автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Повышение качества подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования

На правах рукописи

БАСАРЫГИН Михаил Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ ЭМУЛЬГИРОВАННОГО ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы» (нефтяная и газовая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар 2003

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом

университете.

Научный руководитель. кандидат технических наук, доцент Ивановский

Николай Николаевич

Официальные оппоненты. доктор технических наук Запорожец

Евгений Петрович

кандидат технических наук, заслуженный итобретатель РФ Милыитейн Леонид Маркович

Ведущая организация - Краснодарское управление добычи и транспорта газа

Защита состоится '< 9 » октября 2003 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 2.22.019.01 в НПО «Бурение» по адресу: 350063, г.Краснодар, ул. Мира, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО «Бурение».

Автореферат разослан « »_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук

Рябова Любовь Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Газовый конденсат, получаемый как попутный продукт при добыче природного и нефтяного газов, представляет собой весьма ценное сырьё для производства моторных топлив, а также для химической переработки.

Однако подготовка к транспорту и переработке на каждом промысле имеет свои особенности , которые зависят от компонентного состава газоконденсата, содержания пластовой воды, мехпримесей, минеральных солей й пр.

Подготовка газоконденсата месторождения «Прибрежное» ООО «Кубаньгаз-пром» осложняется наличием в нем твердых парафинов, которые вместе с пластовой водой образуют стойкую эмульсию. Устойчивость эмульсии обуславливается бронированием глобул воды твердыми парафинами и естественными ПАВ ( поверхностно - активными веществами) и образованием на поверхности глобул воды электрических зарядов, препятствующих слиянию глобул воды. В результате образования стойкой эмульсии транспорт и переработка газового конденсата затруднены. Технической задачей подготовки газоконденсата на месторождении «Прибрежное» является очистка газоконденсата от твердых парафинов и пластовой воды ;

Концепция развития ОАО «Газпром», в том числе ООО «Кубаньгазпром» до 2015 г. предусматривает значительное увеличение добычи природного газа и газоконденсата. В связи с этим качественная очистка газоконденсата от твердых парафинов и пластовой воды является актуальной задачей не только для месторождения «Прибрежное», но и для аналогичных газоконденсатных месторождений ООО «Газпром».

Цель диссертационной работы

Разработка технологического процесса и агрегата для очистки эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов методом центрифугирования.

Научная новизна.

1 .Исследована дисперсность эмульгированного газового конденсата методом микрофотографирования . На основе проведенных исследований получено распределение глобул воды в эмульгированном газовом конденсата, в зависимости от их размеров.

2.Разработана математическая модель процесса очистки эмульгированного газового конденсата от твердых парафинов и воды методом центрифугирования.

3.На основе математической модели разработан метод расчета процесса цен -трифугирования:, с помощью которого определяются следующие величины:

- минимальный диаметр отделяемых частиц воды;

- конечная концентрация воды в фугате ;

- изменение температуры газового конденсата в процессе очистки; время цикла осаждения до заданного величины слоя осадков;

- динамика нарастания слоя осадков.

- степень очистки газоконденсата;

- энергетические затраты процесса очистки.

4 Экспериментальными исследованиями установлено, что эффективность очистки эмульгированного газоконденсата от парафинов и воды методом центрифугирования

достигает 96 %.

5. Но базе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана установка по очистке эмульгированного газоконденсата от парафинов и воды методом центрифугирования, защищенная патентом РФ № 2161523.

Достоверность результатов

Достоверность результатов подтверждаются сходимостью основных параметров, полученных теоретическими и экспериментальными методами, что позволило применить разработанную математическую модель и методику расчета на практике.

Промышленная реализаиня работы

Разработанные математическая модель и методика расчета использованы в ООО «Кубаньгазпром» в проекте Каневского ПСБ № 155 «Елок подготовки эмульгированного газового конденсата на УКПГ м/р Прибрежное» с ожидаемым экономическим эффектом - 7,5 млн. рублей в год.

Апробадия работы

Основные положения, изложенные в диссертационной работе, докладывались на международной научно- технической конференции «Трубопроводный транспорт - сегодня и завтра» (г. Уфа, 2002 г.) и международной конференции «XXI век - промышленность и экология» (г. Майкоп, 2002 г.).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 10 работ, в том числе 1 патент Российской Федерации.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы - 82 наименований, содержит 136 стр. машинописного текста, 53 рисунка, 12 таблиц и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальности проблемы, сформулированы цель и основные направления проведения исследований. Приведены данные по длительному мани-торингу содержания пластовой воды в газоконденсате месторождения «Прибрежное» с ноября 2000 г. по июнь 2001 г. Содержание пластовой воды в газоконденсате изменялось в пределах от 17 до 23 мае. % , т. в среднем составляло 20 мае. %. Содержание твердых парафинов достигало 1 мае. %.

В первой главе проведен обзор и обобщен накопленный опыт по очистке эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов. Рассмотрены причины образования эмульсий в газоковденсатных средах. В соответствии с принятой классификацией газоконденсатные эмульсии подразделяются на три основные группы: обратные эмульсии (вода в конденсате); прямые эмульсии (конденсат в воде); множественные эмульсии. Дисперсный состав эмульсий зависит от условий их образования — насколько интенсивным воздействиям подвергалась водо-газоконденсатная смесь в процессе извлечения на поверхность и при движении по трубопроводам системы сбора. Дня эмульсий самым важным показателем является их устойчивость, то

есть способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на две образующие фазы - газоконценсат и воду. С термодинамической точки зрения водоконденсатные эмульсии принадлежат к неустойчивым системам. Это объясняется тем, что в процессе диспергирования резко увеличивается межфазная поверхность и в системе накапливается избыточная свободная энергия. В действительности, вод-конденсатные эмульсии, обладают значительной устойчивостью, а в- некоторых случаях эмульсии не расслаиваются годами.^ Это объясняется формированием адсорбционных сл<эев ,на [¡ранние раздела дисперснб'й фаз» и дисперсионной среды, что вызывает стабилизирующее действие. 4 8 "

Исходя из проведенного анализа существующих технологий и установок по очистке эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов, их конструкций и параметров, а также проблемы подготовки" эмульгированного газового конденсата, целью настоящей работы является разработка и исследование технологии и установки по очистке эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов методом центрифугирования. ^

Для решения поставленной цели необходимо^ешенце следующих задач.

1. Теоретическое исследование процесса очистки эмульгированного газового кон -денсата методов центрифугирования. '

2. Построение физической и математической модели процесса очистки.

3. Проведение численных экспериментов и их анализ

4. Проведение экспериментальных исследований процесса очистки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

5. Разработка опытно-промышленного установки по очистке методом центрифуги -рования.

Во второй главе проводятся теоретические исследования по очистке эмульгированного газового конденсата от золы и парафинов методом центрифугирования, разработаны физическая и математическая модели центрифугирования, исследован дисперсный состав эмульсии, описана методика численного решения, проведены численные эксперименты и произведен их анализ. Также исследован энергетический баланс работы центрифуги.

