Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Пример 6.12. Смесь бензина и дизельного топлива, сведения о которой приведены в примере 6.8, необходимо принять в резервуар, где хранится 7000 м бензина с температурой конца кипения 180 °С. По ГОСТ температура конца кипения не должна превышать 185 °С. Определить, какое количество смеси может быть принято в резервуар без потери качества бензина.

Решение

1.В данном случае р„„ = 735 кг/м; = 845 кг/м, V,, = 7000 м; [tJ = 185oC; t,,= 180"C.

2.Концентрация примеси в смеси по формуле (6.33) -

810-735 32 845-735

3. Допустимая концентрация дизельного топлива в бензине по формуле (6.7)

е. =

(185-180)(185 + 180-248)

28 (845-753)

= 0,227 %,

то есть 9= 0,00227.

4.Допустимый обьем подкачиваемой к бензину смеси по формуле (6.29)

7000-0,0027

v.„ <-= 23,4 мз.

0,682-0,00227

Пример 6.13. В резервуаре с полезным объемом 4800 м хранится 500 м смеси дизельного топлива (рд = 845 кг/м) и бензина (р,, = 735 кг/мз) плотностью = 840 кг/м\ с температурой вспышки 60"С. Определить, какое количсспю дизельного топлива с температурой вспышки 67 "С необходимо для исправления смеси ([tJ = 62 »С).

Решение

1.В данном случае р,, = 845 кг/м, р,,,, = 735 кг/м з; = 500 м з; 1з = 67 оС.

2. Концентрация бензина в исходной смеси по формуле (6.33)

735-845

3. Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе по формуле (6.8)

=6768 мз.

e,=-i-lg- = 0,313 %, 67 + 55 62

то есть 9б= 0,00313.

4.Необходимый объем дизельного топлива с запасом качества для исправления смеси по формуле (6.37)

500-(0,0455-1)

v >--~ = i

0,00313

5.Суммарный объем смеси и добавляемого чистого дизельного топлива

VcyM = V,, + V, = 500 + 6768 = 7268 м з. Так как найденная величина превышает полезный объем резервуара, смесь предварительно надо рассредоточить по двум аналогичным емкостям.

Пример 6.14. Необходимо восстановить качество 400 м «тяжелого бензина» плотностью р., = 739 кг/м с температурой конца кипения 187 ° С. Плотности составляющих смеси принять по данным примера 6.10, а допустимую температуру конца кипения бензина [tJ = 185 "С. Для исправления смеси используется бензин с температурой конца кипения 180 «С.

Решение

1. В данном случае р„р = 845 кг/м з; р,, = 759 кг/м з, = 400 м з; t,,= 180oC.

2.Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе, согласно примера 6.8, Og = 0,00227. Концентрация дизельного топлива в исходной смеси по формуле (6.33)

739-735 С =0,0364.

845-735

3.Необходимый объем бензина с запасом качества для исправления смеси по формуле (6.37)

400-(0,0364-1) 0,00227

4.Суммарный объем смеси и добавляемого бензина Vcy, = 400 + 6014 = 6414 м\

Если полезный объем резервуара с «тяжелым бензином» меньше данной величины, то исправления смеси необходимо производить в нескольких емкостях.

v.. >

= 6014 мз.

ГЛАВА

ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЫСОКОВЯЗКИХ и ВЫСОКОЗАСТЫВАЮЩИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

При технологическом расчете перекачки высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов решаются те же задачи, что и при расчете обычных трубопроводов (определение оптимальных диаметра и толщины стенки трубы, числа перекачиваюпгих станций, расчет режимов эксплуатации), а также находятся онтимшьные толщина изоляции и температуры перекачки (при трансгюртировке с подогревом) или концентрация мшовяз-кого разбавителя (fipn перекачке в смеси с миювязкой углеводородной жидкостью).

§ 7.1. Теилочой и гидравлический расчеты неизотермических грубоироводов

В общем случае в «горячем» трубопроводе может быть два режима течении: турбулс1ггный (сра;зу за пунктом подогрева) и ламинарный (непосредственно перед пунктом подогрева). Изменение температуры нефтепродукта по длине участка с турбулентным течением описывается форму;юй

Т = Т„-КТ„-Т.,)-с

-ту,-}

(7-1)

где Tq - температура окружаюи1ей среды (грунта на глубине заложения трубопровода в ненарушенном тепловом состоянии или температура воздуха, если прокладка подземная); Т„ - начальная TCMfiepa-тура подогрева нефтепродукта; Шу - число Шухова для турбулентного участка (О < х < 1)

(7.2)

Q-p-Cp

Kj - полный коэффициент теплопередачи от нефтепродукта в окру-

жающую среду при турбулентном режиме перекачки; d - внутренний диаметр трубопровода; £ - расстояние между пунктами подогрева; Q - объемный расход нефтепродукта плотностью р и удельной теплоемкостью Ср; 4 ~ длина турбулентного участка.

