Вопрос 5.20: Оборудование установок подготовки нефти.

На современных установках подготовки нефти монтируется следующее оборудование:

1) сепараторы с предварительным отбором газа;

2) отстойник с предварительным сбросом воды;

3) теплообменники;

4) деэмульсаторы (печи);

5) сепараторы второй ступени;

6) эжекторы;

7) каплеобразователи;

8) отстойники для обезвоженной нефти;

9) электродегидраторы;

10) автомат контроля качества нефти;

11) концевой сепаратор.

Теплообменники.Это аппараты, предназначенные для передачи теплоты от более горячей среды к более холодной. В нефтяной промышленности применяют теплообменники разных типов:

1) кожухотрубчатые - жесткого типа;

2) "труба в трубе"

Кожухотрубчатые теплообменники более компактны, имеют значительно большую поверхность

Недостатки:

–из-за жесткости конструкции в корпусе и трубках возникают температурные напряжения, поэтому разность температур не должна превышать 50 °С,

–большая трудоемкость ремонтных работ.

–невозможность очистки межтрубного пространства. Поэтому в межтрубное пространство должен направляться продукт, не создающий отложений на поверхности труб, - чистая нефть или водяной пар, а в трубное пространство направляется обводненная нефть.

Рис. 33 Теплообменники.

I - теплоноситель движется по трубам; II - нагреваемое вещество движется по межтрубному пространству; а - кожухотрубчатый теплообменник: 1 - корпус теплообменника; 2 - трубки; 3 - перегородка; б - теплообменник "труба в трубе": 1 - наружные трубы; 2 - внутренние трубы; 3 - калач.

 

 

Печь ПТБ-10.Предназначена для нагрева нефтяных -эмульсий с повышенной коррозионной актив­ностью и склонностью к отложению солей и механических примесей на установках подготовки нефти.

Рис. 33 Общий вид печи 1ПБ-10.

klu\m Я! >ры подачи ноз iv ха " будка для рс v iMpoiiciHUH подачи газа;

в\о зной коллектор;

4 - выходной коллектор;

5 ■ дымовые трубы; ~

6 ■ теплообменная камера:

7 - камеры сгорания;

8 - основание печи;

9 - оребреиные трубы;

10 - конус, 1 ! - поток горячих 1азов; 12 - плоская горячая струя газов.

Печь оснащена системой авто­матики "Сатур}]", позволяю­щей дистанционно запускать и останавливать электродвига­тели вентиляторов 1, разжи­гать запальные горелки и ка­меры сгорания 7, контролиро­вать параметры процесса на­грева, автоматически защищать и блокировать оборудование печи и включать аварийную сигнализацию при отклонении параметров от заданных значений. Холодная нефтяная эмульсия поступает во входной коллек­тор 3, движется по сребренным трубам змеевика 9, расположенного в теплообменной камере 6, нагревается за счет теплоты, отдаваемой продуктами сгорания топливного газа, сжигаемого в камере сгорания 7, и че­рез выходной коллектор 4 выводится из печи.

Продукты сгорания, имеющие высокую температуру, выбрасываются из конуса 10 в виде плоской струи 12, которая в сводовой части разбивается на два потока 11, движущихся вниз, нагревая равномерно внешние и внутренние оребренные трубы.

Техническая характеристика.

Тепловая мощность печи, МВт

Номинальная производительность, т/сут

Максимальная температура нагрева среды, К

Рабочее давление нагреваемой среды, МПа

Топливо

Расход топливного газа, м7ч

11,6

Не более 6,28

Природный или нефтяной газ 1600

 

 

Нагреватели нефти типа НН.Предназначены для нагрева водонефтяных эмульсий с содержанием воды более 2 %.

Рис. 35 Нефтяной нагреватель типа НН-2,5.

