Особенности проектирования установок ЭЛОУ- АТ

Министерство образования и науки  РФ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный  нефтяной технический университет

Кафедра технологии нефти  и газа

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Основы научных исследований и проектирование»

 

на тему:

«Особенности проектирования установок ЭЛОУ- АТ»

 

 

 

 

                                                                                                       

Выполнил: ст. гр. ТП-08-02                                             Н. В. Тимофеева

          Проверил:                                                                           С. В. Дезорцев                             

 

 

 

 

Уфа

2011

СОДЕРЖАНИЕ

С.

Введение

1. Процесс обессоливания нефтей

2. Основные виды электрообессоливающих установок

3. Технология атмосферной перегонки нефти

4. Блок атмосферной перегонки нефти установки ЭЛОУ-АТ.

5. Общие особенности проектирования

6. Описание технологической схемы установки

6.1 Описание схемы теплообмена и блока элоу

6. 2 Атмосферный блок

7 Ошибки, допускаемые при проектировании

8 Особенности ремонта установки АТ

Заключение 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Среди полезных ископаемых (исключая нефтяной газ) нефть известна как горючее с наивысшей теплотой сгорания, т.к. в ней содержится наибольшее количество водорода. Из компонентов  горючих ископаемых водород обладает самой высокой теплотой сгорания. Из нефти производится широкий спектр разнообразных нефтепродуктов: топлив, масел и различных химических веществ.

В основе методов переработки  нефти и газа и применения товарных нефтепродуктов в различных областях промышленности и народного хозяйства  лежат физико-химические процессы.

Управление этими процессами требует глубокого знания физических и физико-химических свойств газа, нефти, нефтяных фракций. Различают  первичные и вторичные методы переработки нефти. К первичным относят процессы разделения нефти на фракции, когда используются её потенциальные возможности по ассортименту, количеству и качеству получаемых продуктов и полупродуктов.

На данном этапе нефтепереработки трубчатые установки входят в  состав всех нефтеперерабатывающих  заводов и служат поставщиками как товарных нефтепродуктов, так и сырья для вторичных процессов. Нефть подготавливается к переработке, подвергаясь очистке от нежелательных примесей, и разгоняется на узкие фракции, пригодные к дальнейшему использованию на установках вторичной переработки.[2]

Установка ЭЛОУ-АТ является комбинированной установкой. Блок ЭЛОУ обеспечивает обезвоживание и обессоливание  нефти, а блок АТ - атмосферную перегонку. Ассортимент фракций, получаемых на АТ определяется в первую очередь свойствами нефти и ее отдельных фракций.[9]

 

 

 

 

1 ПРОЦЕСС ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТЕЙ

При глубоком обезвоживании  некоторых нефтей, в пластовой  воде которых содержится мало солей, происходит почти полное их удаление. Однако большинство нефтей нуждается  в дополнительном обессоливании.

В некоторых случаях для  обессоливания используется термохимический  метод, но чаще применяется способ, сочетающий термохимическое отстаивание  с обработкой эмульсии в электрическом  поле. Установки последнего типа носят  название электрообессоливающих (ЭЛОУ). [9]

Технологическая схема установки  электрообессоливания нефти приводится на рис. 1. Нефть, в которую введены промывная вода, деэмульгатор и щелочь, насосом Н-1 прокачивается через теплообменник 7-1 и пароподогреватель Т-2 в электродегидратор первой ступени Э-1. Здесь удаляется основная масса воды и солей (содержание их снижается в 8-10 раз.) На некоторых установках ЭЛОУ перед Э-1 находится термохимическая ступень. Из Э-1 нефть поступает в электродегидратор второй ступени Э-2 для повторной обработки. Перед Э-2 в нефть вновь подается вода. Общий расход воды на обессоливание составляет 10% от обрабатываемой нефти. На некоторых установках свежая вода подается только на вторую ступень обессоливания, а перед первой ступенью с нефтью смешиваются промывные воды второй ступени. Так удается снизить расход воды на обессоливание вдвое.