Модель отстойной центрифуги для разделения эмульсий приведена на рис. 1. При подаче водо-газоконденсатной эмульсии во вращающийся ротор образуется кольцевой жидкостный слой, максимальная толщина которого равна ширине закраины ротора. Частицы воды начнут двигаться в направлении центробежных сил, скорость осаждения в начальный момент будет возрастать. С увеличением скорости будет расти сопротивление движению частиц и соответственно уменьшаться ускорение. В результате через короткий промежуток времени наступит равновесие: центробежные силы, под действием которых осаждаются частицы, сравняются с силами сопротивления среды. В центрифуге под действием центробежной силы происходит разрушение эмульсии и расслоение воды, парафина и газоконденсата по плотностям таким образом, что самые тяжелые частицы воды осаждаются на стенке ротора, затем располагаются частицы твердого парафина и затем очищенный газоконденсат (фу-гат). Очищенный газоконденсат по мере поступления новых порций эмульсии переливается через закраину и выводится из ротора, при этом толщина слоя осадков будет постепенно увеличиваться

Для расчета скорости движения частиц в поле центробежных сил используются те же положения, что и для процесса осаждения под действием силы тяжести, заменяя силу тяжести центробежной силой или критерием Фруда - Рг.

Рис.. . 1тМодель осадительной центрифуги 1 -кожух; 2 - ротор; 3 - закраина ротора; 4 - подача сырья; 5 - выход фугата; 6 - осадок; 7 - фугах

I

Микрофотографирование эмульсии проводилось на металлографическом микроскопе типа ММР-4 с масштабом М = 1: 160. Затем микрофотография была сканирована на компьютере и увеличена в 6,25 раз. Таким образом был получен масштаб микрофотография М = 1: 1000. Были получены микрофотографии при фотографировании четырех проб эмульсии, отобранных из одной порции газоконденсата с содержанием воды 19,3 вес. %. Наблюдались капли воды размером 1,0 -12,0 мкм, причем их распределение соответствовало закону Гаусса. Усредненные результаты обработки четырех опытов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Распределение капель воды в эмульсии

Диаметр капель <1ч, мкм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Количество капель, шт. 63 102 86 45 27 20 9 7 2 3 3 1

Распределение капель, % 61, 8 100 84, 3 44, 1 26, 4 19, 6 8,8 6,8 2,0 2,9 2,9 1,0

По результатам вычислений была построена кривая процентного распределения частиц воды в эмульсии (рис. 2), из которого следует, что наибольшее число капель в исследованной эмульсии имело размер 2,0 мкм. Однако, для математического описания процесса необходима массовая характеристика. Проведя некоторые алгебраические преобразования, с учетом плотности частиц воды рч = 1000 кг/м3, из кривой на рис. 2 была получена характеристика массового распределения частиц, имеющих диаметр больший или равный с1ч (рис. 3). Для этой кривой были получены аппроксимирующие уравнением:

при 0,00 < с1 ч < 6,0 мкм : Р = 0,0448х5-0,6228х4 + 2,8186х3 -4,9338х' + 2,8889х +99,839,

при 6,00 < с!, < 12,0 мкм : Р = - 0,0073х'+ 0,3739х4 - 7,6318х3 + 77,916х2-404,83х +895,38, (1)

где Р - массовое распределение частиц (в %) диаметром х (мкм). При разработки математической модели использовались допущения:

1) не учитывается различие, обусловленное тем, что осаждение под действием силы тяжести происходит в плоском слое, а центробежное осаждение протекает в кольцевом слое;

2) мгновенная толщина кольцевого слоя жидкости в роторе центрифуги по его длине постоянная;

3) эмульсия состоит из двух компонентов: воды плотностью р., и газоконденсата плотностью рж и не содержит твердых парафинов;

4) режим осаждения частиц -ламинарный;

5) кривая массового распределения частиц воды в газоконденсате соответствует рис. 3 и описывается уравнением Р =/(е1ч).

Математическая модель заключается в следующем. С учетом допущений и принимая, что действующая сила при центробежном осаждении будет больше движущей силы при отстаивании в поле действия силы тяжести в Рг раз, получим выражение для скорости центробежного осаждения IVи при ламинарном режиме

3 4 5 6 7 8 Д/вмэркэпгикда мм Рис. 2-Содержание воды в эмульсии, %

10 11

100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

1-( ■ т- Г " ~ 1

! ! 1 1 1 1

" 1...... 1 \ 1 ]

\ ! X 1 | (

1 1 1

---- 1 ----------

Т--| • 1 ' \ 1

— {-----7—- , , 1

1 X' 1

1 I

1

1 _ 1.. _ 1

1 \ |

| ! 1

1

1

1 1

1 | 1

1 1 - -1-

01 23456789 10 11 12 Диаметр капель, мкм

Рис 3 - Массовое распределение частиц воды в эмульсии

-рЛе(2)

Фактор разделения, численно равный критерию Фруда, определяется по урав-

с СО2-г

нению Рг =-

ё

При центробежном осаждении границы возможных режимов движения определяются численными значениями критерия Рейнольдса: для ламинарного движения Яе < 2,0; для переходного 2,0 < Яе < 500; для турбулентного Яе>500. (

Расчеты, приведенные ниже, показывают, что режим осаждения частиц - ламинарный.

Критерий Рейнольдса определяется по критериальному уравнению

Ъ = (3)

18

Режим осаждения определяется по критериальному уравнению, и будет ламинарным при выполнении условия

Аг-Рг<1&Яе, или Аг-Ргй36, (4)

^г'Рж'ё Рч~Рж где Аг =-^---- критерий Архимеда.

Ц Рж

Для расчета примем ламинарный режим осаждения, что соответствует осаждению наиболее мелких частиц, лимитирующих производительность центрифуги.

Из уравнения (2) переменная скорость осаждения = /(г) равна

Ф _ Лг (рч-рж)-8 ю1-г

Ц ¿г 8 , (5)

Разделяя переменные и интегрируя в пределах пути от Л„ до Я,, определяется время, затрачиваемое на осаждение частицы диаметром с!ч

18-ц с1г

Л" = 7-гт2—Г—• (6)

.__Ь- __ьД (7)

Время осаждения частицы должно быть меньше или равно времени нахождения жидкости в роторе центрифуги тн, которое определяется из условия, что ротор

V ' '

центрифуги работает по принципу полного вытеснения ти

где V,, = к- (л,2 - Л02 )• Я - рабочий объем ротора, - ''"

Объем осажденной влаги, образующейся на наружной поверхности ротора будет определяться по уравнению

Га=ж.(л*-К,2)-Я (8)

По мере накопления в роторе осадка рабочий объем жидкости постоянно уменьшается Вследствие этого путь движения частицы от /?0 до /?, будет сокращаться, а выталкивающая скорость V будет увеличиваться

Таким образом, совместное решение системы уравнений 1-8 позволяет в зависимости от частоты вращения ротора (О , объемной производительности подаваемой

в центрифугу эмульсии V и начальной массовой концентрации воды в газоконденсате С, определить: минимальный диаметр отделяемых частиц воды ; конечную концентрацию воды в газоконденсате с,; степень очистки газоконденсата /с; время цикла осаждения ти до заданного величины слоя осадков; а также определить темп нарастания слоя осадка влаги 5,х. и влияние толщины слоя на процесс осаждения в зависимости от времени цикла тп.

