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

30
????
45
=
4,965 ∙ 10
−3 835,815
= 5,940 ∙ 10
−6 м
2
/с.
Максимальная поверхность осаждения в выбранном аппарате составит:
Ϝ = ???? ∙ ???? (3.9) где l – длина секции электродегидрации, м;
b – длина хорды (ширина поверхности осаждения), м;
F – максимальная поверхность осаждения, м
2
b определяется по уравнению:
???? = 2 ∙ √????
2
− (???? − ℎ)
2
(3.10) где R – радиус аппарата, мм;
ℎ - высота хорды, мм.
b = 2 · 1431,08 = 2862 мм = 2,9 м.
Подставляем в формулу 3.9, получаем:
F = 2,9 · 12,0 = 34,8 м
2
Предположим сто Re˂0.4, при таком значении критерия Рейнольдса скорость осаждения капель воды в неподвижной среде определяется по формуле
Стокса:
U
пок
= d
2
∙ g ∙ (????
в
− ????
н
)/(18 ∙ V
н
∙ ????
н
) (3.11) где g – ускорение свободного падения, м/с
2
;
U
пок
– скорость осаждения капель воды, м/с; d – наименьший диаметр осаждающихся капель воды, м;
ν
н
– вязкость нефти, м/с
2
U
пок
=
(2,2 ∙ 10
−4
)
2
∙ 9,81 ∙ (1012,215 − 828,218)
(18 ∙ 5,94 ∙ 10
−6
∙ 828,218)
= 0,00099 м/с

31
При использовании необходимо проверить значения Рейнольдса Re по формуле:
Re = U
пок
· d/V
н
(3.12)
Re = 0,00099 · 2,2 · 10
-4
· (5,940 · 10
-6
) = 0,0365
Критерий Re˂0,4, следовательно, использование формулы Стокса справедливо.
Скорость движения нефти U
н в аппарате определяется по формуле:
U
н
=
h э
????
(3.13) где h э
– высота слоя эмульсии, м;
τ – время отстоя, ч. h
э
= 0,5·D – h
1
(3.14) где h
1
– расстояние от дна аппарата до поверхности раздела фаз, м;
D – диаметр аппарата, м.
Примем h
1
– 1 м, а время отстоя τ – 1 час.
Тогда:
U
н
= (0,5·3,048 – 1)/1 = 0,524 м/ч = 0,00015 м/с.
Фактическая скорость осаждения капель воды в потоке поднимающейся нефти составит:
U
факт
= U
пок
– U
н
(3.15) где U
факт
- фактическая скорость осаждения капель воды в потоке поднимающейся нефти, м/с.
U
факт
= 0,00099 – 0,00015 = 0,00084 м/с.
Максимальная производительность аппарата при данном режиме составит:
Q
макс
= U
факт
·F (3.16) где Q
макс
– максимальная производительность аппарата, м
3
/час;
F – максимальная поверхность осаждения, м
2
Q
макс
= 0,00084·34,8 = 0,029232 м
3
/с = 105,23 м
3
/час
Необходимое число аппаратов определим по формуле: n = Q
эм
/ Q
макс
(3.17) где n – количество аппаратов, шт;

32
Q
эм
– производительность аппарата по эмульсии, м
3
/час.
Производительность аппарата по эмульсии равна:
Q
эм
= G/ρ
эм
= 87541/835,815 = 104,74 м
3
/час.
Подставляем данные в формулу 3.17: n = 104,74/ 105,23 = 0,995 шт.
Округляем данные и получаем, что потребуется один аппарат подготовки нефти, чтобы справиться с данным количеством жидкости. [6]