На участке с ламинарным течением изменение температуры нефтепродукта описывается формулой

Т = То+(Т -То)-ехр

(7.3)

где Тр - температура, при которой турбулентный режим течения нефтепродукта меняется на ламинарный

1 v. • тг • d • Re.„

(7.4)

Т. - температура, при которой известна кинематическая вязкость нефтепродукта v.; Rep - критическое число Рейнольдса; для высоковязких нефтей и нефтепродуктов Rep = 2000; и - крутизна вискограммы, определяемая по формуле (1.10); Шу„ - число Шухова при ламинарном режиме

K,-K-d-

Q-p-Cp

(7.5)

Kj, - коэффициент теплопередачи в этом случае.

Решая совместно (7.1) и (7.3), получаем формулу для определения конечной температуры нефтепродукта при смешанном режиме течения

Т = То+(Т -То).е

Т.р-То

(7.6)

Протяженность участка с турбулентным режимом течения находится из (7.1), при x = 4 и Т = Тр

к • л • d

Соответственно длина ламинарного участка

(7.7)

(7.8)

Коэффициент теплопередачи для трубопроводов зависит от внутреннего а, и внешнего aj коэффициентов теплоотдачи, а также от термического сопротивления стенки трубы, изоляции, отложений и т.п.:

1 1 , D, 1

K-d a,-d fx-X

(7.9)

где n - число слоев, учитываемых при расчете; \ - коэффициенты теплопроводности отложений, стали, трубы, изоляции и т.п.; dj, Dj -соответственно внутренний и наружный диаметры i-ro слоя; D„ -наружный диаметр трубопровода.

Для определения а, при вынужденном движении жидкости имеются различные экспериментальные зависимости. Например, по формулам Михеева:

для ламинарного режима при < Rep

a,=0,17--Rer-Prr-Grr d

для турбулентного режима при Re„ > W

(7.10)

a,=0,21.-Rer-Prr d

чР-с/

(7.10а)

где - коэффициент теплопроводности нефтепродукта; Gr, Рг -числа соответственно Грасгофа и Прандтля:

v а С -р

(7.11)

4 - характерный линейный размер (для вертикальных емкостей = h, дая горизонтальных емкостей и труб = d); рр - коэффициент объемного расширения нефти; Т„ - температура нефтепродукта (средняя), определяемая по формуле (7.22); Т„ - температура стенки емкости или-трубы; а - коэффициент температуропроводности нефтепродукта.

Индекс «п» означает, что все физические характеристики нефтепродукта для вычисления чисел Gr и Рг выбирают при его средней температуре; индекс «ст» - что все физические характеристики выбирают при средней температуре стенки трубы или емкости.

Теплофизические характеристики следует рассчитывать по формулам Крего (1.5), (1.6).

В переходной области Rep < Re„ < 10 внутренний коэффициент теплоотдачи а, можно определять интерполяцией по формуле

а. =a.(Re,p) + [a,(10)-a.(Re,p)]-" "

10 -Re,

(7.12)

Для расчета внешнего коэффициента теплоотдачи подземного трубопровода применяют формулу Форхгеймера-Власова

(7.13)

где X, - коэффициент теплопроводности грунта; Н - глубина заложения трубопровода в грунт (до оси). При H/D„ > 1 (с точностью до 1%)

D -In

(7.14)

При малых заглублениях (H/D„ < 3...4) следует пользоваться формулой Аронса-Кутателадзе, учитывающей тепловое сопротивление на границе грунт-воздух, а также наличие снежного покрова,

D.. • in

D„ Nu

(7.15)

где Nu - число Нуссельта, Nu = a-DJX; - коэффициент теплоотдачи от поверхности грунта (снега) к воздуху, равный 12...18 ВтДм-К); Х - коэффициент теплопроводности воздуха; Н - приведенная глубина укладки трубопровода, которая складывается из геометрической глубины заложения Н и эквивалентной глубины Н3, определяемой по выражению

Н =Н

(7.16)

где Н„ - толщина снежного покрова; Х - коэффициент теплопро-