Russian Federation
The work calculates the length of the separation zone of a horizontal gravitational gas separator of an oil field, designed to separate droplet liquid from gas discharged to a flare
separator, gas, oil, gravitational deposition, droplet catcher
Газовые сепараторы предназначены для очистки от капельной жидкости газа, сбрасываемого на факел. Они входят в состав факельной системы при обустройстве газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. В качестве объекта исследования взят горизонтальный газовый сепаратор с внутренним диаметром (
) корпуса 3,2 м. В расчетах принимались следующие исходные данные: объемный расход (
) газа 56530 м3/ч, плотность (
) газа 3,03 кг/м3, коэффициент динамической вязкости (
) газа 0,011×10-3 Па×с, плотность (
) жидкости 926 кг/м3.
В горизонтальном газовом сепараторе капельки жидкости, уносимые потоком газа, движутся вдоль оси сепаратора и вниз – под действием силы тяжести, осаждаясь внизу сепаратора. Время осаждения капелек жидкости в зоне сепарации может быть определено:
|
|
(1) |
где 
– скорость осаждения, м/с.
Для определения скорости осаждения, входящей в формулу (1), необходимо предварительно рассчитать критерий Архимеда (
) и критерий Рейнольдса (
). Критерий Архимеда определялся по формуле:
где 
– ускорение силы тяжести, м/с2, 
– диаметр капелек жидкости, м. Задаваясь рядом значений определялись значения критерия Архимеда. По результатам расчетов значения критерия Архимеда соответствовали переходному режиму осаждения и находились в интервале 
, где 
– коэффициент формы (для шарообразных капелек 
).
Зависимость между и следующая [1]:
|
|
(2) |
где 
– коэффициент сопротивления. Для переходного режима определяется по формуле:
|
|
(3) |
Подставив (3) в (2) и выразив относительно , получим:
Скорость осаждения:
Далее по формуле (1) определялось время осаждения капелек жидкости, длина зоны сепарации: 
где 
– линейная скорость газа.
По результатам расчетов получены зависимости, представленные на рисунках 1 и 2.
|
|
|
|
Рисунок 1 – Зависимость диаметра капелек от длины зоны сепарации |
Рисунок 2 – Зависимость диаметра капелек от времени осаждения капелек |
Данная модель расчета длины зоны сепарации может быть использована при проектировании горизонтальных гравитационных газовых сепараторов.
1. Scherbin, S. A. Tehnologicheskiy raschet i ocenka effektivnosti fakel'nogo separatora vysokogo davleniya kompressornoy stancii Suzunskogo mestorozhdeniya / S. A. Scherbin, E. V. Podoplelov, A. I. Dement'ev // Vestnik Angarskogo gos. tehn. universiteta. – 2017. – № 12. – S. 130-135.
