Транспорт нефти (стр. 3 из 5)
Рисунок 9– Схема улавливания легких фракций
Также повышенное или пониженное давление в газовом пространстве резервуара создает в стыках соединения крыши с корпусом дополнительные напряжения, которые могут достигать разрушительных величин, приводящих к выпучиванию, разрывам в верхних поясах и кровле резервуаров.
Несмотря на многообразие применяемых и заявленных в качестве изобретений конструкций систем УЛФ, их можно объединить в несколько групп.
Системы УЛФ (УУП), применяемые в нефтепродуктообеспечении, могут быть разделены [13]:
- по характеру работы;
- по виду «защитного газа»;
- по методу отделения углеводородов.
- по методу аккумулирования или реализации парогазовой смеси.
По характеру работы системы УЛФ бывают разомкнутого и замкнутого типов. В первом случае парогазовая смесь, отобранная из ГП резервуаров, не возвращается в него при последующем создании разряжения. В системах же замкнутого типа уловленные углеводороды частично используются для исключения подсасывания воздуха в резервуары.
По виду «защитного газа» системы УЛФ различаются тем, что в одних из них допускается подсасывание воздуха, в других же - не допускается. В компрессорных системах ГП заполняется метаном из газопровода (системы УЛФ разомкнутого типа) или пропан-бутановой смесью сначала из баллонов, а затем из газгольдера высокого давления (системы УЛФ замкнутого типа).
В компрессорных системах замкнутого типа для заполнения ГП резервуаров используются также инертные газы (азот, СО2 и дымовые). Отсутствие кислорода в ГП позволяет при последующем повышении давления в нем безбоязненно компримировать газовую смесь.
Для аккумулирования и реализации парогазовой смеси используют ее хранение в газосборниках постоянного или переменного объема, закачку в газопровод для подачи потребителям и сжигание в качестве топлива[13].
По методу отделения углеводородов от парогазовой смеси различают адсорбционные, абсорбционные, компрессионные, конденсационные икомбинированные системы. В адсорбционных системах УЛФ в качестве поглотителя углеводородной части ПВС используются уголь, полимеры и другие адсорбенты.
В абсорбционных системах УЛФ для поглощения углеводородов используются бензин (под давлением или охлажденный), а также низколетучие нефтепродукты (керосин, дизтопливо и т.п.). В компрессионных систем УЛФ сжатие газовой смеси производится компрессорами или жидкостно-газовыми эжекторами, а в конденсационных -применяют одно- или двухступенчатое охлаждение. Наконец, имеется большое количество систем УЛФ, где используется сразу несколько методов отделения углеводородов[13].
2.2.1. Абсорбционные УУП
Под абсорбцией понимают массообменный процесс избирательного поглощения жидкостью (абсорбентом) компонентов газовой или парогазовой смеси. Процесс абсорбции достаточно хорошо изучен как теоретически, так и практически, однако до последнего времени он использовался в системах улавливания светлых нефтепродуктов в первую очередь на крупных предприятиях, с расчетом на высокие нагрузки по ПВС[13]. Это было обусловлено отсутствием компактных, высокопроизводительных и высокоэффективных контактных устройств, обеспечивающих надежную и стабильную очистку ПВС от углеводородов до требуемых предельно допустимых концентраций, а также рядом проблем, возникающих при использовании традиционных тепломассообменных аппаратов.
Принципиальная схема предложенной системы улавливания легких фракций нефти (УЛФ) приведена на рисунке 10 [13]. Она включает в себя подземные резервуары 1 с нефтью и «транзитный» 2 с дизельным топливом, соединенные между собой газовой обвязкой 3, обратный клапан 4, узел ввода паровоздушной смеси 5 в «транзитный» резервуар и узел приема 6.
Рисунок 10 - Принципиальная схема системы улавливания легких фракций
Принцип действия данной системы УЛФ основан на вытеснении в атмосферу паров, дизельного топлива из «транзитного» резервуара парами нефти.
2.2.2 Адсорбционные УЛФ
Под адсорбцией понимают массообменный процесс избирательного поглощенная твердым телом (адсорбентом) компонентов жидкости или газа.До настоящего времени разработка и использование адсорбционных установок ограничивалось необходимостью постоянной замены адсорбента для регенерации. Установка регенерации адсорбента на самом резервуарном парке требует дополнительных площадей и капиталовложений.
