
температура в сепараторе,


 (4)
где объемный расход жидкости,
обводненность добываемой продукции;
отношение объема газа, выделившегося из нефти.



По определению
  (5)
где Vг(p) —объемный поток газа, выделившегося из нефти при давлении и температуре в сепараторе (объем газа приведен к нор¬мальным условиям), м3/сут;
Vн — объемный поток нефти, посту¬пающей в сепаратор, м3/сут. Если известно G(p) и найдено Vг(p), то

    (6)  
5. Определение фактической удельной нагрузки по нефти:
(7)
Фактическая удельная нагрузка меньше рекомендуемой -
6. Определение уноса нефти с газом:
(8)

В трапе должны быть созданы условия, при которых отдельные пузырьки газа, еще не выделившиеся в газовую среду, а находящиеся в потоке нефти в нижней части трапа, успели бы всплыть из нефти прежде, чем нефть выйдет из сепаратора.
Эти условия состоят в том, чтобы скорость движения нефтяного потока была меньше скорости всплывания газового пузырька, в нефти: < .
Скорость
   (9)
Скорость по формуле Стокса:
   (10)
где d — диаметр пузырьков газа, примем его равным 0,02 см:
— плотность газа в условиях трапа; = г/см3;
— плотность нефти;
= 0,878; —абсолютная вязкость нефти, примем ее равной 0,02 пуаза.
Здесь можно пренебречь малой плотностью газа ; знак минус показывает, что скорость частицы газа направлена вверх, т. е. она всплывает в нефти.
Так как = 0,5 см/сек < = 0,95 см/сек, то пузырьки газа диаметром больше 0,2 мм не будут увлекаться потоком нефти, а будут всплывать и присоединяться к газовой среде в трапе.


3.3. Расчет обечайки сепаратора.

Цилиндрические обечайки являются одним из основных элементов технологических аппаратов. Обечайки большей частью изготавливаются вальцовкой из листового проката. Так как из одной, а в данном случае из нескольких обечаек образуется цилиндрический корпус аппарата. В данном сепараторе обечайка нагружена внутренним избыточным давлением.

Исходные данные:
Диаметр корпуса, м 1,2
Длина обечайки, м 3
Рабочее расчетное давление, МПа 0,6
Материал аппарата 0,9Г2С
Допустимые напряжения, МПа 162




По безмоментной теории расчёта оболочек рассчитываем толщину стенки:

   (11)
PR - рабочее расчетное давление;
D - диаметр корпуса;
- коэффициент прочности сварных швов обечайки = 0,9;
- допускаемое напряжение,

(12)

SR – расчётная толщина стенки.
Действительная толщина стенки определяется по формуле:

    (13)

– прибавка, состоящая из: (14)
        - прибавка на коррозию,
        - прибавка на минусовой допуск,
        - технологическая прибавка
Принимаем
Допускаемое избыточное давление определяется по формуле:

    (15)
Так как , то данный расчёт верен.





3.4. Расчет крышки сепаратора.
Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов тех¬нологических аппаратов. Цилиндрические цельносварные корпусы горизонталь¬ных аппаратов с обеих сторон ограничиваются днищами. Форма днищ, приме¬няемая в отечественном аппаратостроении, бывает эллиптическая, полусфери¬че¬ская, в виде сферического сегмента, коническая и плоская. Конические и плоские днища бы¬вают с отбортовкой на цилиндр и без отбортовки, а эллиптические — только с отбортовкой. В данном сепараторе применены эллиптические днища. Так же как и обечайки, днища рассчитываются по безмоментной теории расчёта оболочек.

Рис. 20. Расчётная схема крышки сепаратора


Теоретическая толщина стенки днища рассчитывается по формуле:

, (16)

R – радиус кривизны в вершине днища,   (17)

     (18)
Реальная толщина стенки определяется по формуле:


   (19)
– прибавка, состоящая из:       - прибавка на коррозию,
        - прибавка на минусовой допуск,
        - технологическая прибавка
Принимаем =8 мм.
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:

МПа   (20)

Так как , то расчёт правильный


3.5. Расчет фланцевого соединения.
В технологических аппаратах для разъемного соеди¬нения составных корпу¬сов и отдельных частей приме¬няются фланцевые соединения преимущественно круг¬лой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступ¬ными для сборки, разборки и осмотра.

