XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Аннотация: В статье рассматривается система работы установки рекуперации паров, системы сбора паров, циклы адсорбции и десорбции, также вакуумная десорбция, вакуумная система, система охлаждения и колонна повторной абсорбции, на предприятии ООО «Транснефть – Порт Козьмино».

 

Ключевые слова: Смесь углеводородов, пары, подача паров, адсорберы, УРП, процесс адсорбции, угольная загрузка, давление, жидкость, нефть.

Установка рекуперации паров необходима так как, в последние годы объёмы добычи нефти многократно возросли, что повлекло за собой пересмотр технологий работы с углеводородными продуктами. Современная индустрия оперирует огромными объёмами нефти и нефтепродуктов, и вопросы, возникающие в результате существования такого термина, как «пары углеводородов», занимают здесь отнюдь не последнее место. Ущерб, наносимый потерями нефтепродуктов и нефти при их хранении и наливе, состоит не только в уменьшении топливных ресурсов, стоимости теряемых продуктов, и создании пожароопасной обстановки на промышленной площадке, но и в негативном воздействии на окружающую среду, поэтому данная проблема является актуальной по сей день. Помимо загрязнения окружающей среды, они создают пожароопасную обстановке на объектах нефтегазового промысла. В результате, для соблюдения требований нормативных документов российского, а порой и международного, уровня многие предприятия используют на своих объектах установки рекуперации или утилизации паров нефти и нефтепродуктов, что позволяет снизить уровень выбросов опасных элементов в атмосферу и на рабочие площадки. Данная установка систематически проводит сбор паров, осуществляет это следующим образом: смесь углеводородов и воздуха, присутствующая внутри наливаемой цистерны, вытесняется жидкостью и частично всасывается воздуходувкой УРП.Газодувка V-61 (обозначение в соответствии с технологической схемой приложения Б) предназначена для поддержания постоянного перепада давлений через установку рекуперации паров. Управление газодувкой осуществляется при помощи частотного преобразователя.

Технический сведения о газодувке приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные технические характеристики воздуходувки V-61

№	Параметр	Значение	Единица измерения
1	Производительность	17500	м3/ч
2	ΔР	50	мбар
3	Масса	1350	кг
4	Температура окружающей среды	-20…+35	℃
5	Степень защиты	IP55	-
6	Место установки	снаружи	-
7	Мощность электродвигателя	45	кВт
8	Напряжение электродвигателя	380	VAC
9	Номинальные обороты	3000	мин-1

Номинальное давление, необходимое для перемещения ГВС к УРП, ограничено максимально допустимым давлением в цистерне и всасывающей способностью воздуходувки. Оборудование, устанавливаемое на рукаве отвода паров, коллекторе паров и на самой УРП, спроектировано таким образом, чтобы позволить парам переместиться через всю систему.

Воздуходувка регулируется давлением на станции налива. В случае выключения УРП вся автоматическая трубопроводная арматура вокруг адсорберов закрывается, а вентиляционный клапан на станции налива будет открываться. Пары будут направляться в атмосферу через выводную трубу вентиляции, установленную на станции налива.

Ниже наглядно показаны подача паров в адсорберы и их выпуск (рисунок 1), а также процесс выпуска уже очищенного газового потока в атмосферу (рисунок 2).

Рисунок 1 – Подача и выпуск паров в адсорберах

Рисунок 2 – Выпуск очищенных паров в атмосферу

Далее, для своей работы установка проводит цикл адсорбции – этот процесс не является непрерывным процессом. Для достижения непрерывного процесса рекуперации необходимы два параллельных адсорбера. В то время как один адсорбер задействован для адсорбции углеводородов из паровоздушной смеси, другой адсорбер может находиться в процессе регенерации. Пары поступают в адсорберы через автоматические задвижки UV511 в В-51 и UV521 в B-52 (рисунок 3). Если адсорбер В-51 задействован для адсорбции паров, клапаны UV511 и UV512 открыты. Смесь из углеводородов и воздуха проходит через загрузку активированного угля, на внутренней поверхности которого адсорбируются углеводороды. Очищенный воздух покидает адсорбер через клапан UV512 и выводную трубу вентиляции.