При решении математической модели был построен алгоритм , блок-схема и программа расчета на ЭВМ. Были проведены численные исследования для промышленной центрифуги ОМБ-80 при следующих исходных данных: радиус ротора центрифуги II - 0,4 м; радиус закраин ротора центрифуги Ио = 0,16 м; высота ротора Н = 0,4 м; рабочий объем ротора центрифуги Ур = 100 л; плотность пластовой воды р» = 1050 кг/м3; плотность очищенного конденсата (фугата) рф = 780 кг/м3; динамический коэффициент вязкости фугата ц = 1,56- 10 "3 Па с. По результатам расчетов на ЭВМ было получено 14 графических зависимостей. Некоторые результаты представлены на рисунках 4-7 и в таблице 2.

Таблица 2 - Зависимость параметров процесса очистки от факторе разделения при

расходе эмульсии V = 1000 л/ч и при содержании воды в эмульсии С1=20%.

Рг 500 600 700 800 900 1000

К 93 94,5 95,5 96,2 96,5 97

С2. вес. % 1,45 1,0 0,7 0,45 0,375 0,3

т«.с 2400 2360 2320 2280 2240 2200

с1ч , мкм 3,2 2,8 2,6 2,0 2,4 2 а

Выводы из численного решения: при содержании воды в сырье С1 = 20 вес. % наилучшие показатели очистки достигаются при расходе сырья через центрифугу V = 1000 л/ч и среднем факторе разделения Рг = 1000, т.е. степень очистки - К = 97 %; содержание воды в фугате - С2 = 0,3 вес. %; диаметр улавливаемой капли воды - с1,, = 2,2 мкм; время цикла очистки - т ц = 2200 с (36,3 мин). Из рис. 7 следует, что при возрастании расхода сырья от 500 до 3500 л/ч степень очистки снижается с 97 до 87 % . Это объясняется тем, что при увеличении расхода сырья центрифуга не улавливает мелких капель воды.

В режиме непрерывного поступления сырья в ротор, его разделения и вывода из ротора очищенного продукта (фугата) с переливом его через борт ротора мощность, подводимая к электродвигателю привода ротора, т.е. мощность электрической энергии затрачивается:

1 - на потери электроэнергии в электродвигателе;

2 - на потери в приводе (гидромуфте, опорах валов, ременной передаче);

3 - на трение поверхностей ротора о воздух, находящийся в кожухе центрифуги:

4 - на разгон сырья, поступающего в ротор, до окружной скорости на наружном радиусе ротора;

5 - на трение сырья по поверхностям дна и борта ротора. Эта мощность идет на нагрев сырья.

Задавая ряд значений расхода по газоконденсату и учитывая КПД электродвигателя, рассчитываем Ррм, Ртм и находим электрическую мощность центрифуги ОМБ-80. Расчеты сведены в таблице 3.

Таблица показывает, что с увеличением производительности доля мощности на трение жидкости по сравнению с мощностью на разгон растёт и при расходе 1,4 кг/с достигает 23,6 %.

2500

2000

1500

и Л И

1000

500

1 1 / ! -1

' 1 / 1

1 п 1 \ Г- 1 !

1 \ I

1 / 1

1 1 .....'—1 - 1 1 1

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Рг

Рис. 4 - Зависимость времени цикла от Бг при разных концентрациях воды в эмульсии: 1 - С, = 10 %; 2 - С{ = 20 %; 3 - С, = 30 %..

5 4,5 4 3,5 3

8 2.5 2 1,5 1

0,5 О

[ ! I

\ \ \

/\ ! !

3 ^ \ ' 1

\ \ : ;

/х N !

2 / \ 1 ! 1

' | !

... , , / , 1 1 -1-1-;

400 500 600 700 800 900 1000 1100

Рг

Рис. 5 - Зависимость остаточной концентрации воды от фактора разделения при разных начальных концентрациях: 1 -С1= 10 %; 2 - С, = 20 %: 3 - С, = 30 %..

80

75

70 ------,

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

V, л/ч

Рис 7 - Зависимость степени очистки от расхода сырья при Рг = 1000

(--расчетная зависимость; ♦ - эксперимент с пилот: )й центрифугой;

Д - эксперимент с промышленной центрифугой)

Для центрифуги ОМБ-80 по результатам физического моделирования удельные затраты электрической энергии составляют 7,23 кДж/кг или 5642 кДж/м3 (2,01-Ю"3 кВтч/кг или 1,57 кВт-ч/м3).

Мощность, затрачиваемая на трения сырья , расходуется на нагрев газоконденсата При расходе сырья 1,4 кг/'с максимальный нагрев газоконденсата AT = 0,246° С.

Таблица З-Затраты мощности в центрифуге ОМБ-80.

Qm, кг/с 0,2 0,4 ! 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Л,м, Вт 414 829 i 1240 1660 2070 2490 2900

Ртм. ВТ 14 56 ! 126 225 351 505 690

,% 56 66 1 72 77 81 83 85

Р„Вт 3340 3990 j 4630 5250 5870 6570 7270

PtJPV«, % 3,4 6,8 | Ю,2 13,6 17,0 20,3 23,6

дт,°с 0.035 0,07 j 0,105 0,141 0,176 0.21 0,246

В третьей главе описаны проведенные экспериментальные исследования по очистке эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов методом центрифугирования с целью подтверждения результатов, полученных по математической модели.

Исследование было выполнено в два этапа. На первом этапе были проведены исследования на пилотной центрифуге и методом физического моделирования была выбрана промышленная центрифуга. На втором этапе были проведены исследования на промышленной центрифуге.

Для проведения пилотных экспериментов нами была разработана и изготовлена экспериментальная центрифуга ЭЦ - 20 с вертикальным расположением ротора. Целью экспериментов было определение степени очистки в зависимости от расхода эмульсии через центрифугу. Опыты на экспериментальной центрифуге проводились в лабораторных условиях через несколько часов после отбора пробы на промысле.

Техническая характеристика экспериментальной центрифуги

Внутренний диаметр ротора, мм 200

Высота ротора, мм 100

Рабочий объем ротора, см5 1615

Частота вращения ротора, 1/мин 3000

Фактор разделения 1000

При проведении пилотных экспериментов в стеклянную колбу емкостью 5 л заливался исходный газоконденсат. Расход поддерживался постоянным с помощью регулирующего вентиля и контролировался с помощью счетчика расхода жидкости. Во вращающемся роторе центрифуги происходило разделение сырья на осадок и очищенный газоконденсат (фугат). Осадок накапливался на стенке ротора, а фугат с помощью разгрузочной трубки отводился в емкость для фугата . Пробы фугата для анализа отбирались из емкости с фугатом.

Перед началом экспериментов с помощью лабораторной центрифуги определялось содержание осадков в исходном газоконденсате, а после окончания эксперимента - в фугате. Было проведено 3 серии экспериментов при разных расходах, сырья через центрифугу. Во всех опытах содержанием осадков в сырье было одинаковым С1 = 12 вес. %. Результаты пилотных экспериментов приведены в таблице 4.

Степень очистки газоконденсата от осадков определялась по уравнению

К = £!^.100>/0, - (9).

