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

и секундный расход по формуле (5.7)

1239

Q = -= 0,344 м-ус. 3600

3. По найденному расходу определяем тип насосов. В качестве основных принимаем насосы НМ1250-260 с ротором Д, = 418 мм (Н,, = 298,8 м; а = 0; в = -34,8-10" чУм; = 75 ; п = 3000 об/мин), а в качестве подпорных НПВ 1250 - 60 с ротором Д, = 475 мм (Но = 59,9 м; а = 0; в = -0,89-10" чУм; =105 ; п = 1500 об/мин).

4. Определяем вязкость нефти, при превышении которой пересчет напорных характеристик насосов необходим.

Для НМ 1250 - 260 по формуле (7.69)

„„ 3000-0,418-75°°

19-10

Для НПВ 1250 - 60 по аналогии 1500-0,475-105"°

= 103-10" мУс.

= 73,7-10" мУс.

19-10

5. Определим вязкость нефти при температуре ее выкачки из резервуара. Крутизна вискограммы нефти по формуле (1.10)

U =-

-111- = 0,0686 1/К.

323-293 85,7 Вязкость нефти при температуре выкачки по формуле (1.9)

Vp = 670 - ехр[-0,0686(295 - 293)] = 584,1 ммУс.

Так как Vp>v™", то пересчет напорной характеристики НПВ 1250-60 необходим.

6. Для насоса НПВ 1250 - 60 число Рейнольдса по формуле (3.18)

1500-0.475

60-584,1-10"

а переходное число Рейнольдса по формуле (3.18а)

Re„ =3,16-10-105-°°=76423.

7. Коэффициенты пересчета напора и подачи по формулам (3.20)

k„=l-0,128-lg = 0,885;

kQ= 0,885=0,833.

Коэффициенты в напорной характеристике подпорного насоса по формулам (3.21):

Н,, =0,885-59,9 = 53,0 м;

в, = -0,89 -10-- = -1,14-10" чУм.

0,833

9. Напор подпорного насоса НПВ 1250 - 60 при расчетной подаче по формуле (3.1)

Н, =53,0-1,14-10"-1239=35,5 м.

10. При начальной температуре нефти, равной максимально допустимой Т„=338 К, кинематическая вязкость по формуле (1.9)

v„ = 85,7-ехр[-0,0686(338-323)] = 30,6 ммУс. Так как < v"", то пересчитывать напорную характеристику основных насосов нет необходимости.

И. Напор одного основного насоса при расчетной подаче по

формуле (3.1)

h„„ = 298,8-34,8-10"-1239 = 245,4 м.

12. Плотность перекачиваемой нефти при начальной температуре и температуре выкачки по формуле (1.2):

р„ =945 + 0,581-(293-338) = 918,9 кг/м; Рвык = 945 + 0,581 - (293 - 295) = 943,8 кт/м.

13. Рабочее давление головной насосной станции по формуле (7.70) при т„„ = 3

Р = 9,81 - (918,9 - 3 • 245,4 + 943,8 • 35,5) = 6,97 -10 Па. Как видно, рабочее давление превышает предельно допустимую величину на 0,57-10 Па. Поэтому уменьшаем количество работающих основных насосов до т„„ = 2, но берем ротор наибольшего диаметра Дз = 460 мм (Но = 316,8 м; а = 0; в =-41,9-10 чУм; =75).

14. Напор основного насоса при роторе с Д = 460 мм

=316,8-41,9-10- -1239 =252,5 м. и рабочее давление головной насосной станции при т„„ = 2 по формуле (7.70)

Р = 9,81 -(918,9-2 - 252,5 + 943,8- 35,5) = 4,88-Ю Па. В этом случае трубопровод значительно недогружен по давлению. Поэтому принимаем решение об обточке роторов основных насосов диаметром 418 мм.

15. Необходимый напор одного основного насоса с обточенным

рабочим колесом

hi =245,4-

0,57-10*

- = 224,3 м.

3-918,9-9,81

16. Необходимый диаметр обточенного ротора по формуле (5.35)

Д; =0,418

224,3 + 34,8-10"*-1239

298,8

-=0,403 м.

Это на 3,6 % меньше исходного диаметра, что вполне допустимо.

17. Таким образом, напор насосной станции по формуле (7.64)

Н„,,= 3-224,3 = 672,9 м.

18. Средняя вязкость нефти при выбранной Т„ и числе насосных станций п = 3 по формуле (7.72)

= 5,64-10"" мУс.

"(35,5 + 3-672,9-20 - 30)" 0,0246-0,344М50000 Аналогично при числе НС от 4 до 9 находим:

v,p =17,9 mmVc; vp =44,0 mmVc; v,„ =91,5 mmVc;

v,p =169,9 mmVc; vp =290,2 ммс; v =465,4 mmVc.

19. По формуле (7.60) находим среднюю температуру перекачки, соответствующую найденной средней вязкости. При числе насосных станций, равном 3,

Т,„ =323--L „ = 362,7 К.

" 0,0686 85,7

Аналогично находим: Т =345,8 К; Г =332,7 К; Т„ =322,0 К; Т,р, =313,0 К; Т,„, =305," К; Т,, = 298, К.