Обессоленная нефть из Э-2 проходит через теплообменник  Т-1, холодильник и подается в резервуары обессоленной нефти. Вода, отделенная в электродегидраторах, направляется в нефтеотделитель Е-1 для дополнительного отстоя. Уловленная нефть возвращается на прием сырьевого насоса, а вода сбрасывается в промышленную канализацию и передается на очистку.[7]

 

2 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРООБЕССОЛИВАЮЩИХ УСТАНОВОК

Главным аппаратом установки является электродегидратор - емкость, снабженная электродами, к которым подводится переменный ток высокого напряжения. В эксплуатации на промысловых и завод­ских установках ЭЛОУ находятся электродегидраторы различных конструкций: вертикальные, шаровые и горизонтальные.

Вертикальный электродегидратор (рис. 2) представляет собой цилиндрический сосуд диаметром 3 м, высотой 5 м и объемом 30 м³. Внутри находятся электроды - металлические пластины, подвешенные на фарфоровых изоляторах. Ток подается к электродам от двух повышающих трансформаторов мощностью по 5 ква (киловольтампер) каждый. Напряжение между электродами от 15 до 33 кв.

 

Сырье вводится в электродегидратор через вертикальную, вмонтированную по оси аппарата трубу, которая на половине высоты дегидратора заканчивается распределительной головкой. Головка устроена так, что через ее узкую кольцевую щель эмульсия нефти и воды вводится в виде тонкой веерообразной горизонтальной струи. Обработанная нефть выводится в центре верхнего днища электродегидратора, а отстоявшаяся вода - через нижнее днище.

Недостатком вертикальных электродегидраторов, приведшим к их вытеснению более современными конструкциями, является низкая производительность, недостаточно высокая температура обессоливания. Из-за низкой производительности на установках ЭЛОУ приходилось соединять параллельно 6-12 аппаратов. На мощных электрообессоливающих установках, построенных в 1955-1970 гг., применяются шаровые электродегидраторы емкостью 600 м3 и диаметром 10,5 м. Производительность такого дегидратора (рис. 3) равна 300-500 м3/ч. Принцип его действия тот же, что и вертикального аппарата, но вместо одного стояка с рас­пределительной головкой для ввода сырья и одной пары электродов в шаровом электродегидраторе их по три.

Шаровые дегидраторы имеют в 10-15 раз большую производительность, чем вертикальные, но они громоздки и трудоемки в изготовлении. Кроме того, они не могут эксплуатироваться при высоком давлении. Повышение расчетного давления электродегидратора привело бы к большому перерасходу металла на аппарат. [7]

 

За последние годы в  нашей стране и за ее пределами  получили распространение горизонтальные электродегидраторы. Конструкция такого аппарата, рассчитанного на давление до 18ат и температуру процесса 140-160°С, приведена на рис. 4. Горизонтальные электродегидраторы имеют диаметр 3-3,4 н и объем 80 и 160 м³. Повышение расчетного давления и температуры играет большую роль, так как позволяет проводить глубокое обезвожи­вание и обессоливание трудно обессоливаемых нефтей. [2]

Электроды в горизонтальном электродегидраторе расположены почти посредине аппарата. Они подвешены горизонтально друг над другом. Расстояние между ними составляет 25-40 см.

Ввод сырья в горизонтальный электродегидратор осуществляется через расположенный вдоль аппарата горизонтальный маточник. Поступая в аппарат, нефть попадает в слой отстоявшейся воды, а затем - в зону под электродами, в межэлектродное пространство, и, наконец, в зону над электродами. В верхней части дегидратора располагаются выкидные коллекторы обработанной нефти. Достоинством этой конструкции является большой путь движения нефти и время ее пребывания в аппарате, так как ввод сырья расположен значительно ниже, чем в других электродегидраторах. При этом улучшаются условия отстаивания воды.

Кроме того, в горизонтальном электродегидраторе крупные частицы воды выпадают из нефти еще до попадания в зону сильного электрического поля, расположенную в межэлектродном пространстве. Поэтому в нем можно обрабатывать нефть с большим содержанием воды, не опасаясь чрезмерного увеличения силы тока между электродами.

 

 

 

 Сравнение эффективности  электродегидраторов различной конструкции показывает несомненные преимущества горизонтальных аппаратов. Удельная производительность последних в 2,6 раза больше, чем шаровых, а удельный расход металла - на 25% меньше. [7]

 

3 ТЕХНОЛОГИЯ АТМОСФЕРНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ

Технологические установки  перегонки нефти предназначены  для разделения нефти на фракции  и последующей переработки или  использования их как компонентов  товарных нефтепродуктов. Они составляют основу всех нефтеперерабатывающих  заводов. На них вырабатываются практически  все компоненты моторное топливо, смазочные  масла, сырье для вторичных процессов  и для нефтехимических производств. От их работы зависят ассортимент  и качество получаемых компонентов, и технико-экономические показатели последующих процессов переработки  нефтяного сырья. Процессы перегонки  нефти осуществляют на так называемые атмосферных трубчатых (AT) и вакуумных  трубчатых (ВТ) или атмосферно-вакуумных  трубчатых (АВТ) установках.