С1

где С, - содержание осадков в исходном газоконденсате, вес. %; С1 - текущее содержание осадков в фугате, вес. %

№ опы та Производель-ность пилотной центрифуги, м3/ч Содержание осадков в фугате, вес. % Степень очистки К,% Расчетная производительность промышленной центрифуги ОМБ-80, м3/ч

1 0,072 0,98 94,9 1,113

2 0,144 1,35 93,0 2,26

3 0,216 1,75 90,9 3,39

Для перехода от пилотной к промышленной центрифуге были использованы основы теории моделирования центрифуг. Условия моделирования выполняются при (

равенстве факторов разделения пилотной и промышленной центрифуг. Поскольку фактор разделения пилотной центрифуги Бг = 1000, выбираем для моделирования промышленную центрифугу ОМБ-80 с фактором разделения Рг = 1000, частотой вращения 1500 Шин. и рабочим объемом ротора 100 л. »

Расчет производительности промышленной центрифуги по условиям моделирования осуществляется по формуле:

(1о>

где Оп - производительность промышленной центрифуги, м3/ч; Оэ - производительность экспериментальной центрифуги, м3/ч; V - рабочий объем ротора, л; я - частота вращения, 1 /мин. Для расчета принимаем:

- для экспериментальной центрифуги ЭЦ -20: V = 1,615 л; п = 3000 1/мин;, СЬ = 0,144 мЗ/ч при степени очистки К = 93 %;

- для промышленной центрифуги ОМБ-80: V = 100 л; п = 1500 об/мин.

Получаем С>п = 2,26 м /ч. При использовании центрифуги ОМБ-80 в промышленной установке подготовки к транспорту эмульгированного газоконденсата расход сырья через центрифугу рекомендуется в пределах 1,0 - 3.0 м 3/ч. что обеспечивает степень очистки эмульгированного газоконденсата в пределах 95-91 %.

Промышленный эксперимент был проведен в полевых условиях на привозном сырье, чем обеспечивались меры пожаровзрывобезоапсности. Электроснабжение центрифуги ОМБ-80 было выполнено по временной схеме. При проведении экспериментов вначале в ротор было залито 80 л сырья, привезенного из м/р «Прибреж- < ное».После запуска центрифуги сырье заполняло рабочую полость ротора, как показано на рис. 8. В заданные моменты времени разгрузочная трубка заглублялась в рабочую полость ротора (с помощью маховичка) и отбирались пробы фугата.

Целью экспериментов было подтверждение результатов расчетных исследований по очистке эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов на промышленной центрифуге ОМБ-80, а также проверка работоспособности центри -фуги ОМБ-80.

Особенность промышленного эксперимента заключалась в том, что он был проведен при работе центрифуги в периодическом режиме на разовой порции сырья, в то время как в штагном режиме центрифуга должна работать при непрерывной подаче сырья в непрерывном режиме.

Рис. 8. Модель центрифуги ОМБ-80 в режиме разгрузки 1 - маховичок; 2 - вентиль; 3 - фугат; 4 - разгрузочная трубка; 4 - емкость

Для того, чтобы conocí авить результаты по очистке сырья на центрифуге в периодическом и непрерывном режиме работы, было принято допущение, что одинаковый результат будет получен в том случае, если время нахождения осадков в рабочей полости ротора будет одинаковым в обоих вариантах.

Для варианта с непрерывным режимом работы центрифуг и время нахождения осадков в роторе соответствует времени заполнения ротора сырьем и определяется по уравнению:

т = Vp /V, (11)

где Vp - объем рабочей полости ротора центрифуги ОМБ-80, л;

V - расход сырья через центрифугу, л/мин.

Для варианта с периодическим режимом работы время нахождения осадков в роторе равно отрезку времени между включением центрифуги в работу и моментом отбора пробы %зм-

Поскольку в величину Тизм входит отрезок времени, необходимый для разгона центрифуги до номинальной частоты вращения 1500 об/мин., было проведено исследование разгонной характеристики центрифуги ОМБ-80. Для этого с помощью стработахометра была снята разгонная характеристика центрифуги в зависимости п = f (т). Эта характеристика представлена на рис. 9. Было получено, что разгон центрифуги до номинальной частоты вращения 1500 об/мин. выполняется за время 1,16 мин.

Известно, что фактор разделения Fr изменяется пропорционально квадрату частоты вращения:

ад^/п,)2, (12)

где i - соответствует режиму разгона центрифуги; 1 - соответствует частоте вращения п = 1500 об/мин

В таблице 5 представлены результаты исследования разгонной характеристики центрифуги, а также фактор разделения, рассчитанный по уравнению (12). Изменение фактора разделения при разгоне центрифуги представлено также на рис. 11.

Время, с 0 10 20 30 40 50 60 70

Частота вращения, 1/с 0 877 1203 1365 1435 1461 1477 1500

Фактор разделения F 0 343 644 829 917 949 972 1000

вует работе центрифуги на режиме разгона в течении 1,13 мин. при переменном факторе разделения Рг = 0 ~ 1000; площадка «а«1е1а»соответствует работе центрифуги при номинальном факторе разделения гг = ЮОО.Из равенства площадей выделенных площадок получаем, что время разгона центрифуги в течение 1,16 мин. при переменным факторе разделения Р можно заменить отрезком времени 0,83 мин. работы центрифуги с номинальным фактором разделения Р - 1000. Из рисунка получаем, что расчетное время нахождения осадков в рабочей полости ротора меньше измеренного на величину

т*= 1,16-0,83 = 0.33 мин.

Следовательно, расчетное время отбора проб равно:

т расч. = т изм. - т*, а расход сырья через центрифугу О, м3/ч, равен:

0 = (\'р/трасч.)-60 (13)

10 20 30 40 50 60 70 Время, с

Рис. 9 - Разгонная характеристика центрифуги ОМБ-80

И— **

1000^

и»

5

х

а>

я а

а.

Р

X

а

е

0 10 20 30 40 50 Время, с

60 70

Рис. 10 - Изменение фактора разделения Рг при разгоне центрифуги ОМБ-80

При проведении промышленного эксперимента было отобрано 3 пробы фугата. После отбора пробы разгрузочная трубка каждый раз отводилась к центру ротора, а кран закрывался. В опытах определялось содержание осадков в пробах фугата.

Результаты промышленного эксперимента приведены в таблице 6._ Получено, что при снижении расхода сырья с 2,247 до 0,894 м /ч степень очистки увеличилась с 91 до 95 %

Таблица б - Результаты промышленного эксперимента

№ опыта 1 2 3

Время т изм., мин 3,0 5,0 7,0-

Время т расч., мин. 2,67 4,67 6,673

Расход сырья О, м"Уч 2,247 1,284 0,894

Содержание воды в фугате, вес. % 1,737 1,505 1,325

Степень очистки, К 91,0 92,2 95,0

На рис. 7 также представлены результаты промышленного и пилотного эксперимента, а также результаты решения математической модели процесса очистки эмульгированного газового конденсата от осадков. Разница между расчетом, промышленным и пилотным экспериментом не превышает 6,5 %, что является хорошим результатам Для экспериментов с центрифугами, следовательно математическая модель адекватно описывает процессы, происходящие в центрифуге.

Четвертая глава посвящена разработке опытно - промышленной установки подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

По результатам пилотных испытаний и математического моделирования была рекомендована промышленная центрифуга ОМБ-80 производства завода «Курган-химмаш». Конструкция центрифуги - осадительная, маятниковая, бортовая, с периодической подачей сырья.

Поскольку разгрузка центрифуги ОМБ-80 от осадков выполняется в ручном режиме с помощью маховичка, целью модернизации центрифуги является разработка приводного механизма перемещения откачной трубки в автоматическом режиме.

