Файл: Курсовой проект защищен с оценкой Иркутск 2022 г.pdf

11 нефти в сущности сводится к процессу обезвоживания и производится на описанных выше аппаратах — электродегидраторах.
1 – электроды; 2 – трансформаторы; 3 – реактивные катушки; 4 – вольтметр;
5 – амперметр; 6 – автомат
Рисунок 1.5 – Принципиальная электрическая схема электродегидратора
Для ограничения токов короткого замыкания, возникающих при прохождении эмульсии через электроды, как описано выше, рядом с трансформатором установлены реактивные катушки (см. рисунок 1.5). Сами электроды, предназначенные для создания электрического поля, находятся внутри дегидратора. Напряжение на электроды от трансформаторов подается через высоковольтные изоляторы, укрепленные в крышке дегидратора.
1.2 Классификация и виды элетродегидраторов
Электродегидраторы классифицируются по следующим основным признакам:
1. По применению электрических полей переменного и постоянного тока. В настоящее время электродегидраторы работают в основном с полями переменного тока как в промысловых, так и в нефтезаводских установках подготовки нефти. Наряду с эффективностью обработки водонефтяных

12 эмульсий В/Н (вода в нефти) с большой обводненностью в полях переменного тока такие системы имеют более простое и доступное электрооборудование;
2. По вводу нефти в электродегидратор. В отечественной и зарубежной промышленной практике подготовки нефти получили распространение две принципиально разные системы ввода нефти в электродегидратор — в нижнюю часть аппарата и непосредственно в межэлектродное пространство.
Установлено, что аппараты с нижним вводом эффективно эксплуатируются и дают лучшие результаты по качеству нефти при обработке нефтей легкой и средней плотности. Электродегидраторы с межэлектродным вводом эмульсии (без нижней подачи) также эффективно работают при увеличении объема электрического поля за счет введения дополнительной площади электродов (электродегидраторы 2ЭГ160/3, 2ЭП60- 2 и др.) и могут иметь меньшие габариты. Серией исследований установлено, что очистка от воды и солей существенно повышается при комбинированном вводе эмульсии в аппарат, когда организуется одновременная раздельная подача около 2/3 нефти (по производительности) в подэлектродную зону и около 1/3 в межэлектродную зону. Характерной особенностью электродегидраторов с двумя раздельными вводами является их универсальность. Она позволяющая при необходимости эксплуатировать эти аппараты только с нижней подачей, когда обрабатывается легкая (по плотности) и мало обводненная нефть, или только с верхней подачей при высоко обводненной нефти средней плотности; высоковязкие нефти обрабатываются в аппаратах, как правило, с нижним и верхним вводами;
3. По конструктивным особенностям. Различают несколько видов электродегидраторов: вертикальные, шаровые и горизонтальные.
Вертикальный электродегидратор (рис. 1.6) представляет собой вертикальную цилиндрическую емкость диаметром 3 м, высотой 5 м и объемом 30 м
3
с полусферическими днищами. Электродегидратор рассчитан на избыточное давление 4 ат. и температуру не выше 80 - 90 0
С. Сырье в электродегидратор вводится через вертикально вмонтированную по его оси трубу, оканчивающуюся на половине высоты аппарата распределительной головкой, обеспечивающей поступление сырья в виде тонкой веерообразной и горизонтальной струи.
Обработанная нефть выводится в центре верхнего днища электродегидратора, а отстоявшаяся вода - через нижнее днище. Внутри аппарата, над распределительной головкой и под нею, имеется по одному горизонтальному электроду. Электроды подвешены на изоляторах и питаются от двух высоковольтных трансформаторов. Напряжение между электродами обычно 15 - 33 кв. Под влиянием напряжения между ними возникает соответствующее электрическое поле, в котором и обрабатывается эмульсия, поступающая в межэлектродное пространство. Диаметр электродов, в зависимости от стойкости поступающей эмульсии и ее электропроводности, равен 1,3 - 2,7 м. С увеличениём диаметра электродов

13 при одной и той же производительности аппарата увеличиваются размеры электрического поля и время пребывания эмульсии в нем, что способствует более полному ее разрушению
1 - корпус; 2 - электроды; 3 - подвесные изоляторы; 4 - проходные изоляторы;
5 - трансформаторы; 6 - реактивные катушки; 7 - сигнальные лампы; 8 - распределительная головка; 9 - тяга регулирования щели в распределительной головке; 10 - змеевик; 11 - шламовый насос; 12 - манометр; 13 - мерное стекло; 14 - поплавковый выключатель; 15 - предохранительный клапан.
Рисунок 1.6 – Вертикальный электродегидратор
Однако при увеличении диаметра электродов сила тока растет пропорционально его квадрату, так как сечение и электропроводность столба жидкости, заключенного между электродами, пропорционально квадрату диаметра электродов. При чрезмерном увеличении силы тока снижается напряжение между электродами вследствие падения напряжения в реактивных катушках, включенных последовательно с первичными обмотками трансформаторов для защиты их от перегрузки и токов короткого замыкания
На Московском НПЗ была разработана и освоена конструкция сферического электродегидратора большой производительности, которая легла в основу типового шарового электродегидратора, входящего в состав