33

4. Описание аппарата подготовки нефти Хитер Тритер тип 2
Аппарат подготовки нефти представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат (см. чертеж №1.022.001.000, приложение А) с эллиптическими днищами 15, установленный на две седловые опоры 12. На цилиндрической части корпуса и днищах аппаратов типа Хитер Тритер расположены технологические штуцера, штуцера для установки средств и люки (экспликация штуцеров). На левом днище (со стороны входа смеси) предусмотрено фланцевое соединение жаровых труб 13 нагревателя с корпусом 11. Конструкцией аппарата предусмотрено антикоррозионное внутреннее лакокрасочное покрытие и анодная защита открытых металлических поверхностей. В качестве анодов по всей длине аппарата на фланцевых соединениях (поз. Л по экспликации штуцеров) установлены штыри из специальных сплавов, которые расположены в слое воды. Секция нагрева жидкости отделена от секции электродегидрации перегородкой 7 закрепленной болтовыми соединениями к крепежу, расположенному на внутренних образующих аппарата. На корпусе аппарата смонтированы петли монтажные 3, в количестве четырех штук, для монтажа аппарата на подготовленное основание.
Аппарат подготовки нефти состоит из секции подогрева с жаровыми трубами, узлом входа и распределения смеси и секции электродегидрации. В свою очередь в секции нагрева находятся две вертикально расположенные жаровые трубы 4, к которым болтовым соединениями смонтированы газовые горелки 1 в количестве двух штук, а так же две дымовые трубы 2. В секции нагрева расположена двутавровая балка 5, на которой смонтировано прицепное устройство на роликовых опорах, служащее дополнительным креплением для жаровых труб внутри емкости, так же данное прицепное устройство служит для передвижения жаровой трубы внутри емкости в случае демонтажа жаровых труб. На поверхности жаровых труб смонтирован термокарман длинной 2 метра, с установленным в нем датчиком температуры поверхности жаровых труб. На нижней образующей емкости в секции нагрева смонтирован люк-лаз (поз. М по экспликации штуцеров) диаметром 600 мм.
В секции электродегидрации расположена электродная решетка 8, коагулятор 9, два люка лаза, поплавковый предохранитель 14.
На верхней части аппарата смонтирован блок предохранительных клапанов 6, для сброса давления в случае превышения рабочего давления в емкости на 15 %. Так же на верхней части аппарата смонтирован трансформатор 10, для подачи напряжения на электродную решетку.
В состав аппарата входит программно-технический комплекс, включающий:

шкаф управления на базе терминал-контроллера;

автоматизированное рабочее место оператора (АРМ-оператора);

источник бесперебойного питания;

34

шкаф искрового розжига.
Программно-технический комплекс размещается в операторской. Для обеспечения функциональной надёжности и продолжительной безопасной работы установки подготовки нефти её конструкция имеет ряд специфических особенностей:

двойная (дублированная) система жаровых труб (2×75 % тепловой мощности), т.е. при выводе на ремонт одной жаровой трубы вторая будет обеспечивать работу установки в режиме 75 % проектной тепловой мощности;

полная защита от коррозии, состоящая из внутреннего эпоксидного покрытия всей внутренней поверхности сосуда и протекторных анодов в водной фазе. Все внутренние части, которые не могут быть покрыты антикоррозийным составом (за исключением жаровых труб), сделаны из нержавеющей стали;

современная система контроля для управления работы горелки, электронная детекция интерфейса нефть/вода, регулирование давления − всё это обеспечивает непрерывный текущий контроль и управление всеми рабочими функциями установки независимо от её расположения.

