Файл: 1 Применение систем улавливания легких фракций 1 Адсорбционные и абсорбционные системы улф.doc
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 46
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение
1 Применение систем улавливания легких фракций
1.1 Адсорбционные и абсорбционные системы УЛФ
1.2 Конденсационные системы УЛФ
1.3 Компрессионные системы УЛФ
1.4 Комбинированные системы УЛФ
Вывод
Список использованных источников
Введение
Одним из основных средств улучшения экономических показателей производства является максимальное использование имеющихся резервов (например, сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на промыслах, на нефтеперерабатывающих заводах, при транспортировке, на нефтебазах и в процессе потребления).
Потери легких фракций бензина приводят к ухудшению товарных качеств, понижению октанового числа, повышению температуры кипения, а иногда и к переводу нефтепродукта в более низкие сорта.
Из общей суммы годовых потерь потери от испарения нефтепродуктов на нефтебазах и при транспортировке составляют примерно 4,5%. Потери от утечек составляют наибольшую часть и могут быть полностью ликвидированы за счёт повышения общей культуры производства и проведения общеизвестных, обязательных организационно-технических и профилактических мер.
Потери нефти и нефтепродуктов, имеющие место при их транспортировке, хранении, приеме и отпуске, условно можно разделить на естественные, эксплуатационные и аварийные.
Одним из основных источников естественной убыли нефтепродуктов являются их потери от испарения из резервуаров при больших и малых «дыханиях». «Большие дыхания» имеют место при операциях заполнения резервуаров.
Эксплуатационные потери в отличие от естественной убыли могут быть полностью устранены.
Аварийные потери возникают вследствие повреждения резервуаров, трубопроводов и оборудования в результате каких-либо непредвиденных ситуаций. Поскольку на всех объектах отрасли производится планомерная работа по предотвращению аварий, то вклад этого вида потерь в их общую величину относительно невелик.
Независимо от вида потерь жидких углеводородов в конечном итоге они оказываются в атмосфере, что отрицательным образом сказывается на окружающей среде, и особенно на здоровье людей.
Таким образом, сокращение всех видов потерь нефтепродуктов является актуальной задачей не только с экономической, но и, что не менее важно, с экологической точки зрения.
В данной работе рассматриваются вопросы применения систем улавливания легких фракций для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров.
Сокращение потерь нефтепродуктов – одно из важнейших направлений ресурсосбережения.
Применение систем улавливания легких фракций
Системой улавливания легких фракций (УЛФ) называется совокупность технологического оборудования, обеспечивающего отбор и утилизацию легких фракций нефти и нефтепродуктов при повышении давления в газовом пространстве резервуаров до того, как произойдет их «выдох» в атмосферу. Под утилизацией в данном случае понимается либо накопление ПВС с целью последующего ее возврата в ГП резервуаров (поэтому простейшей системой УЛФ является ГУ С), либо отделение углеводородов от нее, либо реализация смеси потребителям.
Несмотря на многообразие применяемых и заявленных в качестве изобретений конструкций систем УЛФ, их можно объединить в несколько групп, описание данных систем нами предельно упрощено, чтобы, с одной стороны, упростить восприятие, а с другой--уменьшить объем информации за счет объединения схем систем УЛФ, различающихся только второстепенными деталями.
1.1 Адсорбционные и абсорбционные системы УЛФ
С 20-х годов известен углеадсорбционный метод улавливания углеводородов, нашедший применение для получения газового бензина из нефтяного газа. Процесс осуществляется по следующей схеме: 1) насыщение (адсорбция) угля углеводородами; 2) отгонка (десорбция) поглощенных фракций перегретым водяным паром; 3) сушка активированного угля нагретым до 120... 130 °С воздухом; 4) охлаждение холодным воздухом.
Как показали исследования, наибольший отбор пропан-бутановой фракции из газовой смеси достигается при температуре угля 20...24 °С и его остаточной влажности 1...7 %. Однако содержание воздуха в газе снижает эффективность метода.
