Введение к работе
Актуальность темы
При выходе из нефтяного пласта так называемой «сырой» нефти в её составе содержатся частицы горных пород, вода, сернистые соединения, а также растворенные в ней соли и газы. Эти примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные затруднения при транспортировке и переработке нефтяного сырья. Для экспорта или доставки на отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающие заводы необходима предварительная обработка сырой нефти: из нее удаляютсямеха-нические примеси, вода, соли и твердые углеводороды, так же выделяется газ.
Одним из видов оборудования, используемых для очистки нефти от сероводорода в нефтегазодобывающей промышленности, являются массообменные аппараты. В таких аппаратах осуществляется процесс межфазного переноса вещества. Интенсификация таких процессов дает возможность увеличить производительность технологических аппаратов, уменьшить их габаритные размеры, сократить потребление энергии,снизить металлоемкость и многое другое.
Экстракция, как один из видов массообменных процессов, применяется с целью получения готового продукта в виде насыщенного экстрагента, очистки нефти от нежелательных примесей перед транспортировкой и использованием в технологических процессах.
Одним из перспективных направлений интенсификации экстракционных процессов, является проведение неэквимолярного процесса в аппаратах, конструкция которых позволяет создавать два и более режимов движения потоков, что позволяет значительно уменьшить габаритные размеры устройства, за счет увеличения скорости, турбулизировать поток, повышая тем самым коэффициенты мас-соотдачи. Кроме этого, эффективность перемешивания возрастает, что приводит к увеличению удельной поверхности контакта продукта с сорбентом.
Таким образом, совершенствование конструкций аппаратов для проведения экстракционных процессов путем создания и оптимизации комплексного движения контактирующих потоков является актуальной задачей, позволяющей добить-
ся требований ГОСТ Р 51858-2002 по содержанию сероводорода и лёкгих меркаптанов в товарной нефти.
Цель работы
Целью диссертационной работы является интенсификация массообменных процессов в аппаратах экстракционной очистки нефти.
Основные задачи исследования
На основании вышеизложенного были определены основные задачи исследования:
-
Для определения влияния перепада давления на режим работы аппарата исследовать прямоточное смесительное устройство, выполненное в виде сопла.
-
С целью повышения эффективности массообмена и уменьшения металлоемкости и размеров оборудования разработать конструкцию камеры смешения прямоточногогидродинамического аппарата для улучшения диспергирования-реагента.
-
Провести численное моделирование проектно-конструкторских решений с целью повышения эффективности массообмена в системе «жидкость-жидкость».
-
Проверить в опытно-промышленных условиях результаты теоретических расчетов и проектно-конструкторские решения.
Методы исследования
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследований: экспериментальный метод определения характеристикпрямоточных статических гидродинамических кавитаторов; численное моделирование гидродинамических процессов с применением метода конечных элементов.
Научная новизна
-
Предложено при расчёте гидродинамическихкавитационныхаппаратов учитывать давление насыщенных паров сероводорода в процессе образования кавитации.
-
Установлено, что максимальный эффект диспергированиянесмеши-вающихся жидкостей в статических гидродинамических аппаратах достигаетсяпри
их прямоточном движении, иполучены зависимости степени диспергирования от расстояния от среза сопла форсунки до рассекателя и угла раскрытия рассекателя. Практическая ценность
Предложена и исследована конструкция прямоточного массообменного устройства, использование которой позволяет интенсифицировать массообменный процесс экстракционного поглощения из нефтяной смеси высокотоксичных меркаптанов и сероводорода.
Предложенная конструкциястатического гидродинамическогоаппарата была испытана ивнедрена наузле первичной подготовки нефтипредприятия ООО «Бай-текс»для предварительной очистки нефти от сероводорода.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 62-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ(Уфа, 2011); II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы науки и техники» (Уфа,2011); научно-технических семинарах кафедры «Нефтега-зопромысловое оборудование» УГНТУ
Публикации
Основное содержание работы изложено в 4 статьях,опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах, вошедших в перечень ВАК РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы, включающего 102 наименования, изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 15 таблиц.
