4.5 Сепараторы концевые

После УПН на последнюю ступень сепараторов нефть, как правило, поступает с высокой температурой (40÷60°С), и в вы­деляющихся из нее газах содержится много пентановых и гексановых (бензиновых) фракций, являющихся при нормальных ус­ловиях (р = 0,101 МПа и t = 0°С) жидкостями.

Газ, выделившийся из нефти в концевых сепараторах, имеет ценные сырьевые качества, высокую калорийность, но из-за низ­кого давления, не превышающего, как правило, 0,05 МПа, и от­сутствия компрессоров для его компрессирования сжигается в факелах или, в лучшем случае, идет на бытовые нужды. В кон­цевом сепараторе должны доизвлекаться все легкие углеводороды (C₁÷C₄), являющиеся при нормальных условиях газами, в то вре­мя как тяжелые углеводороды (C₅÷С₆) должны оставаться в нефти и транспортироваться на НПЗ.

После концевых сепараторов нефть с указанной выше темпе­ратурой поступает в парк товарных резервуаров (см. рисунок 8, P-1), не имеющих, как правило, плавающих крыш и понтонов. Если в этой нефти будут содержаться углеводороды в виде растворенных или окклюдированных газов (С₂Н₆, С₃Н₈, С₄H₁₀), то это может вызвать загазованность территории резервуаров товарного парка (ТП), отравление людей (особенно, если в смеси этих газов будет находиться сероводород H₂S) и возможность возникновения по­жаров и, наконец, разрушение крыш резервуаров при интенсивном выделении в них неотсепарированных углеводородов в концевых сепараторах.

В настоящее время в качестве концевых сепараторов рекомен­дуется применять такие, после которых нефть не содержала бы легкие углеводороды, являющиеся при нормальных условиях га­зами. Один из таких сепараторов (рисунок 22, а) работает следующим образом (сепараторы такого типа могут успешно работать только на нефтях, не склонных к пенообразованию, зависящему от содержания в нефти различных примесей – асфальтенов, нафтенов, смол и т.д.).

Товарная нефть после УПН по нефтепроводу 1 подается в раз­даточный коллектор 2 с форсуночными разбрызгивателями 3, предназначенными для диспергирования (дробления) капель нефти с целью увеличения их поверхности контакта с газовой средой. Мелкодисперсные капельки нефти, оседая в газовой сре­де, попадают на каплеуловительную сетку (жалюзи) 4 и стекают с нее в виде струек или крупных капель. Дегазированная нефть из концевого сепаратора в товарные резервуары отводится самоте­ком по нефтепроводу 12 при срабатывании датчика поплавкового типа и открытии исполнительного механизма 13.

Дегазирование нефти в концевом сепараторе осуществляется, как указывалось выше, при высоких температурах, и в газ переходит значительное количество пентановых и гексановых (бензи­новых) фракций, которые должны быть извлечены из этого газа. Много этих фракций содержится также во второй ступени сепа­рации, газ после которой по газопроводу 6 подводится к эжекто­ру 7, служащему в данном случае в качестве компрессора.

Рабочим агентом в эжекторе является газ, поступающий по га­зопроводу 6 с давлением около 0,3 МПа, который, выходя из сопла с большой скоростью, создает условия (вакуум) для дополнитель­ного выделения из нефти газа и возможности транспортирования его по отводу 8 из концевого сепаратора.

Из эжектора 7 смесь газов с рабочим и низким давлением со значительным количеством тяжелых углеводородов поступает в оребренный холодильник 9, температуру в котором желательно поддерживать на уровне 0°С.

При этой температуре пентаны и гексаны конденсируются и поступают вместе с газом, содержащим только легкие углеводоро­ды (C₁÷C₄), в сепаратор 11, где происходит их разделение.