35
5. Монтаж и эксплуатация аппарата подготовки нефти Хитер-
Тритер тип 2
5.1 Монтаж аппарата
Установку необходимо установить и выровнять на цементных сваях или опорах и надёжно закрепить во избежание её вибрации и смещения, что может привести к нежелательным нагрузкам на саму установку и трубы.
Рекомендуется разместить установку таким образом, чтобы нефть подавалась в товарные резервуары без значительного перепада давления.
Входные и выкидные нефтяные и водяные трубопроводы необходимо сконструировать и смонтировать таким образом, чтобы они выдерживали максимальное давление. Давление выкидной линии ни в коем случае не должно превышать проектное давление, указанное на металлической пластине установки.
Не следует вносить изменения или удлинять трубы от предохранительного клапана без конструкторских заключений профессиональных инженеров. Конструкторские заключения включают в себя, но не ограничиваются соображениями относительно обратного давления, структурных нагрузок и уменьшениями объёма производства.
Затем установить дымовые трубы на аппарат.
Крепления некоторых деталей проводников, проводов, труб, огнепереградителя, могли быть отсоединены для транспортировки.
Установить все эти детали в соответствии с чертежами и указанными на деталях обозначениями. Подсоединить входной трубопровод, газовую выкидную линию, нефтяную выходную линию, выход воды и слив, блок предохранительных клапанов, топливный газ главной горелки.
Установить изоляторы с восемью подвесками которые поддерживают нижнюю электрическую решётку. Подсоединить конец подвесного изолятора к нижнему креплению решётки. Осторожно отрегулировать расположение нижней решётки в правильном месте (в 6 дюймах свободного расстояния от верхней решётки) регулировкой гаек на подвесках.
Снять транспортировочные крепления, затяжки и провода, использованные для фиксации поплавка решётки. Убедитесь что все части поплавка и поплавкового рычага двигаются без преград и что нижний контакт рычага замыкается с нижней решёткой когда поплавок привязан.
(Это является средством отключения напряжения решёток при значительном падении уровня жидкости).
Трансформатор поставляется наполненный маслом. Установить трансформатор на креплении-платформе, находящейся на верхней части аппарата. Трансформатор имеет четыре секции: Большая секция содержит трансформатор и масло и не нуждается во вскрытии. Вспомогательный резервуар содержит масло и выводные клеммы. Соединительный шкаф низкого напряжения содержит вводные соединители. Блок переключателя содержит безнагрузочный переключатель. Снять крышку вспомогательного

36 резервуара и слить масло в чистый контейнер. Очень важно чтобы в масло не попала влага или другие посторонние вещества.
Провести кабель входной муфты через сплетенные шланги размером 1 дюйм и подсоединить шланги к аппарату и к вспомогательному резервуару трансформатора. Подсоединить изолированный кабель к трансформатору.
Требуется убедится, что соединение сделано плотно. Заменить масло во вспомогательном резервуаре. Масло, также, заполнит сплетенные шланги.
Кабель и подсоединение должны быть полностью погружены в масло.
Установить крышку на вспомогательном резервуаре. Подсоедините кабель от входной муфты к полоске металла на нижней решётке. Убедится в том, что всё надёжно соединено.
5.2 Эксплуатация аппарата
Эксплуатация аппарата должна проводится с соблюдением
Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности "Правила промышленной безопасности при использовании оборудования, работающего под избыточным давлением", утверждены приказом N 536
Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 года, а так же с соблюдением норм технологических регламентов установок где эксплуатируется оборудование.
Поступающие нефть, вода, эмульсия, и попутный газ входят в установку через впускное отверстие, расположенное в верхней части аппарата. Жидкая фаза попадает во входную секцию установки, где происходит первичное отделение газа от жидкости. Отделённый газ поднимается вверх установки и, через выпускное газовое отверстие поступает на клапан обратного давления, контролирующий рабочее давление в аппарате.
Эмульсия, нефть и подтоварная вода направляются вниз под жаровые трубы через входной отклонитель потока. Свободная вода собирается на дне аппарата под жаровыми трубами, а нефть и эмульсия поднимаются вверх вокруг жаровых труб в отстойный отсек аппарата. Нагревание эмульсии, при её прохождении у жаровых труб, заставляет капли воды быстро коагулироваться и разбивать эмульсию. Капли воды, выделившейся из эмульсии, оседают на дно ёмкости и соединяются со свободной водой, которая медленно осаждалась до подогрева. После чего вода выходит из аппарата через клапан. Кроме того, нефть и эмульсия проходят над жаровыми трубами, вымывают образовавшиеся на них осадки и окалину.
Установка оснащена подводом для топливного газа. На аппарате установлены регуляторы и приборы, необходимые для регулирования пламени и тепла в установке
Нефть поднимается вверх по отстойной секции аппарата, где за счёт гравитации из неё выходит оставшаяся вода. Нефть протекает к пластинчатой коагуляторной секции аппарата через распределитель, который