Нагреватель типа НН-2,5 представляет собой горизон­тальный цилиндрический сосуд, установленный на рамное ос­нование 10. Внутренняя полость сосуда разделена двумя перего­родками 5 на два отсека I и II с перетоком между перегород­ками. В каждом отсеке смонти­ровано по два топочных уст­ройства 4, оборудованных газо­выми инжекционными горел­ками 1 с запальниками и дымовыми трубами 2. Топливный газ подводится к горелкам по газовому коллектору 9. В верхней части отсека I установлена перфорированная переливная труба 3, а в верхней части отсека II - перфорированный сборник нагретой эмульсии 7. Отсеки заполнены водой, так как контакт нефти с жаровой трубой недопустим вследствии пожарной опасности. Нефтяная эмульсия поступает через входной патрубок А, с помощью распределительной решетки 8 равномерно распределяется по всей площа­ди отсека и поднимается вверх через слой горячей воды и, нагреваясь до нужной температуры, выводится из нагревателя через патрубок Б. Нагреватель оборудован предохранительным клапаном 6, а также прибо­рами контроля и автоматического регулирования: регуляторами температуры и давления, манометрами, сиг­нализаторами температуры, указателями уровня.

Система автоматизации обеспечивает контроль и автоматическое регулирование температуры жидко­сти в нагревателе и давления топливного газа перед горелками, передачу аварийного сигнала о повышении температуры в нагревателе в операторный пункт. Техническая характеристика нагревателей типа НН при­ведена в таблице 7. Таблица 7.

 

Показатели Шифр нагревателя
НН-1,6 НН-2,5 НН-4,0 НН-6,3
Пропускная способность по жидкости, т/сут Тепловая мощность, МВт Рабочее давление, МПа Максимальная температура нефти на выходе из нагре­вателя, °С Число отсеков, шт Число горелок, шт Расход топливного газа, м'/ч Объем емкости, м3 2000 1,85 0,6 1 2 180 35 3000 2,9 0,6 90 2 4 360 80 5000 4,65 0,6 90 2 4 440 100 7,3 0,6 90 2 4 800 125

Блок нагрева нефти типа БН.Предназначен для нагрева обводненных нефтей перед аппаратами глубокого обезвоживания и обессоливания на установках производительностью до 9000 т/сут. В блоке про­исходит нагревание и перемешивание эмульсии с ПАВ, в результате чего происходит ее разрушение. Кро­ме того, он может использоваться для подогрева высоковязких парафинистых нефтей для нормального их транспортирования по трубопроводам.

Блок нагрева состоит из четырех последовательно соединенных между собой огневых подогревате­лей, блока контрольно-измерительных приборов, блока управления, сигнализации и щитового укрытия.

Нефтяная эмульсия подается в межтрубное пространство теплоизолированного огневого подогрева­теля, где движущаяся эмульсия нагревается через стенку трубы горячими газами, получаемыми в камере сгорания. Для увеличения пути движения нефтяная эмульсия в межтрубном пространстве движется по вин­товой линии с большой скоростью, благодаря чему возрастает эффективность теплоотдачи от горячих газов к жидкости. Нагретая эмульсия поступает сначала в каплеобразователь, а затем в герметизированные от­стойники, где при низких скоростях потока (< 0,008 м/с) эмульсия разделяется на нефть и воду.

Дымоходы всех жаровых труб соединены в общую дымовую трубу высотой около 20 м. Вся авто­матика блока нагрева помещается в щитовом укрытии.

Описанный блок нагрева имеет следующие преимущества перед другими типами печей: коэффици­ент использования топочного газа выше 20 %; при неполадках или прогаре жаровой трубы весь корпус по­догревателя заменяется новым при остановке блока нагрева на непродолжительное время; производитель­ность блока нагрева в среднем в два-три раза выше, чем других печей, а металлоемкость его меньше при­близительно в полтора раза. Техническая характеристика приведена в таблице 8.

 

 

 

Рис. 36 Блок нагрева БН-5,4.

 

1 - дымовая труба; 2 - жаровая труба; 3 - винтовая спираль; 4 - корпус огневого подогревателя: 5 - пластинчатый компенсатор; 6 - камера сгорания; 7 - горелки турбинного типа; 8 - обмуровка ог­неупорная; 9 - щитовое укрытие; 10 - каплеобразователь; 11 - раздаточный коллектор для равномер­ного распределения жидкости по сечению; 12 - коллектор сброса воды с ПАВ; 13 - отстойники теп­лоизолированные; 14 - коллектор товарной нефти.