Стационарная установка УПФ А представляет собой специальный аппарат типа адсорбера, состоящий из двух фильтровпоглотителей термических, снаряженных специально-разработанным сорбентом, блока автоматической регулировки температур (БАРТ) и блока управления. УУПБА осуществляет адсорбцию паров топлива во время заполнения резервуара и десорбцию их обратнов резервуар при выдаче топлива потребителю[13].
2.2.3 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 (например впрыскивание в ГП сжиженные нейтральный газ или углекислоту) [13]. 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.
На основе проведенных исследований был сделан вывод о том, что данная технология пригодна для улавливания паров нефти из паровоздушной смеси. Она позволяет получать на выходе из установки паровоздушную смесь с небольшим содержанием легких фракций бензина (около 1,5%), то есть снизить выбросы его паров в 20-30раз.
Рисунок 11 - Схема холодильной установки для улавливания паров нефти
Установка состоит из: компрессорно-конденсаторного блока холодильной машины 1, испарителя холодильной машины — конденсаторапаров бензина 2, сепаратора жидкости и газа 3, воздушного теплообменника 4, воздушного вентилятора 5, водобензинового сепаратора 7, запорно-регулирующей арматуры, жидкостных и газовых трубопроводов[13].
Установка работает следующим образом. Поток I воздухо-паровой смеси при температуре окружающей среды поступает из хранилища бензина 6 в предварительный теплообменник 4, где температура смеси снижается и происходит частичная конденсация паров бензина и воды. После этого смесь направляется в испаритель-конденсатор 2, где температура ее понижается и происходит основная конденсация бензина из смеси. Воздухожидкостный поток поступает в сепаратор 3. Конденсат собирается на дне сепаратора 3, а холодный воздух с остатками паров бензина поступает предварительно в теплообменник 4 обратным потоком, где нагревается до температуры, близкой температуре окружающей среды и через вентилятор 5 (поток III) выбрасывается в атмосферу. Конденсат, представляющий собой водобензиновую жидкую смесь (поток V), поступает в сепаратор 7, где разделяется на воду и бензин вследствие нерастворимости двух жидкостей друг в друге. Вода (поток VI) отводится снизу, бензин (поток V) — из средней части сепаратора 7.
Однако все эти способы имеют местное действие, то есть уменьшают потери легких фракций в одном или группе резервуаров. Кардинальным способом борьбы с потерями легких фракций является стабилизация нефти, то есть целенаправленное извлечение легких углеводородов из нефти, после чего нефть не будет подвержена испарению[18].
Процесс извлечения легких углеводородов из нефти является завершающей стадией сепарации газа из нее, а также завершающей стадией подготовкой нефти. Этот процесс может быть осуществлен двумя путями [18]:
1. сепарацией углеводородов под вакуумом;
2. сепарацией углеводородов при повышении температуры.
В первом случае сепарация называется вакуумной, во втором – термической. Из нефти дополнительно выделяются углеводороды: меньше при вакуумной и больше при термической сепарации. Эти две терминологии примерно совпадают с понятиями «поверхностная и глубокая стабилизация» соответственно.
2.2.4 Система стабилизации нефти
В зависимости от конкретных условий и предъявляемых требований к подготовке нефти стабилизацию можно производить сепарацией или ректификацией нефти. Сепарация производится однократным или многократным испарением при снижении давления, иногда с предварительным подогревом. Ректификация - многократная конденсация и испарение с четким разделением углеводородов по заданной глубине стабилизации нефти.
Многоступенчатая сепарация как средство для стабилизации нефтей применяется редко. Технологическая схема стабилизации нефти путем однократного испарения и конденсации приведена на рисунке 12 [18].
Рисунок 12– Принципиальная технологическая схема стабилизации нефти однократным испарением и конденсацией
Нефть насосом Н1 после установки обезвоживания и обессолевания подается в теплообменник Т1, в котором подогреваются за счет тепла потока стабильной нефти, а затем в подогреватель – теплообменник Т2 и с температурой 80ºС – 120ºС поступает в эвапорационное пространство трапа-сепаратора С1, с верхней части которого при давлении 0,15 …0,25 МПа отбираются газообразные углеводороды. С нижней части трапа нефть, обедненная бензиновыми фракциями , поступает в теплообменники, в которых отдав свое тепло идущей с промысла нефти, подается в товарные емкости Е2.