Рис. 21. Фланцевое соединение по ГОСТ 12820-80



Внутренний диаметр фланца D: 200мм.
Толщина обечайки S: 8 мм.
Толщина втулки принята S0=10 мм, что удовлетворяет условию:
 
S<S0<S&#61655;1,3 8<10<10,4 (21)
S0-S<5 10-8=2<5     (22)
Толщина S1 втулки по формуле:
    (23)
(24)
 

Тогда толщина втулки из (23):

Высота втулки по формуле:
   (25)
Отсюда

Принимаем

Эквивалентная толщина втулки фланца:
  (26)   
Подставив значения получим:


Определяем диаметр болтовой окружности:
     (27)
где толщина втулки
диаметр болта, принимаем равным [1]
нормальный зазор между гайкой.
Принимаем
Находим наружный диаметр фланца:

(28)

где, а=40 мм - для шестигранных гаек М20 [1]



Принимаем D=330 мм=0,3 м.

Наружный диаметр прокладки:

     (29)

где е=30 мм - для плоских прокладок при dб=20 мм.

Подставив значения получим:



Средний диаметр прокладки определяется по формуле:

  (30)

где в = 12 мм - ширина плоской неметаллической прокладки для диаметра аппарата D=200 мм. [1]

Количество болтов по формуле:
           (31)
где шаг расположения болтов при [1]
Тогда

Принимаем кратное четырем.

Высота (толщина) фланца:
   (32)
где &#61548;=0,34 для р=1,6МПа и приварных встык фланцев
 


Принимаем
Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа шип-паз (ориентировочно):
  
(33)
высота стенки прокладки.
Отсюда









Рис. 22. Силы, действующие на фланец


Равнодействующая внутреннего давления определяется по формуле:
     (34)
Тогда равнодействующая внутреннего давления имеет значение:



Находим реакцию прокладки:

 (35)

где для паронита
b0 - эффективная ширина прокладки:

 (36)

Тогда


Усилие, возникающее от температурных деформаций:

(37)

где &#61537; - коэффициенты линейного расширения материала фланца (09Г2С) и материала болта (35Х).
&#61537;ф=12,2&#8729;10-6 1/0С 
&#61537;б=12&#8729;10-6 1/0С
- расчетная температура неизолированных фланцев;
- расчетная температура болтов;
модуль упругости для болтов из стали 35Х;
площадь поперечного сечения для болтов диаметром М20;
- количество болтов;
податливости болтов, фланцев и прокладки, определяемые по формулам:
        (38)
           (39)
       (40)

где расчетная длина болта;
     (41)
       (42)
     (43)
    (44)

Тогда подставим значения и получим:





Окончательно получаем по формуле (37):


 

Коэффициент жесткости фланцевого соединения находим по формуле:

(45)



Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:

(46)
где допустимое давление паронитовой прокладки.
Тогда


Болтовая нагрузка в рабочих условиях:



Приведенный изгибающий момент:

(47)
где соответственно допускаемые напряжения для материала фланца при и расчетной температуре



Проверка прочности и герметичности соединения.

Условие прочности болтов выполняется:

(48)
где допустимое нормальное напряжение болта при 20&#61616; С.

    (49) 

Условие прочности неметаллической прокладки из паронита:

  (50)
где [qпр]=130 МПа - для паронита;


Тогда


Максимальные напряжения в сечении фланца, ограниченные размером S1:

     (51)

где D*=D=0,2 м, при D >20 &#61655; S1 (0,8&#61502;20&#61655;0,020);

(52)

Тогда


Максимальные напряжения в сечении, ограниченном размером S0:



где при и
  

График для определения


    (53)
Тогда


Напряжения во втулке от внутреннего давления:
- тангенциальные:
(54)


- меридиональные:
(55)



Условие прочности для фланца, ограниченного размером S1=20 мм выполняется, если:

(56)

где [&#61555;] = 350 МПа для стали 09Г2С
Подставив значения получим:


Условие прочности для фланца, ограниченного размером S0=10мм выполняется:
   (57)

(58)
Подставим и получим:

Условия герметичности, определяемое по формуле углом поворота фланца, также выполняется, если:
   (59)

где [&#61553;] = 0,009 рад - допускаемый угол поворота приварного встык фланца при D=200 мм:


Фланцевое соединение подобрано и просчитано правильно.
 
3.6. Расчет укрепления отверстий в стенках сепаратора.

Различные отверстия в стенках корпуса, днища свар¬ного аппарата для шту¬церов и люков ослабляют стенки и поэтому должны быть большей частью укреплены. Укрепление осуществляется патрубком штуцера, утол-щением укреп¬ляемой стенки и укрепляющим кольцом. Наиболее рациональным и поэтому наиболее предпоч¬тительным укреплением является укрепление патруб¬ком штуцера.