При проведении модернизации центрифуги ОМБ-80 были поставлены следующие задачи.

- разработка конструкции электропривода откачной трубки;

- выбор допустимой скорости движения откачной трубки в слое вращающейся жидкости и передаточного числа промежуточной передачи;

- разработка схемы управления электроприводом в автоматическом режиме.

В качестве электропривода откачной трубки взамен маховичка был выбран электропривод типа А103У2 производства завода «Тулэлектропривод» во взрывоза-щищеннм исполнении.

Для автоматизации этапа очистки сырья от осадков использовано реле времени, поставляемое в комплекте центрифуги ОМБ-80 Реле времени имеет настройку от 1 до 60 мин. с шагом 1 мин. Реле времени, а также клапан подачи сырья в центрифугу включаются одновременно с запуском центрифуги. По окончанию цикла очистки по сигналу реле времени клапан подачи сырья закрывается и включается электропривод откачной трубки. Откачная трубка заглубляется в слой вращающейся жидкости

Этап разгрузки центрифуги от осадков был автоматизирован с помощью концевого выключателя 8, установленного на приводе откачной трубки. При достижении откачной трубкой конечного положения вблизи стенки ротора (на расстоянии 2-3 мм от стенки) срабатывает концевой выключатель 8 , на электроприводе включается реверс и откачная трубка выводится из рабочей полости ротора. Одновременно по

команде от концевого выключателя открывается клапан подачи сырья в центрифугу УА1 и возобновляется этап очистки. Разгрузка центрифуги от осадков выполняется в специальную емкость осадков 4. Принципиальная схема автоматизации центрифуги ОМБ-80 приведена на рис. 11.

Недостатком использования реле времени при разгрузке центрифуги от осадков является то, что необходимо периодически определять содержание воды в сырье, рассчитывать длительность цикла очистки и задавать этот цикл по реле времени.

Более удобным является метод, при котором центрифуга имела бы в своём составе устройство, реагирующее на границу фугата и осадка, для чего можно использовать разность плотностей фугата и осадков. Наиболее простым и надежным устройством, реагирующим на разность плотностей, является трубка полного напора (ТПН), или трубка Пито. ТПН соединена с электроконтактным манометром (ЭКМ), который электрически соединён с системой автоматического управления (САУ) центрифугой.

При вращении сосуда с жидкостью в ней возникает статическое давление рс, обусловленное слоем жидкости толщиной г^-г^.

рс = ро)2(г2 -г \) 12 = р{у\-у\)И, (14)

Если при этом в жидкость погружена ТПН, то на радиусе г2 помимо статического возникает и динамическое давление ря, определяемое формулой

Рд = Р^/2, (15)

Таким образом, суммарное давление р\ в ТПН для случая, когда отверстие находится в лёгкой фракции разделённой эмульсии,

Р1= (16) ."

Когда граница тяжёлой фракции достигнет отверстия ТПН, давление увеличится на величину Ар = (р2— рО \'\/2, и станет равной:

P2 = P2v|/2 + Pl(v2-v?)/2. (17)

ЭКМ должен быть настроен так, чтобы при давлении р\ контакты манометра были разомкнуты, а при достижении давления р2 контакты замкнулись. Тогда САУ центрифуги получает от ЭКМ сигнал для разгрузки ротора с помощью механизма от-качной трубки.

По условиям безопасности испытания центрифуги были проведены на искусственной смеси минерального масла с водопроводной водой. Минеральное масло по плотности близко к лёгкой фракции, образующейся при очистке газоконденсата, а водопроводная вода по плотности всего на 5 % легче пластовой воды, идущей с газоконденсатом.

Перед началом экспериментов разгрузочная трубка была установлена на расстоянии 8 см от стенки ротора, а контрольное давление на ЭКМ было выставлено Р = 13,0 атм. Затем в ротор было залито 20 л минерального масла, после чего крышка центрифуги была закрыта и центрифуга выведена на номинальный режим. Минеральное масло растеклось по стенкам ротора под действием центробежной силы, причем слой масла находился На расстоянии 1,8 см от стенки ротора и не достигал ТПН. ЭКМ регистрировал атмосферное давление. Затем в полость ротора начинали подавать воду. Вода, как более тяжелая жидкость, опускалась на стенку ротора и начинала вытеснять минеральное масло. Через какой то отрезок времени слой масла достигал ТПН и ЭКМ начинал показывать давление в слое масла, равное Р = 12,5 атм. Затем ТПН достигал слой воды. В этот момент давление в ЭКМ скачком повышалось и

УА1

Рис 11 - Схема автоматизации центрифуги ОМБ-80

16

14

12

10 0

РЗ

Р1 |

Р2

0,25 0,5 0,75 1

"Уош.

Рис 12 - Результаты испытаний трубки полного напора Р1 = 12,7 атм.; Р2 = 13атм.; Р3 = 13,5атм.

показывало Р = 13,7 атм., срабатывал ЭКМ и сигнал поступал в систему автоматического управления центрифугой. На рис. 12 представлены результаты испытания ТПН на смеси воды и минерального масла

Проект опытно - промышленной установке выполнен на основании разработанного автором технологического процесса очистки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования. Принципиальная технологическая схема узла очистки показана на рис. 13. Узел очистки монтируется на ГКП «Мечетская»

Проектируемая часть блока очистки состоит из емкости сырья 1 (2 шт) объемом по 12 м3 каждая, центрифуги 2, емкости фугата 3 объемом 3 м3, 2-х камерной емкости осадков 7 , контейнера для парафинов 8 объемом 1,2 м3 и двух технологических насосов На центрифуге ОМБ - 80 установлены 3 автоматических клапана: УАЗ (10) - подачи сырья; УЛ2 (11) - фугата; УАЗ (12) - отбора осадков

Подача сырья в ротор центрифуги ОМБ-80 выполняется но центральной трубке Ду40. Отвод фугата из ротора осуществляется путем перелива его через борт ротора и свободного слива через отверстие ДуЮО в нижней части корпуса центрифуги. Периодическая разгрузка ротора от осадков без остановки ротора выполняется с помощью разгрузочной трубки Ду40 при ее заглублении в слой осадков.

Технологического процесс происходит по следующим этапам. Сырье из сепаратора последней ступени подается в резервуар 1 для отстоя воды в течение 24 ч. После отстаивания свободная вода сливается из резервуара в существующую дренажную систему. Затем сырье самотеком через клапан УА1, регулирующий вентиль и счетчик расхода жидкости ( на схеме не показаны) с заданным расходом подается в центрифугу.

Центрифуга работает в 2-х режимах На стадии очистки сырье через клапан УА1 подается в центрифугу и после очистки фугат через клапан УА2 подается в емкость фугата 3, откуда насосом перекачивается в резервуар 5 для очищенного газоконденсата. В режиме очистки в роторе происходит расслоение на осадок и фугат, осадок отбрасываются центробежной силой к стенке, а фугат переливается через борт ротора в промежуточное пространство между неподвижным корпусом и вращающимся ротором и сливается из корпуса центрифуги через трубу диаметром Ду 100.

После заполнения ротора осадками по сигналу реле времени подача газоконденсата прекращается, клапаны УА1 и УА2 закрываются , клапан УАЗ открывается и начинается цикл разгрузки ротора от осадков при движении разгрузочной трубки от центра к стенке ротора. Продолжительность цикла разгрузки равна 63 с. После достижения разгрузочной трубкой положения вблизи стенки ротора (3 мм от стенки) происходит срабатывание концевого выключателя и разгрузочная трубка автоматически возвращается в исходное положение и восстанавливается цикл очистки.