Так как при выбратюй нача;н>ной температуре и числе НС равном 3,4 и 5 средние температуры перекачки превышают максимально допустимую температуру нагрева нефти, то дальнейшие расчеты по этим вариантам делать не naiio. Вариант с числом НС равном 9 также в дaльнeйuJeм не рассматриваем, т. к. Т меньше минимально допустимой температуре нефти.

20. Для числа НС, равного 6, 7 и 8, по формуле (7.73) находим соответствующие значения конечной температуры. При числе НС, равном 6,

Т„ =0,5(3-322-338) = 314 К.

Аналогично вычисляем: Т. = 300,5 К и Т. = 288,8 К.

По результатам данного расчета из дальнейшего рассмотрения

исключаем вариант с 8 насосными станциями, т. к. Т меньше минимально допустимой температуры.

Итак, из семи вариантов расчета при Т = 338 К достаточно рассмотреть в дальнейшем только два.

21. Вычисляем коэффициенты Г и Е по формулам (7.41):

2-11,63-1,2 2-1,211

1п(4-1,2)-

2-0,062

In 0,53 = 5,80 м-К/Вт;

Е = -

0,062 1,211

= 7,65 м-К/Вт.

22. Теплоемкость нефти при средней температуре перекачки 322 К, соответствующей перекачке 6-ю насосными станциями, по формуле (1.5)

С =(762+ 3,39-322) = 1903 Дж/кг К. л/945

23. Для варианта с 6-ю насосными станциями при коэффициенте кратности = 1 по формуле (7.74)

=ехр

7,65

3,14-450000

6-1-0,344-945-1903-ln

338-275 314-275

-5,J

= 0,52 м.

Так как < D„, то в тепловой изоляции нет необходимости, е. 8„з = 0. В"связи"с этим необходимо уточнить начальную и конечную температуры нефти при сохранении ее средней величины. 24. По формуле (7.40)

= 5,8+ 7,65-In0,53 = 0,943 м-К/Вт.

25. Число Шухова по формуле (7.75)

3,14-450000

= 0,404

Шу = -

0,943-6-1-0,344-945-1903

26. Уточненное значение начальной температуры нефти по формуле (7.62)

0,404

Т<„=275 + (322-275)

-0,404

= 332,1 К,

а уточненная величина конечной температуры по формуле (7.1) Т1/ = 275+ (332,1-275)е-"" =313,1 К. Уточненная величина средней температуры перекачки

T<;=i(332,l +2-313,1) = 319,4 К,

что практически совпадает с ранее найденной.

Учитывая предварительный характер расчетов, возможным изменением h„„ пренебрегаем. Тем более, что сохранение величин Ъ. и Н неизменными обеспечивается уменьшением степени обточки ротора основных насосов.

27. Увеличение ф., и числа НС ведет к уменьшению расчетной величины по сравнению . Следовательно, в вариантах с п = 6 и ф= 2...5, а также п = 7 и ф = 1...5 тепловая изоляция тоже не нужна, но и здесь требуется уточнить Т,, и Т. Расчеты выполняются аналогично. Их результаты приведены в табл. 7.4.

Таблица 7.4

Результаты расчетов по вариантам с различными числами насосных станций, пунктов подогрева и начальной температуры нефти

Для каждого из вариантов сочетания параметров Т„, Т, п, ф и необходимо определить суммарные годовые приведенные затра-

ты. Сделаем это на примере ряда: Т„ = 327 К; Т - 320 К; п - 6; Ф = 1; D„3 = 0,66 м.

28. Необходимая поверхность нагрева тепловых установок по формуле (7.43)

F 1239-945-1904,2-(327-320)-1,2 3600-10-0,7

29. Капиталовложения в один пункт подогрева по формуле (7.42а)

К,„ = 500 - 754,6 = 377300 руб.

30. Приведенные годовые затраты в один пункт подогрева по формуле (7.43в)

П,,, = (0,15 + 0,1) - 377300 + 15000 = 109325 руб/год.

31. Постоянные числовые коэффициенты по формулам (7.44) и (7.46)

Аг =100-10"-400

3,14

450000 = 14130000 руб/м;

Аз = 14130000 - 0,52 = 3969117 руб;

3,14-450000-109325 " 1239-945

-1904,2-In

327-273

=1769584;

3600 320-273

= 14130000 - (0,15 + 0,1) = 3532500 руб/(м • год). 32. Суммарные приведенные годовые затраты в пункты подогрева и тепловую изоляцию по формуле (7.45) за вычетом величины S3 равны

1769584

п: =-

: + 3532500-0,66 =1606265 руб/год

5,8 + 7,65-1пО,66

33. Так как основные затраты электроэнергии на перекачку связаны с работой насосов НМ 1250-260, то в формуле (7.83) нацо использовать их к. п. д. Произведем его пересчете воды на высоковязкую нефть.

Для НМ 1250-260 коэффициенты в формуле (3.3) равны С, = 0,206; С, = 11,3 - 10- ч/м; С = - 5 • 10" ч7м«.

По формулам (3.20):

Re =0,224-10-75°*= 117563;

=1,33-75"°=0,326.

Кинематическая вязкость перекачиваемой нефти при температуре Т„ = 327 К по формуле (1.9)

v„ = 670 - ехр [-0,0686 - (327 - 293)] = 65,0 mmVc Число Рейнольдса, характеризующее течение нефти в рабочем колесе, по формуле (3.18)