14 укрупненных установок ЭЛОУ (рис. 1.7). Диаметр этого электродегидратора
10,5 м, а объем аппарата 600 м
3
. Производительность (в зависимости от нефти) равна 300 - 500 м
3
/ч. Аппарат рассчитан на избыточное рабочее давление 6 ат. Принцип действия этого электродегидратора тот же, что и вертикального,тольковместо одного стояка с распределительной головкой для ввода сырья и одной пары электродов в шаровом электродегидраторе их соответственно по три. Распределительные головки стояков расположены симметрично в экваториальной плоскости шара на расстоянии 3 м от его вертикальной оси.
1 - трансформатор; 2 - устройство для регулирования расстояния между электродами; 3 - электрод; 4 - распределительная головка; 5 - теплоизоляция;
6 - штуцер для ввода сырой нефти; 7 - дренажный штуцер; 8 - штуцер для вывода обессоленной нефти.
Рисунок 1.7 – Шаровой электродегидратор
Соответственно трем вводам с распределительными головками, внутри электродегидратора подвешены на изоляторах три пары горизонтальных электродов диаметром 2 - 3 м. Каждой головке соответствует своя пара электродов, подвешенных, как и в вертикальных электродегидраторах, один под другим по центру головок. Верхний электрод каждой пары расположен над соответствующей головкой, нижний электрод - под нею. Расстояние между верхним и нижним электродами каждой пары 13 - 17 см. Нефть поступает в электродегидратор по всем трем вводам соответственно через

15 три распределительные головки. Горизонтальные щели последних направляют каждый поток нефти перпендикулярно силовым линиям электрического поля, создаваемого соответствующей парой электродов.
Размер щелей в головках регулируется штурвалами, расположенными под аппаратом, от 0 до 25 мм. Электроды питаются током высокого напряжения от трансформаторов типа ОМ-66/35 мощностью по 50 кВт, установленных на площадке, смонтированной наверху аппарата. Напряжение внутрь электродегидратора подается через проходные изоляторы, установленные в верхнем днище аппарата. Всего имеется шесть трансформаторов и шесть проходных изоляторов - по два на каждую пару электродов. Номинальное напряжение на первичных обмотках трансформаторов 380 В. Напряжение на вторичных обмотках в зависимости от способа соединения равно 11, 16,5 или
22 кВ. Трансформаторы питаются от сети трехфазного тока 3х380 в. Три пары трансформаторов подключены соответственно к трем линейным напряжениям сети, что обеспечивает ее равномерную загрузку.
Питание разных пар электродов различными по фазе напряжениями не имеет существенного значения для работы электродегидратора, так как расстояния между разными парами электродов большие (около 2,5 м).
Каждая пара трансформаторов включена в цепь так же, как в вертикальных электродегидраторах: первичные обмотки трансформаторов подключены к напряжению противоположными концами, вследствие чего и полярность высоковольтных обмоток противоположна. Начала этих обмоток заземлены.
Концы обмоток через проходные изоляторы подключены к электродам.
Ввиду разных полярностей к электродам подводится двойное напряжение.
Напряжение между электродами обычно равно 33000 или 44000 в, напряженность электрического поля 2 - 3 кв/см. Для ограничения силы тока и защиты электрооборудования от короткого замыкания в цепь первичных обмоток каждого трансформатора включены реактивные катушки типа РОМ-
50/05.
Горизонтальные электродегидраторы имеют ряд преимуществ по сравнению с вертикальными и шаровыми. Принцип работы этих дегидраторов примерно такой же, как вертикальных и шаровых.