Рисунок 6 - Адсорбционная система УЛФ: 1 --резервуар с бензином; 2--дыхательный клапан; 3 -- газовая обвязка; 4 -- адсорбер; 5--регулятор давления типа «до себя»; 6 -- холодильник; 7--конденсатосборник; 8--насос для откачки конденсата
В адсорбционной системе фирмы «Dow Chemical» роль адсорбента выполняет шариковая сополимерная насадка (рис. 6). Диаметр шариков около 2 мм, удельная площадь поверхности контакта 400 м2/г. Адсорбент обладает гидрофобными свойствами, и поэтому молекулы органических веществ прочно удерживаются на нем под действием вандер-ваальсовых сил. Теплота адсорбции невелика, поэтому регенерация насадки (десорбция органических веществ) осуществляется при ее продувке воздухом, нагретым острым паром.
Для адсорбера характерны простота, надежность и безопасность работы. Предусмотрено регулирование температуры в двух точках в зависимости от режима работы аппарата. Средства автоматики размещены в отдельном герметизированном блоке и не зависят от сложной системы контроля и управления резервуаром.
Размеры адсорбера зависят от объема ГП резервуара. При точном объеме закачки, равном 190 м3, они составляют: диаметр--1,2 м, высота -- 2,4 м. Масса адсорбера 907 кг, линейная скорость потока через насадку во время заполнения резервуара--0,35 м/мин, а во время опорожнения 0,17.
Однако из-за низкой пропускной способности и необходимости дополнительных затрат на десорбцию адсорбционные системы улавливания паров нефтепродуктов не получили широкого применения на практике.
Для извлечения паров бензина из смеси, вытесняемой в атмосферу при наливе цистерн, специалистами также предложен сорбционный метод с использованием в качестве адсорбента пористых полимеров. Установка сорбционной очистки рассчитана на улавливание углеводородов при расходе паровоздушной смеси, равном 1350 м3/ч. Ориентировочные характеристики сорбционной колонны таковы:
Десорбция поглощенных углеводородов производится паром при давлении 0,3 МПа. Пары бензина и воды при температуре не менее 105 °С выводятся из адсорбера в холодильник, где происходит конденсация основной части водяных паров. После отделения капельной влаги в сепараторе паровая фаза снова конденсируется в холодильнике и повторно сепарируется. Рекуперированный бензин насосом откачивается в цистерну или резервуар с товарным бензином
По данным авторов, достигаемая степень очистки паровоздушной смеси от углеводородов составляет 90 %. Однако для этого требуется достаточно сложное аппаратное оформление. Кроме того, необходимость периодического вывода колонны на регенерацию и охлаждение адсорбента обуславливает потребность в увеличении их числа сверх расчетного, по крайней мере, в 1,5 раза.
Адсорбционная система УЛФ, разработанная фирмой «Hightron corporation» (США), отличается оригинальным способом регистрации адсорбента. Отключенный после насыщения адсорбента адсорбер подвергается вакуумированию с помощью вакуум-насоса. Отогнанная таким образом смесь газообразных углеводородов подается в адсорбер, где орошается бензином, отбираемым из резервуара. Фирма утверждает, что таким образом обеспечивается степень улавливания паров бензина равная 90...98 %, или около 2 л нефтепродукта из 1м3 ПВС.