На стадии разгрузки осадок под давлением Р=1,2-1,3 мПа через клапан УАЗ подается в 2-х камерную емкость 7, откуда после раздела фаз парафиновый продукт сливается в герметичный контейнер 8, а эмульгированная вода поступает в дренажную систему.

В первой камере ёмкости 7 происходит отделение свободной воды, а парафи-нистый осадок через перегородку поступает во вторую камеру, откуда направляется в контейнер для парафина. Заполненный контейнер автопогрузчиком отправляется на склад готовой продукции.

Система автоматического управления (САУ) узлом очистки включает систему управления центрифуги, систему управлением клапанами УА1, УА2, УАЗ, систему

22 на факел

управления привода разгрузочной трубки.

Пневматическая система включает воздушный компрессор , ресивер , фиксатор замка крышки и тормоз центрифуги. Система инертного газа включает в себя баллон с азотом для продувки внутренней полости центрифуги.

Система автоматического управления предназначена для: управления технологическим процессом; создания условий безопасной эксплуатации центрифуги и узла очистки; экстренной остановки центрифуги в случае возникновения аварийных ситуаций. В САУ входят:

1) клапаны отсечные YA1, YA2, УАЗ типа НЗ с мембранным исполнительным механизмом (3 шт.);

2) клапаны соленоидные пилотные типа КСП-8 (3 шт.);

3)система аварийного отключения центрифуги от линии подачи газоконденсата при отказе отсечных клапанов НЗ на линиях отвода фугата и осадка от центрифуги.

Для предотвращения контакта атмосферного воздуха с углеводородами и обеспечения безопасной эксплуатации центрифуги служит система инертного газа.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработана математическая модель процесса очистки эмульгированного газового конденсата от твердых парафинов и воды методом центрифугирования и методика расчета процесса.

2. Разработана и изготовлена пилотная центрифуга осадительного типа с непрерывным режимом работы и циклической разгрузкой продуктов, на которой отрабатывались вопросы технологии очистки.

3.На основе расчетного и экспериментального исследования получена область расходов эмульсии через центрифугу 1-3 мэ/ч, обеспечивающих степень очистки эмульсии от воды 96-90 %.

4.В результате модернизации промышленная центрифуга ОМБ-80 переведена на непрерывный режим работы. Проект модернизации центрифуги ОМБ-80 согласован с заводом - изготовителем Курганхиммаш.

5.Разработана система автоматики, обеспечивающая циклическую разгрузку продуктов при непрерывной работе центрифуги ОМБ-80.

6. Модернизированная промышленная центрифуги ОМБ-80 и технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования рекомендованы для использования в установках подготовки газового конденсата в условиях промысла.

7.Разработана и запатентована технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования.

8. Технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования использована в проекте «Блок подготовки эмульгированного газового конденсата на УКПГ м/р Прибрежное» с ожидаемым экономическим эффектом - 7,5 млн. рублей в год.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H., Данилин. C.B. Выбор способа подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб научн. трудов СКО РИА. вып. № 12 . Краснодар, 2001 г, с. 57-61.

2.003- А

24^1jïs/ Hi 15 7

2. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H.. Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на пилотной центрифуге осадительного типа Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. № 12 , Краснодар, 2001 , с. 62-66.

3. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H., Данилин. C.B. Модернизация промышленной центрифуги ОМБ-80 Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. Тр. СКО РИА, вып. № 12 , Краснодар, 2001, с. 67-71.

4. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H., C.B. Данилин. Разработка физической модели процесса очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом осадительного центрифугирования Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. № 14, Краснодар, 2002 г., с. 184 - 190.

5. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H.., Гордиенко Ю.В. Разработка математической модели процесса очистки эмульгированного газового конденсата от осадков методом осадительного центрифугирования. Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. №14, Краснодар, 2002 г., с. 190 - 197.

6. Басарыгин М.Ю. Результаты математического моделирования процесса очист -ки эмульгированного газового конденсата от осадков методом осадительного центрифугирования Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. № 14, Краснодар, 2002 г, с. 197-204.

7. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H., Захаров A.A. К вопросу использования центрифуг для подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Газовая промышленность, № 5 ,2003.

8. Басарыгин М.Ю., Ивановский H.H. Использование центрифуг для подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Материалы Международной научно- технической конференции «Трубопроводный транспорт - сегодня и завтра», УГНТУ, г. Уфа, 2002 г., 2 с.

9. Басарыгин М.Ю. Выбор типа центрифуги для очистки газового конденсата от воды и парафинов. Тезисы докладов Международной конференции «XXI век - промышленность и экология», МГТИ, г. Майкоп, 2002г., 2 с.

10. Патент РФ № 2161523. Установка и способ подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. /Басарыгин М.Ю., Ивановский Н.Н и др.// БИ - 2001 - №1

Подписано в печать Y д. О 2. ЯДОЗ г . Зак. № У/gJ Тираж -ZfoiO

Лиц. ПД№10-47020 от 11.09.2000 Типография КубГТУ. 350058, Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПОДГОТОВКЕ ЭМУЛЬГИРОВАННОГО ГАЗОВОГО

КОНДЕНСАТА.

1.1. Проблема подготовки эмульгированного газового конденсата.

1.2. Теория водоконденсатных эмульсий.

1.3. Очистка эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов методом деэмульсации.

1.4. Выбор метода очистки эмульгированного газового конденсата центрифугированием

1.5. Конструкции центрифуг.

ГЛАВА 2. Теоретическое исследование очистки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

2.1. Физическая модель центрифугирования.

2.2. Исследование дисперсного состава эмульсии.

2.3. Разработка математической модели центрифугирования.

2.4. Методика численного решения математической модели.

2.5. Определение режима течения газоконденсата.

2.6. Блок - схема алгоритма расчета математической модели.

2.7. Численное решение математической модели.

ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование очистки эмульги рованного газового конденсата методом центрифугирования.

3.1. Постановка задачи экспериментального исследования.

3.2.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на пилотной центрифуге.

3.3.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на промышленной центрифуге ОМБ-80.

3.4. Исследование затрат мощности в центрифуге ОМБ-8С).

ГЛАВА 4. Разработка опытно - промышленной установки подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

4.1. Модернизация центрифуги ОМБ-80.

4.2. Разработка опытно - промышленной установки подготовки эмульгированного газового конденсата.

4.3.Разработка системы автоматического управления центрифугой

ОМБ -80.

4.4. Испытания системы автоматического управления центрифугой ОМБ-80.

4.5. Исследование способа разгрузки центрифуги с помощью трубки полного напора.

На большинстве газовых месторождениях вместе с природным газом добывается жидкая фракция - газоконденсат. Дебит его по сравнению с природным газом незначителен, но при транспортировке природного газа по газопроводам газоконденсат создает значительные трудности. Так, при снижении температуры происходит конденсация жидких углеводородов и возникает опасность закупорки газопровода жидкими пробками. В холодное время года при минусовых температурах во влажном природном газе образуется кристаллическая фракция в виде снега, которая также вызывает закупорку газопровода. Поэтому на головных сооружениях газовых промыслов газоконденсат отделяется от газовой фазы.