16 1- корпус; 2 - коллектор; 3 - стояки; 4 и 5 - электроды; 6 - распределительная головка
Рисунок 1.8 – Горизонтальный электродегидратор с вводом эмульсии в межэлектродное пространство
Разработаны две конструкции типовых горизонтальных электродегидраторов.
Первый электродегидратор имеет следующую конструкцию. Вдоль аппарата
(рис. 1.8) по оси на равных расстояниях друг от друга установлены вертикальные стояки 3, оканчивающиеся распределительными головками 6 для ввода эмульсии в межэлектродное пространство. Над и под каждой головкой подвешены круглые электроды 4 и 5, создающие электрическое поле вокруг головок.
Распределительные головки
6, расположенные в центре межэлектродного пространства каждой пары круглых электродов, направляют круговую струю эмульсии в радиальном направлении перпендикулярно направлению электрического поля. Все верхние электроды объединены в один, а все нижние - в другой общий электрод; питание к ним подводится от двух повышающих трансформаторов. Уровень отстоявшейся воды автоматически поддерживается ниже нижнего электрода примерно на
50 см. Таким образом, в данном электродегидраторе электроды образуют две зоны обработки нефтяной эмульсии: первая зона между электродами, в которую вводится сырье, характеризуется высокой напряженностью электрического поля; вторая зона обработки - между нижним электродом и уровнем оставшейся воды, в которой скапливается эмульсия повышенной обводненности, - характеризуется сравнительно небольшой напряженностью электрического поля. Расстояние между электродами 15 см.
Второй электродегидратор, представленный на рис. 1.9 в поперечном разрезе, отличается конструктивными особенностями электродов 1 и 2 и подачей сырья

17
Рисунок 1.9 – Сечение горизонтального электродегидратора с вводом сырья под водяную подушку
В электродегидраторе ЭГ, эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой фоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживается автоматически на 20 - 30 см вышематочника. В этой зоне нефтяная эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды.
Обезвоженная. таким способом эмульсия, двигаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом 2, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами 2 и 1.
Вертикальное движение потока эмульсии по всему сечению аппарата, создаваемое при помощи маточника, и ступенчатое повышение напряженности электрического поля от нуля в первой зоне до максимальной величины в третьей позволяют в данном электродегидраторе эффективно обрабатывать нефтяную эмульсию любой обводнённости без опасения замыкания электродов и достигать таким образом высокой степени обезвоживания и обессоливания нефти.[5]
Таблица 1.1 – Характеристики типовых электродегидраторов
Обозначение аппарата
Объем, м³
Рабочее давление,
МПа
Расчетное давление,
МПа
Температура,
ºC
Масса, кг стенки среды
Электродегидратор
ЭДВ-5 5
0,7 1,0 100 3150

18
Продолжение таблицы 1.1
Электродегидратор
ЭДВ-8 8
1,5 1,8 150 120 4600
Электродегидратор
ЭДВ-20 20 1,2 1,6 150 130 11900
Электродегидратор
ЭДВ-32 32 1,3 1,6 160 140 15350
Электродегидратор
ЭГ 63 63 1,6 1,8 100 17520
Электродегидратор
ЭГ 100 100 1,3 1,6 150 120-
150 36000
Электродегидратор
ЭГ 160 160 1,2 1,6 130 42800
Электродегидратор
ЭГ 200 200 1,6 2,2 100 80-85 49300
В настоящее время в процессе подготовки нефти все чаще стали использовать комбинированные установки, включающие в себя одновременно секции нагрева и секции обессоливания и обезвоживания.
Обуславливается это экономической эффективностью, более быстрым монтажом оборудования по сравнению со стандартным комплексом.
Аппараты типа УПН-3000, а так же зарубежные нефтегазоводоразделители
(НГВРП) типа «Хитер-Тритер».
Рисунок 1.10 – Аппарат подготовки нефти УПН-3000, общий вид
Использование аппаратов с совместным нагревом и электродегидрацией значительно уменьшает расходы на строительство дополнительных систем промысловых водоводов и нефтепроводов, ремонт и замену подвергшихся коррозии существующих трубопроводов, а также

19 позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы (электроэнергия и т.д.) при подготовке водонефтяной эмульсии.
Рисунок 1.11 – Аппараты подготовки нефти Хитер-Тритер в составе установки
На примере Ярактинского нефтегазоконденсатного месторождения внедрения и эксплуатации аппаратов с совмещенными функциями нагрева и электродегидратора в одном аппарате, полностью отвечает всем поставленным задачам и требованиям Заказчика, а её использование позволяет получить большой экономический эффект за счёт снижения себестоимости подготовки 1-й тонны товарной нефти, при уменьшении капитальных затрат на строительство.
На
Ярактинском нефтегазоконденсатном месторождении эксплуатируется 4 аппарата подготовки нефти с совмещенными функциями. Так же эксплуатируются аппараты подготовки нефти типа Хитер-Тритер и на Верхнечонском нефтегазоконденсатном месторождении,
Приобском нефтегазовом месторождении и многих других.

20