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原油沉降罐機械式調節水箱調節范圍的設計

時間:2019-04-03 來源:《山東工業技術》雜志 作者:admin 點擊:

  摘要:機械式調節水箱是原油沉降罐上用于進行油水界面控制的最常用的裝置,通過水箱操縱桿上下移動來調節溢水高度,從而控制油水界面的上下移動。

  關鍵詞:原油沉降罐;機械式調節水箱;油水界面;調節范圍

  1.概述

  原油沉降罐主要是依靠水洗段的水洗作用和沉降段的重力沉降作用,實現原油和含油污水的分離。由于原油與水的密度不同,其密度差,使得水向下沉,油上浮,從理論上來講,經過一定時間的沉降,可以得到一個清晰的油水界面。在油田原油、污水處理過程中,為滿足工藝對出水、出油指標的不同要求,需控制沉降罐中的油水界面在合適的高度處,機械式調節水箱就是用來實現這一要求的。

  沉降罐機械式調節水箱(見圖1)主要由通氣管、水箱操縱桿、水箱殼體、水箱內部構件及降液管組成。它主要功能是調節溢油高度,從而控制油水界面的位置,保證工藝流程。操作時,要想油水界面上移,轉動水箱操縱桿手輪使絲杠向上移動,反之想要油水界面下移,轉動水箱操縱桿手輪使絲杠向下移動。

  圖1 沉降罐機械式調節水箱示意圖

  2.設計思想及公式推導

  如果考慮到沉降罐油水界面處有復雜的乳化層存在,會使整個設計變得更為復雜。設計時,一般不考慮罐體內復雜的液體存在體系及液體的流動,而是簡化沉降罐中油水存在型式,即假設沉降罐中的原油和污水完全分離,存在有一個清晰的油水界面(見圖2)。這時可以把沉降罐和調節水箱看作一個連通器。

  圖2 沉降罐油水界面示意圖

  設原油的密度為ρ油;水的密度ρ水;溢油處到油水界面的高度為h油(即油層厚度);溢水處到油水界面的高度為h水;溢油與溢水高差為Δh。

  依據U型連通管原理(見圖3),同一介質同一高度處等壓的原則可得到:

  ρ油h油=ρ水h水

  h水=h油-Δh

  解上述方程可得:Δh=(ρ水-ρ油)h油/ρ水,即可得到溢油溢水高差Δh與油層厚度h油的關系。

  圖3 U型連通管原理圖

  3.調節水箱調節范圍的確定

  沉降罐機械式調節水箱的內部結構,一般為定型尺寸,調節范圍一般取400mm、600mm、800mm。上述公式中油層的控制高度一般根據工藝要求確定,油、水的密度可檢測出來,故可以得出理論的油水高度差Δh,即可得到調節水箱所需的調節范圍。

  實際應用中,還應考慮適當的工程施工誤差會使調節水箱的理論調節范圍與實際的有一定偏差。以寧海聯合站工程中的3000m3加高一次沉降罐調節水箱為例:

  原油密度ρ油=0.9344g/cm3;

  水密度取ρ水=1.0 g/cm3,

  溢油高度經流程計算確認為12m,油水界面最低在5m處,即油層厚度要求控制最高為h油=7m。

  按照理論的計算,可得Δh=459mm,一般可取600mm的調節水箱范圍,但把最大高差600mm代入公式,反推出能實現的最大油層厚度為h油=9146mm??嫉绞┕ご嬖谥欢ǖ氖┕ふ`差、及后期原油密度的變化,工藝需做極限考慮,即可能出現極限12m厚油層,的故選擇了800mm,取水箱到達最大調節范圍的時候液面與溢流油液面等高,再根據水箱固定筒的高度及罐體焊縫的位置最終確定出h出水的位置。

  4.誤差產生因素分析

  本方法誤差產生的原因一般有以下幾個方面:

  (1)因推導公式是先假設沉降罐內的油水是在靜止狀態下運用連通管原理推導而得到的,而實際上沉降罐內部的含水原油及污水是波動的,不穩定的,油水界面本身控制很難;

  (2)工程施工中會存在一定的施工誤差,使得實際中的油水高差與理論有一定的差別,從而會影響到油水界面的控制;

  (3)由于進入沉降罐的原油密度與設計值存在差異,密度的取值會影響界面的變化,導致水箱操作桿調節的存在一定的偏差;

  5.結束語

  實際應用中選取的調節范圍因考慮到各個誤差的存在,選取的范圍一般都考慮了各種因素,故能滿足工程實際應用。機械式調節控制原油沉降罐油水界面的方法也在新疆油田、勝利油田等各大油田得到了廣泛的應用,經現場應用反饋,這種調節控制出油出水指標的方式計算簡單、易于操作、運行方便。通過理論設計出來的機械式調節水箱的調節范圍能有效的滿足了生產的需要。

  參考文獻

  1.馮叔初,郭揆常,等.油氣集輸與礦場加工,2006,05

  2.趙千鎖,等.短波油水界面檢測儀及應用.[J].煉油化工自動化,1996,(4):56

  3.喬偉熊,礦場油氣計量技術現狀與發展趨勢.[J].科級資訊,2008,(24):53

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