Наряду с адсорбционными получили распространение и абсорбционные системы УЛФ. Их принципиальная схема приведена на рисунке 7. Она включает резервуар с бензином 1, снабженный дыхательным клапаном 2, который посредством газовой обвязки 3 связан с абсорбером 4. При повышении давления в ГП резервуара паровоздушная смесь поступает в нижнюю часть абсорбера и движется вверх по каналам, образованным в нем специальными насадками (кольца Ришига и т. п.). Навстречу ПВС, сверху вниз, движется абсорбент-- низколетучий поглотитель (керосин, дизельное топливо и т. п.). Для этого абсорбент из емкости 5 забирается насосом 6 и распыляется через форсунки 7. На поверхности насадок образуется тонкая пленка абсорбента, которая поглощает углеводороды из ПВС. В абсорбере поддерживается противодавление с помощью регулятора давления 8 типа «до себя». Отработанный (насыщенный) абсорбент периодически сбрасывается в емкость 9 и проходит регенерацию (на рисунке не показана).
Рисунок 7 Абсорбционная система УЛФ: 1 --резервуар с бензином; 2--дыхательный клапан; 3-- газовая обвязка; 4--абсорбер; 5--емкость дата абсорбента; 6--насос; 7--форсунки; 8--регулятор давления типа «до себя»; 9--емкость для отработанного (насыщенного) абсорбента; 10--датчик давления
Дыхательный клапан 2 здесь и далее играет роль предохранительного. Степень отбора углеводородов абсорбентом из ПВС (степень улавливания) зависит от соотношения расходов «жидкость-газ», а также линейной скорости фаз. При благоприятных условиях она составляет около 60%.
Вместе с тем, чтобы насос 6 не работал непрерывно, абсорбционная система УЛФ оснащается датчиком 10, который подает сигнал включения насоса при избыточном давлении в ГП около 1000 Па, а впоследствии отключает его. Достаточно сложной и энергоемкой является система регенерации абсорбента. Все это ведет к удорожанию рассматриваемой системы.
1.2 Конденсационные системы УЛФ
Принцип действия конденсационных систем основан на более высокой температуре конденсации паров углеводородов по сравнению с воздухом.
К конденсационным порой ошибочно относят системы, в которых предлагается каким-либо образом охлаждать ПВС непосредственно в ГП резервуаров Но такие технические решения необходимо рассматривать как один из способов уменьшения температуры паровоздушной смеси (и, соответственно, уменьшения концентрации углеводородов в ней), наряду с применением отражательно-тепловой изоляции или водяного орошения резервуаров.
В конденсационных системах УЛФ охлаждение ПВС осуществляется в одну или две ступени (рис. 8).
При одноступенчатой конденсации ПВС из резервуара 1 по газовой обвязке 3 поступает в холодильник 4, который включается по сигналу датчика давления 5. Образующийся в результате охлаждения ПВС конденсат отделяется в емкости 6 и насосом 7 закачивается обратно в резервуар, а воздух со следами углеводородов сбрасывается в атмосферу через регулятор давления 8 типа «до себя».
Рисунок 8 - Конденсационные системы УЛФ: а -- одноступенчатая; б -- двухступенчатая; 1 -- резервуар с бензином; 2--дыхательный клапан; 3--газовая обвязка; 4,9--холодильники; 5--датчик давления; 6, 10--емкости; 7--насос; 8--регулятор давления типа «до себя»
ЦНИЛ Госкомнефтепродукта РСФСР была разработана и испытана полупромышленная холодильная установка с поверхностным охладителем-конденсатором для конденсации паров бензина. Холодильная машина включает в себя аммиачный 2-цилиндровый компрессор, конденсатор, испаритель, насос для подачи хладагента, охладитель-конденсатор, емкость для сбора конденсата, насос для откачки конденсата.
В качестве хладагента используется раствор хлористого кальция с температурой замерзания -35...-38 °С. Конденсация бензиновых паров из паровоздушной смеси осуществляется в поверхностном охладителе-конденсаторе за счет охлаждения паровоздушной смеси хладагентом, протекающим по оребренным трубкам. Выпадающий при охлаждении конденсат собирается в емкости и по мере накопления откачивается насосом в резервуар. В его состав входят в основном гексаны и часть пентанов и бутанов. По составу и свойствам получаемый конденсат соответствует газовому бензину с давлением насыщенных паров около 0,15 МПа.