Применение описанных концевых сепараторов существенно ускоряет наступление равновесного состояния между фазами (нефтью и газом), сокращает время пребывания нефти в сепара­торе и интенсифицирует процесс подготовки ее. Кроме того, глу­бокое извлечение углеводородов в концевых сепараторах, являю­щихся газами при нормальных условиях по описанной выше тех­нологии, гарантирует минимальные потери легких углеводородов на всем пути от промысла до НПЗ.

Для охлаждения газа в оребренных холодильниках 9 в усло­виях северных месторождений, где температура воздуха в течение десяти месяцев держится в среднем на уровне –20°С, могут слу­жить вентиляционные установки, приводимые электродвигателем 10, в летнее время – холодильные машины. Без применения хо­лодильных машин или компрессорной станции, транспортирующей «жирные» газы на ГПЗ, будут происходить большие потери лег­ких фракций нефти как в товарных парках промыслов, так и в резервуарах магистральных газопроводов.

Рисунок 22 – Концевые сепараторы:

а – с поплавковым уровнемером:

1 – нефтепровод товарной нефти; 2 – раздаточный коллектор; 3 – форсуночные разбрызгиватели;

4 – каплеуловительная сетка (жалюзи); 6 – газопровод; 7 – эжектор; 8 – отвод; 9 – холодильник;

10 – электродвигатель; 11 – сепаратор; 12 – нефтепровод; 13 – исполнительный механизм;

б – с шибером:

1 – сборный коллектор; 2 – самотечный нефтепровод; 3 – пьедестал; 4 – концевой сепаратор; 5 – штурвал;

6 – тяга; 7 – шибер; 8 – направляющие; 9 – расширительная камера; 10 – отвод; 11 – стояк

Для отвода нефти из концевого сепаратора может быть уста­новлен исполнительный механизм 13, работающий от уровнемера поплавкового типа. Часто такие исполнительные механизмы 13 и уровнемеры поплавкового типа из-за отложений парафина, солей и других причин работают нечетко, в связи с чем нарушается тех­нологический режим сепаратора, что требует постоянного внима­ния операторов за работой этих механизмов.

Конструкция приспособления по поддержанию постоянного уровня нефти в концевых ступенях сепараторов, лишенная описан­ных выше недостатков (рисунок 22, б), работает следующим образом. Товарная нефть из концевых сепараторов 4, установленных на пьедесталах 3, по самотечным нефтепроводам 2 поступает в сборный коллектор 1, на котором установлен общий стояк 11 с расширительной камерой.

В расширительной камере 9 установлены направляющие 8, по которым перемещается шибер 7 с помощью тяги 6 и штурвала 5. Поднимая или опуская шибер 7, изменяется проходное сечение для перепуска нефти, поступающей из концевых сепараторов 4 в сообщающийся отвод 10, благодаря чему изменяется и уровень в этих сепараторах. Таким образом, изменением положения одно­го шибера 7 можно достигать одновременного одинакового изме­нения уровней во всех параллельно работающих сепараторах. Разность уровней в концевых сепараторах 4 и расширительной ка­мере 9 определяется гидравлическими сопротивлениями, возни­кающими при течении нефти по нефтепроводам 1, 2 и 11, и степенью открытия шибера 7.

Строго говоря, на приведенной схеме в концевых сепараторах уровни нефти должны быть разными: в крайнем левом – самый высокий, в среднем – пониже и в крайнем правом – самый низкий, если диаметры самотечных нефтепроводов 2 одинаковые и поступление нефти в эти сепараторы одинаковое. Отвод 10, как и нефтепроводы 2, работает на самоизливе за счет разности уров­ней нефти в концевых сепараторах 4 и в резервуарах товарного парка. Поэтому концевые сепараторы 4, как правило, поднима­ются над поверхностью земли на высоту 14÷15 м, а максималь­ные уровни нефти в резервуарах товарного парка поддержива­ются на высоте 11÷12 м, что обеспечивает необходимую пропускную способность самотечных нефтепроводов 1, 2, 10 и 11.