Проект установки подготовки газового конденсата

 

Введение

 

 

      Нефть и газ – это основные источники энергии в современном мире. На топливах, полученных из них, работают двигатели сухопутного, воздушного и водного транспорта, тепловые электростанции. Нефть и газ перерабатывают в химическое сырье для производства пластических масс, синтетических каучуков, искусственных волокон.

    Нефтепереработка и нефтехимия потребляет большое количество тепла. Утилизация энергии, создание энерготехнологических процессов должны быть характерными особенностями отрасли – это нужно сочетать с разработкой безотходной и малоотходной технологии, с ликвидацией сточных вод и выбрасываемых в атмосферу отходящих газов, что существенно улучшит экологическую обстановку в районах развитой нефтехимии.

     В нефтеперерабатывающей промышленности предполагается высококвалифицированная переработка нефти, газового конденсата и максимальное углубление ее переработки, вовлечение в переработку мазута и тяжелых нефтяных остатков, рациональное использование газового конденсата, попутного и природного газа.

     При добыче газового конденсата ее всегда сопровождает  пластовая (буровая) вода. В буровых водах растворены различные соли, чаще всего хлориды  и бикарбанаты натрия, кальция, магния, реже карбонаты и сульфаты. Содержание солей в этих водах колеблется  в широких пределах, от незначительного до 30%.

     Наличее в газовом конденсате, поступающем на переработку, воды и солей вредно сказывается на работе нефтеперерабатывающего завода. При большом содержании воды повышается давление в аппаратуре установок перегонки  газового конденсата, снижается их производительность,

расходуется излишнее тепло на подогрев и испарение воды.

     Еще более отрицательным действием обладают хлориды.  Они откладываются

в трубах теплообменников, что и  приводит к необходимости частой очистки

     труб. Хлориды, в особенностях кальция и магния, гидролизуются с образованием соляной кислоты даже при низких температурах. Под действием соляной кислоты происходит разрушение (коррозия) металла аппаратуры технологических установок. Особенно быстро разъедается под действием гидролизовавшихся хлористых солей конденсационно-холодильная аппаратура перегонных установок. Наконец, соли, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах-мазуте и гудроне, ухудшают их качество. Следовательно, перед подачей газового конденсата на переработку из него  необходимо удалить  воду и соли. 

      Воду и соли удаляют непосредственно после извлечения газового конденсата из земных недр (на промыслах) и нефтеперерабатывающих заводах. Существует два типа технологических процессов удаления воды и солей- обезвоживание и обессоливание. В основе обоих процессов лежит разрушение нефтяных эмульсий. Однако при обезвоживании разрушаются природные эмульсии, те, которые образовались  в результате интенсивного перемешивания газового конденсата с буровой водой. Обезвоживание проводится на промыслах и является наряду с дегазацией первым этапом подготовки газового конденсата к транспортировке и переработке.

      При обессоливании обезвоженный газовый конденсат смешивают с пресной водой, создовая искуственную эмульсию, которая затем разрушается.

     При глубоком обезвоживании некоторых нефтей, в пластовой воде которых содержится мало солей, происходит почти полное их удаление. Однако большенство газового конденсата 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 нося название электрообессоливающих. [1]

 

 

 

   

     1 Технологическая часть

 

 

     1.1 Назначение, краткая характеристика проектируемого процесса, обоснование  выбора проектируемого процесса. Цель дипломного проекта

 

      Газовый конденсат, добываемый из скважин, всегда содержит в качестве примесей воду, растворимые неорганические соли, механические примеси (песок, грязь, глину и т.д.). Содержание воды в газовом конденсате колеблется  в широких пределах и может достигать 50-60%. Во многих случаях вода образует с газовым конденсатом трудно разделимую смесь, так называемую эмульсию. Содержание солей доходит до нескольких тысяч миллиграммов на 1 л газового конденсата, причем часть солей может находиться не в растворенном, а во взвешенном состоянии - в виде кристаллов. Количество механических примесей достигает 0,2-0,3%.

      При большом содержании воды повышается давление в аппаратуре установок перегонки газового конденсата, снижается их производительность, нарушается режим работы отельных узлов и аппаратов, загрязняются товарные нефтепродукты. Кроме того, повышается расход топлива, сжигаемого в печах, понижается его теплопроводность, значительно уменьшается коэффициент теплопередачи материалов технологического оборудования.