Из-за незначительного дебета транспортировать газоконденсат на значительные расстояния нецелесообразно, поэтому установки по переработке газоконденсата монтируются на незначительном расстоянии от промысла. Важное значение приобретает подготовка газоконденсата в условиях промысла.

Диссертационная работа выполнена на примере УКПГ месторождения «Прибрежное» Краснодарского края.

В газоконденсате м/р «Прибрежное» содержится до 20 % воды и 1-2 % твердых парафинов, которые вместе с газоконденсатом образуют стойкую во-доконденсатную эмульсию [16].

На УКПГ м/р «Прибрежное» используется технология подготовки эмульгированного газового конденсата к транспорту методом деэмульсации. После очистки от воды очищенный газоконденсат по трубопроводу направляется на установку по переработке газоконденсата (УПК) на расстоянии 20 км.

Здесь из него вырабатывают бензин, дизельное топливо и мазут.

Технология деэмульсации не обеспечивает высокого качества подготовки эмульгированного газового конденсата. Согласно исследованиям автора, содержание пластовой воды в газоконденсате, очищенном методом деэмульга-ции, составляет до 4 %, а степень очистки не превышает 80 % [16].

Диссертационная работа посвящена исследованию альтернативной технологии подготовки эмульгированного газового конденсата к транспорту методом центрифугирования и решению задачи повышения качества подготовки эмульгированного газового конденсата.

Выводы из численного решения мат. модели.

При содержании воды в сырье Cj = 20 вес. % наилучшие показатели очистки достигаются при расходе сырья через центрифугу V = 1 ООО л/ч и среднем факторе разделения Fr = 1 ООО, а именно :

1) степень очистки - К = 95,5 %;

2) содержание воды в фугате - Сг = 0,6 вес. %;

3) диаметр улавливаемой капли воды - d4 = 4,4 мкм;

4) время цикла очистки - тц = 1100 с (18,3 мин).

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОЧИСТКИ ЭМУЛЬГИРОВАННОГО ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА ОТ ВОДЫ И ПАРАФИНОВ МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

3.1. Постановка задачи экспериментального исследования.

В главе 2 была разработана математическая модель процесса очистки эмульгированного газового конденсата методом осадительного центрифугирования. Для подтверждения результатов решения математической модели было проведено экспериментальное исследование очистки эмульгированного газового конденсата.

Исследование было выполнено в два этапа. На первом этапе были проведены исследования на пилотной центрифуге и методом физического моделирования была выбрана промышленная центрифуга. На втором этапе были проведены исследования на промышленной центрифуге.

3.2.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на пилотной центрифуге

3.2.1. Конструкция пилотной центрифуги [11].

Для проведения пилотных экспериментов нами была разработана и изготовлена экспериментальная центрифуга ЭЦ - 20 с вертикальным расположением ротора, диаметр которого равен 20 см.

Конструктивная схема ротора вместе с крышкой и загрузочно — разгрузочным устройством приведена на рис. 3.1. В корпусе со смещающейся крышкой 2 вертикально установлен полый ротор 1 с открытым верхом. Борта ротора вместе с закраинами образуют вращающуюся рабочую полость. В крышке корпуса с помощью пробки 3 установлена трубка 4 для подачи в ротор исходного газоконденсата и откачивающая трубка 6, предназначенная для разгрузки фугата и осадка из ротора без остановки центрифуги. С помощью "флажка" 7 трубку можно поворачивать вокруг собственной оси и заглублять на нужную величину в слой продукта, находящегося в роторе. На трубку надет резиновый шланг 5.

Снизу на корпусе смонтирован электродвигатель. Ротор соединен с

Рис. 3.1. Пилотная центрифуга электродвигателем с помощью шпинделя. Герметизация шпинделя в корпусе выполнена с помощью резинового уплотнения. Техническая характеристика центрифуги ЭЦ-20 приведена в таблице 3.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Разработана математическая модель процесса очистки эмульгиро -ванного газового конденсата от твердых парафинов и воды методом центрифугирования и методика расчета процесса.

2. Разработана и изготовлена пилотная центрифуга осадительного типа с непрерывным режимом работы и циклической разгрузкой продуктов, на которой отрабатывались вопросы технологии очистки.

3.На основе расчетного и экспериментального исследования получена л область расходов эмульсии через центрифугу 1-3 м /ч, обеспечивающих степень очистки эмульсии от воды 96-90 %.

4.В результате модернизации промышленная центрифуга ОМБ-80 переведена на непрерывный режим работы. Проект модернизации центрифуги ОМБ-80 согласован с заводом - изготовителем Курганхиммаш.

5.Разработана система автоматики, обеспечивающая циклическую разгрузку продуктов при непрерывной работе центрифуги ОМБ-80.

6. Модернизированная промышленная центрифуги ОМБ-80 и технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования рекомендованы для использования в установках подготовки газового конденсата в условиях промысла.

7.Разработана и запатентована технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования.

8. Технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования использована в проекте «Блок подготовки эмульгированного газового конденсата на УКПГ м/р Прибрежное» с ожидаемым экономическим эффектом — 7,5 млн. рублей в год.

1. Алиева Р.Б. Технологическая классификация газовых конденсатов// Подготовка и переработка газового конденсата. - № 1. - 1979. - с. 27-34.

2. Барановский A.M. Повышение эффективности применения деэмульга -торов. «Нефтяное хозяйство», 1981, № 12, с. 60-62.

3. Байков Н.М., Позднышев Г.Н., Манеуров Р.И. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.; Недра, 1981 .

4. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов.- М.: Недра, 1980. 193 с.

5. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: Недра, 1999 . - 596 с.

6. Берлин М.А., Горяченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяного и природного газов. М.: Химия, 1981. - 472 с.

7. Басарыгин М.Ю. Модернизация промышленной центрифуги ОМБ-80 Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. Тр. СКО РИЛ, вып. № 12 , Красно -дар, 2001

8. Басарыгин М.Ю. Результаты математического моделирования процесса очист -ки эмульгированного газового конденсата от осадков методом осадительного центрифугирования, Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. № 14 , Краснодар, 2002 г

9. Басарыгин М.Ю., Ивановский Н.Н., Захаров А.А. К вопросу использования центрифуг для подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Газовая промышленность, № 5 ,2003.

10. Басарыгин М.Ю. Выбор типа центрифуги для очистки газового конденсата от воды и парафинов. Тезисы докладов Международной конференции «XXI век промышленность и экология», МГТИ, г. Майкоп, 2002г.

11. Басарыгин М.Ю. и др. Установка и способ подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Патент РФ № 2161523, БИ № 1,2001 г.

12. Борц М.А., Гольдин Е.М., Каминский B.C. Принципы расчета осади-тельных центрифуг . М., Недра, 1966. 103 с.

13. Буркалов Ю.М.Патент РФ № 9303065026 Способ деэмульсацииводонефтяных эмульсий/,, МКИ В 01 D 17/02/; Опубл. 03.03.93.

14. Васильев В.Д., Кузяков А. Е., Литвиненко В. П. Развитие основных типов отечественных центрифуг. М., ЦИНТИхимнефтемаш. 1972

15. Воюцкий С.С. О причинах агрегативной устойчивости эмульсий. — «Успехи химии», Т. 30, 1961.