Рисунок 3 – Адсорберы В-51 и В-52

Угольная загрузка может быть разделена на три слоя с характерными функциями:

верхняя часть загрузки будет функционировать как секция, поглощающая основную массу паров углеводородов. Массообмен будет высоким в этой секции и уголь будет часто достигать полного насыщения;

средняя часть загрузки функционирует как буферная секция. В этой секции любая предельная загрузка паров откладывается для регенерации в последующих циклах регенерации. Уровень насыщения варьируется;

нижняя часть угольной загрузки будет функционировать как очистительная секция. Уровень насыщения будет низким. На протяжении последних минут цикла регенерации данный верхний слой будет продуваться воздухом с тем, чтобы достичь желаемый уровень выбросов во время следующего цикла адсорбции.

На рисунке 4 показана арматура переключения циклов адсорбции-десорбции.

Рисунок 4 – Арматура переключения циклов адсорбции-десорбции

Затем, установкой производиться цикл десорбции, требуется для регенерации задействованного адсорбера, например, В-51, необходимо сначала открыть другой адсорбер B-52 для обеспечения постоянной непрерывности потока. Адсорбер B-52 находится под вакуумом и должен быть возвращен назад к атмосферному давлению перед открытием входного клапана. Для удаления вакуума внутри адсорбера на одну минуту открывается клапан UV524 и наружный воздух наполняет адсорбер снизу, пока атмосферное давление не будет достигнуто. После того, как вакуум в адсорбере снят, входной и выходной клапаны (UV521, UV522) открываются одновременно. Сразу после того, как открылись эти два клапана, входной и выходной клапаны (UV511, UV512) другого адсорбера B-51 закрываются.

Рисунок 5 наглядно показывает арматуру адсорбера, задействованную в процессе десорбции.

Рисунок 5 – Арматура адсорбера, задействованная в цикле десорбции

Для дальнейшего цикла работы установке требуется вакуумная десорбция, используемая для регенерации адсорбера В-51, закрываются клапаны UV511 и UV512, а клапан UV513 открывается. Обороты вакуумного насоса медленно повышаются по мере того, как падает давление в адсорбере с целью избегания перегрузки промывочной колонны. Снижение давления заставляет углеводороды отрываться от поверхности активированного угля (десорбироваться). Давление десорбции в адсорбере в конце цикла контролируется с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК). Если давление недостаточно низко (в предыдущем цикле было абсорбировано большее количество углеводородов, чем обычно), цикл десорбции продлевается, если другой адсорбер также не был достаточно загружен. В данном случае система переключается назад к другому адсорберу.

Сама схема вакуумной десорбции представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема вакуумной десорбции

Для лучшей циркуляции процессов требуется произвести охлаждение–насос охлаждается за счет циркуляции определенного количества абсорбента через рубашку корпуса насоса (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема системы охлаждения вакуумных насосов

Расход циркуляции контролируется с помощью датчика расхода FIT 4x2, а температура контролируется с помощью температурного датчика TE 4x2. Для охлаждения винта небольшое количество абсорбента впрыскивается прямо в корпус насоса. Этот впрыск замедлен при запуске насоса и прекращается перед остановкой насоса для предотвращения накопления жидкости внутри насоса. Впрыскивание контролируется соленоидным клапаном UV 4x1 и датчиком расхода FIT 4x1. Температура на выходе насоса контролируется при помощи TE 4x1.

Колонна повторной абсорбции требуется для защиты отпаров, покидающие вакуумную систему, поднимающиеся наверх через колонну повторного поглощения В-31 (рисунок 8), они вступают в контакт со встречным потоком абсорбента, охлаждаются, превращаются в жидкость и повторно поглощаются, чем не наносят вред окружающей среде.

Рисунок 8 – Колонна повторной абсорбции

Список литературы

Нормативно-правовая документация

ОСТ 290.004-02. Правила по проектированию производств продуктов разделения воздуха. Введен: 04.01.2002.М.: АО «Кодекс», 2019

ОСТ 39-022-85. Система стандартов безопасности труда нефтяной промышленности. Опасные и вредные производственные факторы на объектах нефтяной промышленности. Классификация. – Введен: 28.04.1980 – М.: Мингазпром, 1986.

ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. – Введен: 20.01.2018. – М.: АО «Кодекс», 2018.

ГН 2.2.5.3532-18. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. – Введен: 04.05.2018. – М.: АО «Кодекс», 2018.

Учебники и учебные пособия

Власенко В.С., Слесаренко В.В., Шкредов Д.Н. Разработка установки с трехпоточной вихревой трубой для рекуперации паров углеводородов. – Владивосток: ДВФУ, 2014.

Слесаренко В.В., Лапшин В.Д., Соколова П.А. Совершенствование установок рекуперации паров нефти для снижения вредных выбросов в атмосферу. – Владивосток: ДВФУ, 2013.

Код для цитирования: Скопировать