 В зависимости от  направления использования фракций установки перегонки нефти принято именовать топливными, масляными или топливно-масляными и соответствующие этому — варианты переработки нефти.

 На установках атмосферных  трубчатых осуществляют неглубокую  перегонку нефти с получением  топливных (бензиновых, керосиновых,  дизельных) фракций и мазута. Современные  процессы перегонки нефти являются  комбинированными с процессами  обезвоживания и обессоливания,  вторичной перегонки и стабилизации  бензиновой фракции: электрообессоливающие  установки – атмосферной трубчатки,  электрообессоливающие установки  - атмосферно-вакуумной трубчатки,  электрообессоливающие установки  - атмосферно-вакуумной трубчатки  - вторичная перегонка и т. д.

 Диапазон мощности  отечественных установок перегонки  нефти — от 0,5 до 8 млн. т/год.  До 1950 г. максимальная мощность  наиболее распространенных установок  атмосферной трубчатки и атмосферно-вакуумной  трубчатки составляла 500…600 тыс.  т/год. В 1950–1960 гг. проектировались  и строились установки мощностью  1; 1,5; 2 и 3 млн. т/год. В 1967 г.  ввели в эксплуатацию высокопроизводительную  установку атмосферно-вакуумной  трубчатки мощностью 6 млн. т/год.  Преимущества установок большой  единичной мощности очевидны: высокая  производительность труда и низкие  капитальные и эксплуатационные  затраты по сравнению с установками  малой производительности.

 Еще более существенные экономические преимущества достигаются комбинированием атмосферной трубчатки и атмосферно-вакуумной трубчатки (или электрообессоливающие установки – атмосферной трубчатки, электрообессоливающие установки - атмосферно-вакуумной трубчатки) с другими технологическими процессами, такими как газофракционирование, гидроочистка топливных и газойлевых фракций, каталитический риформинг, каталитический крекинг, очистка масляных фракций и т. д. Надо отметить, что старые установки малой мощности подверглись модернизации с увеличением их мощности в 2…2,5 раза и более по сравнению с проектной.

 Поскольку в эксплуатации  находятся атмосферные трубчатки  и атмосферно-вакуумные трубчатки  довоенного и последующих поколений, отечественные установки перегонки нефти характеризуются большим разнообразием схем перегонки, широким ассортиментом получаемых фракций. Даже при одинаковой производительности ректификационные колонны имеют разные размеры, неодинаковое число и разные типы тарелок; по разному решены схемы теплообмена, холодного, горячего и циркуляционного орошения, а также вакуумсоздающей системы. В этой связи ниже будут представлены лишь принципиальные технологические схемы отдельных блоков (секций), входящих в состав высокопроизводительных современных типовых установок перегонки нефти.[9]

4 БЛОК АТМОСФЕРНОЙ ПЕРЕГОНКИ НЕФТИ УСТАНОВКИ ЭЛОУ-АТ.

При выборе технологической  схемы и режима атмосферной перегонки  нефти руководствуются главным  образом ее фракционным составом, и пержде всего содержанием в ней газов и бензиновых фракций. Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количеством растворенных газов (до 1,2 % по С4 включительно), относительно невысоким содержанием бензина (12…15 %) и выходом фракций до 350 °С не более 45 % энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках (блоках) атмосферной трубчатки по схеме с однократным испарением, т. е. с одной сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями.

Установки такого типа широко применяются на зарубежных нефтеперерабатывающих  заводах. Они просты и компактны, благодаря осуществлению совместного  испарения легких и тяжелых фракций  требуют минимальная температура  нагрева нефти для обеспечения  заданной доли отгона, характеризуется  низкими энергетическими затратами  и металлоемкостью. Основные их недостаток — меньшая технологическая гибкость и пониженный (на 2,5…3,0 %) отбор светлых  нефтепродуктов, кроме того, по сравнению  с 2-колонной схемой, они требуют  более качественной подготовки нефти.