     Соли (обычно хлориды) откладываются в трубах теплообменников и печей, что приводит к необходимости частой очистки труб и к сокращению пробега установки. Хлориды кальция и магния гидролизуются с образованием соляной кислоты, под действием которой происходит разрушение металла аппаратуры технологических установок. Наконец, соли, накапливаясь в остаточных нефтепродуктах – мазуте и гудроне, ухудшают их качество.

     Следовательно, перед подачей газового конденсата на переработку его

необходимо отделить от воды и солей, то есть происходит процесс обезвоживания и обессоливания газового конденсата;  что и делается на установке ЭЛОУ

    

     Основные причины удаления воды: 

1 она является балластом, то  есть снижает производительность  установок;

2 испаряясь в аппаратах ведет  к резкому повышению давления;

3 ведет к увеличению расхода  тепла, электроэнергии, хладагентов.

     Основные причины удаления солей:

1 ухудшается качество остаточных нефтепродуктов;

2 способствуют образованию накипи, то есть откладывается на стенках труб теплообменных аппаратов и трубчатых печей;

3 гидролизуясь,  вызывают коррозию.

     Качество подготовки газового конденсата оценивается двумя показателями:

 -содержание воды;

 -содержание хлоридов.

     Сейчас подготовка газового конденсата к переработке проводится в два этапа: на промысле и непосредственно на нефтеперерабатывающем предприятии.

     На НПЗ идет второй этап обезвоживания и обессоливания газового конденсата, при котором содержание воды снижается до 0,05 – 0,1%, а солей до 3 – 5 мг/л и ниже. [1]

       В проектируемом дипломном проекте разрабатывается блок ЭЛОУ, где для эффективного обезвоживания и обессоливания газового конденсата применяем двухступенчатое обессоливание, с противоточной схемой подачи воды.

 

 

  1.2  Характеристика сырья, готовой продукции и вспомогательных материалов. Применение готовой продукции

 

     Готовой продукцией установки ЭЛОУ является обессоленный и обезвоженный газовый конденсат, который направляется для дальнейшей переработки на установки первичной переработки газового конденсата нефтеперерабатывающего завода, для получения светлых нефтепродуктов: бензина, керосина, дизельного топлива. Из этих дистиллятов вырабатывают

светлые нефтепродукты:  авиационные и автомобильные  бензины; бензины- растворители; авиационные и осветленные керосины; различные сорта дизельного топлива, мазута, котельного топлива, битума. [1]

     Качество подготовки  газового конденсата на установке  ЭЛОУ влияет на качество продукции, которое в дальнейшем получается  из газового конденсата. 

     

 

      1.3 Теоретические основы процесса

 

     Вода с растворенными в ней солями находится в виде капель размером от 1,6 до 250 мкм. Капли соленой воды собирают на поверхности естественные эмульгаторы, содержащиеся в газовом конденсате – органические кислоты, асфальтено – смолистые, вещества, микрокристаллы парафинов, механические примеси. Броня, а это затрудняет слиянию и укрупнению капель.

      Для разрушения эмульсий применяют такие методы как: механические,

 термические химические, электрические, так же применяют комбинированные  методы.

     На установке ЭЛОУ идет электрохимическое удаление воды и солей из газового конденсата.

     Качество обезвоживания и обессоливания газового конденсата зависит от: температуры процесса, расхода и типа деэмульгатора, давления и расхода промывной воды и ее распределения между ступенями процесса.

     Температура – при повышении температуры уменьшается вязкость газового конденсата, что ускоряет как столкновение и слияние, так и осаждение капель воды. Снижается стабильность пленки, защищающей каплю и расход деэмульгатора.

     Давление – определяется давлением насыщенных паров газового конденсата, перепадом давления на каждой ступени ЭЛОУ и гидравлическим сопротивлением участков технологической схемы после блока ЭЛОУ. Оно не должно превышать давления, на которое рассчитан электродегидратор.