16. Гречухина А.А., Кудряшова Л.В., Мухамедова Р.А. Сравнение эффек тивности действия отечественных и импортных рсагснтов-деэмульгаторов. -Сборник «Интенсификация химических процессов переработки нефти» Казан. гос. технол. ун-т, Нижнекамск, 1997, с. 95-97.

17. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа: Учебник для студентов нефтяных специальностей втузов. 3-е изд. - М.: Химия, 1972. — 360 с.

18. Гумовский О.А., Хамидуллин Ф.Ф., Тронов В.П. А.с. СССР № 1592011 Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии: / Б.И. 1990 -. № 34.

19. Дурмишян А.Г. Газоконденсатные месторождения. М.: Недра, 1979, - 230 с.

20. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1978 462 с.

21. Ерих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Химия, 1972. - 464 с.

22. Канзафаров Ф.Я. .Пат.РФ № 017792 Способ разрушения промежу -точного эмульсионного слоя. / Б.И. 1994-. № 15.

23. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технолог гии. М., Химия, 1971

24. Кокорышкина И.Ю., Шипигузов Л.М. Подбор перспективных отече ственных деэмульгаторов для промысловой подготовки нефти. Междунар. научн, техн. конф. «Перспективы хим. технол. и матер.», Пермь, 1997. с. 70.

25. Каспарянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977.

26. Логинов В.И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. М.: «Хи -мия», 1979.

27. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1970.-319 с.

28. Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Худякова А.Д., Николаева Н.М. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. М.: Химия, 1967.

29. Лукъяненко В. М., Таранец В. А. Промышленные центрифуги. М.: Химия 1974, 375 с

30. Медведев В.Ф. Сбор и подготовка неустойчивых эмульсий на промыслах. М.: Недра, 1987.

31. Маринин Н.С. Разгазирование и предварительное обезвоживание нефти в системах сбора. М.: Недра, 1982.

32. Михайлов Ф.Л. Разрушение стойких эмульсий Реф. сборник «Неф -тепромысловое дело», - М., ВНИИОЭНГ, 1978, № 3.

33. Мартыненко А.Г., Коноплев В.П., Ширяева Г.П. Очистка нефтепро -дуктов в электрическом поле постоянного тока. М.: «Химия». 1974 г.

34. Мойсенков С.Ф., Гулий Ю.Т. Воздействие электрического поля наэмульсию воды в нефти и конструкция электродегидратора Нефтяная и газовая пром., 1976, № 3.

35. Пинковский Я.Н. Поведение дисперсных водяных капелек в неоднородном электрическом поле. «Химия и технология топлив и масел», 1976, № 6.

36. Павлова С.П., Халиф А.Л., Каюмов М.Т. Переработка нефтяного газа // Нефтепромысловое дело.- 19878, № 9. - с. 28-29.

37. Подготовка к транспорту парафиносодержащих газов. / Т.М. Беки-ров, В.И. Мурин, Г.А. Ланчаков, Н.И. Кабанов. // Газовая промышленность . — 1997. -№ 12.-с. 63-64.

38. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. — М: Недра, 1982.-221 с.

39. Позднышев Г.Н., Шмелев М.В. Разрушение стойких нефтяных эмульсий. «Нефтяное хозяйство», 1977, 2, с. 51-54.

40. Панченков Г.М., Цабек JI.K. Поведение эмульсий в электрическом поле. М.: Химия, 1969.

41. Петров А.А„ Позднышев Г.П., Борисов С.И., Мансуров А.А. Природные стабилизаторы и устойчивость нефтяных эмульсий, Производственно -техн. сборник, вып. 91. М.: Транспорг, 1971.

42. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1980 278 с.

43. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978.

44. Скобло А. И., Молоков Ю.К., Владимиров А.И. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. М.: Недра, 2000 г. - 652 с

45. Соколов В. И. Современные промышленные центрифуги. М., Машиностроение^ 1967

46. Соколов В. И. Центрифугирование. М.: Химия. - 406 с

47. Семихина Л.П., Перекупка А.Г., Семихин В.И.Патент РФ № 2067492 Способ обезвоживания нефти/ Б.И. — 93 № 18

48. Телин А.Г. Султанов С.З., Сингизова В.Х., Фоменко В.В., Колочугин И.С. Регулирование вязкости водонефтяных эмульсий с использованием химических реагентов. Нефтепромысловое дело, 1995, № 8, 9. с. 70-73.

49. Тудрий Г.А. Варнавская О.А., Хватова Л.К. Использование отечественного деэмульгатора СНПХ-4810 в процессе подготовки нефти. «Нефтяное дело», 1998 г. № 2, с. 54-57.

50. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти, М.: Недра, 1977.

51. Физико-химическая механика дисперсных структур. Сборник под ред. П.А. Ребиндера, М.: Наука, 1966.

52. Хамидуллин Ф.Ф., Тронов В.П., Хамидуллин Р.Ф. А.с. СССР № 1629070 Отстойник для подготовки нефти, Б.И. 1991 - № 3.

53. Центрифуга типа ОМБ-803. Руководство по эксплуатации. Курган-химмаш, 1991.бб.Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. М.: Химия,1960.

54. Шмелев В.А., Шаймарданов В.Х., Ким М.Б. Некоторые особенности процесса предварительного обезвоживания нефти. «Нефтяное хозяйство», 1998, №3, с. 73-75.

55. Ширеев А.Н. Тронов В.П., Исмагилов И.Х., Закиев Ф.А. Основные факторы, влияющие на повышение устойчивости эмульсий на поздней стадии разработки месторождений. «Нефтяное хозяйство», 1998. № 12, с. 20-21.

56. Шкоропад Д. Е. Осадительное центрифугирование. Вестн. техн. и эконом, информ. ,1957, с. 21-30.

57. Шкоропад Д.Е, Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1997. - 256 с.

58. Шкоропад Д.Е. Центрифуги непрерывного действия за рубежом. М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1969.

59. Эмульсии. Под ред. Ф. Шермана. М.: Химия, 1972.

60. А.с. СССР № 448037 Осадительная центрифуга Г.М. Певзнер , Б.И. — 1973- № 8

61. А.с. СССР № 443685 Центрифуга для очистки жидкостей П.Н. Белянин БИ- 1973 № 7.

62. А.С. СССР № 476029 Осадительная центрифуга В.П. Ноздрин, П.А.

63. Тациенко и др. БИ -1972 № 17

64. А.С. СССР № 612705 Центрифуга Р.С. Сагдеев, Е.А. Зуев БИ -1976- №

65. А.с. СССР № 490500 Центрифуга для очистки жидкостей БИ — 1975-№ 41

66. А.с. СССР № 615951 Центрифуга И.С. Зарх, В.Н. Петраков, Л.Н. Ба-талина БИ-1978-№27

67. А.С. СССР № 633608 Осадительная центрифуга М.А. Борц, Ю.Н. Бочков и др. БИ 1971-№ 7.

68. А.с. СССР № 633609 Центрифуга для очистки жидкостей. В.Е. Анд -реева, И.В. Елсуков, З.С. Алферова БИ 1976-№ 5.81 .А.с. СССР № 724212 Осадительная центрифуга Я.С. Гинберг БИ -1978-№ 12

69. А.с. СССР № 478618 Привод центрифуги А.Г. Граве БИ 1973 - № 16112