Рис. 23. Конструкции укреплений отверстий







Диаметр обечайки, м 1,2
Длина обечайки, м 3
Диаметр штуцера, м  0,25
Длина штуцера, м  0,2
Внутренний радиус отбортовки, мм  10
Расчетная толщина обечайки, мм  3,6
Исполнительная толщена обечайки, мм 8
Расчетная толщина штуцера, мм  1
Исполнительная толщена штуцера, мм 5
Внутренний диаметр штуцера, м   0,2
Материал штуцера  10Г2













Расчетная толщина стенки штуцера определяется:

 (60)
где рабочее давление, МПа
диаметр штуцера, м
коэффициент прочности сварных швов штуцеров
допускаемое напряжение, МПа;
прибавка на коррозию.

– прибавка, состоящая из:       - прибавка на минусовой допуск,
        - технологическая прибавка




Исполнительная величина равна:



Рис. 23. Укрепление отверстий отбортовкой


Определение расчетного диаметра отверстия:

(61)


где диаметр патрубка, м
внутренний радиус отбортовки, м
расчетная величина обечайки, м
прибавка на коррозию, м


Находим наибольший диаметр отверстия штуцера, не требующего дополнительного укрепления:


(62)


т.к. укрепление отверстия диаметром необходимо.
Расчетный диаметр отверстия, не требующего укрепления, при отсутствии избыточной толщены стенки обечайки:

(63)
Расчетная длина штуцера:


Условие укрепления отверстия отбортовкой выполняется:

 



Минимальное расстояние между отверстиями, когда их ещё можно считать одиночными:
(64)
где DR -диаметр укрепляемого элемента;







3.7. Расчёт опор корпуса.
Установка технологических аппаратов на фундамен¬ты или специальные несущие конструкции осуществ¬ляется большей частью с помощью опор. Непосред¬ственно на фундаменты устанавливаются лишь аппара¬ты с плоским днищем, предназначенные главным образом для работы под наливом. В зависимости от рабочего положения аппара¬та различают опоры для вертикальных аппаратов и опоры для горизонтальных аппаратов. Горизонтальные аппараты независимо от их размещения (в помещении или на открытой пло¬щадке) устанавливают на седловых опорах.

Рис. 24. Схема седловой опоры сепаратора
Нормативный метод расчета регламентирован ГОСТ 26202 – 84 (СТ. СЭВ 2574 - 80). Расчётные нагрузки в горизонтальном аппарате, установленным на двух сёдловых опорах:



Реакция опоры для аппарата, установленного на двух опорах:

, (65)
где G – сила тяжести аппарата в рабочем состоянии.
(66)
Изгибающий момент в середине аппарата:
(67)
Изгибающий момент в сечении над опорой над опорой:
(68)
где: L=3м – длина обечайки;
D=1,2м – диаметр обечайки;
f1, f2, и f3 – коэффициенты, принимаемые по графикам 3,4 и 5[1]
(69)
 

Подставляя все в формулы – получим:


Горизонтальная сила (перпендикулярная к оси аппарата):
    (70)
=0,2 – коэффициент, определяемый по графику 6 [1].
Горизонтальная сила трения (параллельная оси аппарата):

(71)

Площадь опорной плиты должна выбираться конструктивно и должна удовлетворять условию:
   (72)
где: =10МПа – допустимый предел прочности бетона.



В соответствии с ОСТ 26-1265-75 и конструктивными параметрами

сепаратора принимаем площадь опорной плиты равной:




тогда напряжение сжатие бетона равно:




Расчетная толщина опорной плиты:

(73)

где коэффициент, определяемый по графику 7 [1]
ширина поперечных ребер, м

расстояние между поперечными ребрами, м

допустимое напряжение для материала опорной плиты, МПа



 Исполнительная толщина опорной плиты:



Размер файла: 1,6 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

    Скачано: 1         Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

Модернизация системы сбора и подготовки нефти и газа. Модернизация вертикального газожидкостного сепаратора-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора НГС-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Модернизация горизонтального сепаратора. Применение системы гидроразмыва осадка для очистки сепаратора от механических примесей-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Расчетная часть-Расчет нефтегазового сепаратора НГС6–3000-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Расчетная часть-Расчет сепаратора горизонтального - ГС-6-2200-М1-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора 2 ступени-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Ещё искать по базе с такими же ключевыми словами.