Таблица 8.

Показатели БН-5,4 БН-2М
Пропускная способность по жидкости, т/сут 3000-5000 2600-4600
Тепловая мощность, МВт 22,6 6,8
Рабочее давление, МПа 0.588 0,6
Максимальная температура нагрева, °С
Расход топливного газа перед горелками, МПа
Давление топливного газа перед горелками, МПа 0,12 0,12

Рис.37 Каплеобразователь.

Каплеобразователь. Для доведения ПАВ до капелек пластовой воды и разрушения бронирующих оболочек на их поверхности применяют каплеобразователи.

Вход эмульсии

Выход смеси

Каплеобразователь изготовляют из обрезков труб разного диаметра и располагают на опорах гори­зонтально. Диаметры отрезков труб увеличиваются от секции к секции в направлении движения обрабаты­ваемой эмульсии.

Первая секция - массообменная - предназначена для разрушения оболочек на каплях пластовой во­ды и укрупнения их за счет турбулентности потока (Re ~- 18000-25000). Длина секции 200-250 м. Вторая секция - для коалесценции капель воды до более крупных размеров при снижении турбулентности потока

 

Эжектор

Рис.39 Деэмульсатор типа УДО-2М.

(Re - 3000-4000). Длина ее 150-200 м. Третья секция - для расслоения потока на нефть и воду за счет гра­витационных сил (Re = 100-200). Длина секции 100 м.

Эжекторы. Получили широкое распространение в качестве смесителей промывочной воды при обессоливании нефти, а также отбора низконапорного газа высоконапорным.

 

Эжектор очень прост в изготовлении и состоит из патрубка 1 для подвода рабочей жидкости, ка­меры смешения 4, сопла 2, диффузора 3, патрубка 6 для подвода перекачиваемой жидкости (газа) с коль­цевым соплом 5, образующим вход в камеру смешения, и регулировочного винта 7. В эжекторе перекачи­ваемый поток, объем которого Go, получает энергию при смешении с рабочим потоком Си, обладающим большой энергией (напором), в результате чего подается суммарный поток, расход которого равен G2 = G,+ Go. Энергия этого потока (напора) больше энергии перекачиваемого Go , но меньше энергии рабочего Gj потока. К.п.д. эжектора для одинаковых жидкостей колеблется в пределах 0,2-0,35.

Отстойники.Отстойники предназначаются для отделения воды от нефти при подаче в них частич­но или полностью разрушенной эмульсии. Отстойники могут использоваться для предварительного сброса воды при сильно обводненной нефти или после печей для окончательного обезвоживания нефти. Такие от­стойники обычно устанавливаются после каплеобразователей, способствующих эффективному разделению воды от нефти, и увеличивающих тем самым пропускную способность этих отстойников.

Отстойники представляют собой горизонтальную цилиндрическую емкость, в которой имеется рас­пределитель эмульсии и сборник нефти в виде перфорированных патрубков, расположенных соответственно вдоль и поперек оси цилиндрической емкости. Техническая характеристика отстойников приведена в табли­це 9.

Таблица 9

 

Показатели ... _..........................._. Тип отстойника
ОВД-200 ОГД-200
Производительность по товарной нефти, г/сут Рабочее давление, МПа Рабочая температура, °С Вместимость аппарата, м 4000-7000 0,6 100 200 3000-6000 0,6 100

Вопрос 5.21: Блочные автоматизированные деэмульсаторы типа У ДО.

В блочных автоматизированных деэмульсаторах, используемых при обезвоживании нефтей с обвод­ненностью более 2 %, могут быть совмещены процессы нагрева нефтяной эмульсии и деэмульсации.

ьл оч н ы и авто м апп и ро-ванный деэмульсатор УДО-2М состоит из блоков нагрева и отстоя, блока теплообменников, блока КИП и реагента. Блоки нагрева и отстоя размещены в горизонтальной цилиндрической емкости, которая разделена вертикальными перегородками на четыре отсека: два нагрева­тельных В и Е и два отстой-