     Деэмульгаторы- вещества, которые ослабляют структурно механическую прочность слоев, обволакивающих капли воды. В качестве деэмульгаторов применяются различные поверхностно- активные вещества, однако механизм их действия на эмульсии весьма сложен и мало изучен. По характеру  поведения в водных растворах деэмульгаторы делятся на ионоактивные и неионогенные. Первые в растворах диссоциируют на катионы и анионы, вторые ионов не образуют. Наилучшим деэмульгирующим действием обладают применяемые в

настоящее время на промыслах и НПЗ неионогенные деэмульгаторы- проксамин, диссольван, прогалит, ОЖК (оксиэтилированные жирные кислоты). ОЖК обладают большой поверхностной активностью и вытесняют эмульгатор из поверхностного слоя капель воды, образуя гидрофильный адсорбционный слой без структурно-механической    прочности.   В большинстве  случаев    применяют водонерастворимый деэмульгатор, так как он в меньшей степени вымывается водой и не загрязняет сточные воды, легче попадает на поверхность раздела фаз разрушаемой эмульсии, то есть является более эффективным. При применении водорастворимого деэмульгатора для нормального разрушения эмульсии деэмульгатор подают с некоторым избытком.

     Влияние электрического поля на эмульсию.

     Электрический способ разрушения эмульсий основан на том, что благодаря воздействию электрического поля создаются благоприятные условия для увеличения вероятности столкновения глобул воды. При попадании газовой эмульсии в перемешенное  электрическое поле заряженные отрицательно частицы воды начинают передвигаться внутри капли, которая приобретает грушевидную форму, обращенную острым концом к положительно заряженному  электроду.  При перемене  полярности электродов  происходит  изменение конфигурации капели. Отдельные капли стремятся передвигаться в электрическом поле  по направлению к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, сливаются в более крупные капли и осаждаются.

     В электродегидраторе  установлено три пары электродов, причем каждая пара питается  от двух однофазных повышающих  трансформаторов. Специальное 

включение первичных обмоток трансформаторов позволяет получать в межэлектродном пространстве  дегидраторов  напряжение от 22 до 44 кВ. В центре каждого электрода установлен распределитель, из которого газовый конденсат поступает в межэлектродное пространство горизонтально. [1]  

  

 

     1.4  Описание технологической схем процесса. Нормы технологического                                                                                     режима.

 

     Газовый конденсат по трубопроводу поступает из сырьевых резервуаров НПЗ на прием насоса Н1. В приемную линию этого насоса подаются также деэмульгатор и слабый содово-щелочной раствор для предотвращения коррозии оборудования. Смесь газового конденсата с деэмульгатором и содово-щелочным раствором прокачивается через теплообменник АТ1, где нагревается   отходящим

обессоленным газовым конденсатом. Затем сырой газовый конденсат дополнительно подогревается в паровом подогревателе ПП1 и подается в регулируемый смеситель СМ1 первой ступени, в котором к нефти добавляется вода, выводимая из электродегидраторов второй ступени. Образовавшаяся в результате перемешивания искусственная водосырьевая эмульсия поступает в горизонтальные электродегидраторы ЭГ1 первой ступени , в которых под действием электрического тока происходит разрушение эмульсии и от газового конденсата отделяется основная масса воды и солей. Обессоленный газовый конденсат  изэлекродегидраторов первой ступени ЭГ1 поступает в смеситель второй ступени в которых смешивается со свежей водой и поступает в горизонтальные электродегидраторы ЭГ2 второй ступени для повторной обработки.

     Обессоленный газовый конденсат из ЭГ2 второй ступени проходит по межтрубному пространству теплообменника АТ1, теплообменника АТ2 и подается в резервуары обессоленного газового конденсата. Вода, отделенная в электродегидраторах  направляется в емкость Е1 для    дополнительного    отстоя.

 

Уловленный газовый конденсат возвращается на прием сырьевого насоса, а вода

после охлаждения сбрасывается в канализацию и передается на очистку.

Таблица 1- Нормы технологического режима. [2]  

Наименование стадий процесса, аппараты показателей режима	Единица измерения	Допускаемые приделы технологических параметров
1	3	4
Расход сырья на установку	кг/ч	245098
Расход промывной воды	м3/ч	Не менее 3,52

Продолжение таблице 1

1	2	3
Давление газового конденсата на установку	МПа	Не ниже 0,35
ЭГ-1. температура газового конденсата перед ЭЛОУ ЭГ-1. уровень воды	0С мм	Не выше 100   В пределах 500-1200
Электродегидратор ЭГ-2. уровень воды                                                 Давление после ЭГ-2	мм   МПа	В пределах 500/800   В пределах 0,5/1,4
Температура сырого газового      конденсата после пароподогревателя	0С	Не выше 100
Температура солевого раствора сбрасываемого в канализацию	0С	Не выше 40