ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Под печи охлаждается воздухом, проходящим по воздушным каналам в бетонных блоках. Применение жароупорного бетона исключает необходимость сооружения каркаса, кладки и кронштейнов для подвески кирпичей свода.

Стоимость печи значительно ниже, чем обычной печи беспламенного горения.

КУБОВЫЕПЕЧИ

Кубовые печи (рис. 2.124), еще сохранившиеся в первоначальном своем виде на многих наших заводах, являются старейшим типом ра- диационно-конвективных печей.

Они имеют некоторые недостатки: относительно малые тепловые нагрузки на 1 м3 печи, высокие затраты на их сооружение, а также неравномерную тепловую нагрузку отдельных труб, в результате чего происходит перегрев и прогорание труб, находящихся вблизи пламени, в то время как трубы более удаленные (в углах) остаются неиспользованными.

Эти недостатки практически устранены в современных типах ра- диационно-конвективных печей. Однако и в настоящее время строят кубовые печи для специальных технологических целей.

Например,печь,представленнаянарисунке,предназначенадлясжигания очень тяжелых остаточных мазутов (с удельным весом свыше 1,03 г/см3) и асфальтов с высокой температурой застывания (до 150°С), т.е. веществ с большим содержанием остатков.

		В радиационной сек-
		ции печей такого типа
		трубами покрыты только
		свод и стены, параллель-
		ные расположению пла-
		мени. На двух остальных
		стенах в верхней поло-
		вине размещены горел-
		ки. Под радиационной
	Рис. 2.124. Кубовая печь:	секции выложен огне-
		упорным и не поддадим-
	1 — горелки; 2 — радиационная секция; 3 — под с отвер-
	стием; 4 — осадительная камера; 5 —конвективная сек-	ся коррозии кирпичом.
	ция; 6 — выход дымовых газов

204

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Кирпичи укладываются на балках таким образом, чтобы через щели между ними могли проходить продукты сгорания. Выбором определенной ширины щелей между кирпичами можно направить потоки продуктов сгорания так, чтобы они не соприкасались с нижними рядами труб на стене у осадительной камеры в борове, в результате чего не будет происходить их прогара.

Такое устройство печи имеет два преимущества:

—под и обе стены печи с горелками создают горячую излучающую поверхность, и в радиационной секции создается высокая температура, достаточная для полного испарения и сжигания капелек топлива;

—тяжелые остаточные масла и мазуты содержат до 8% вес. серы, а также соединения ванадия, которые при сжигании дают сильно корродирующие окислы. При высоких температурах эти окислы воздействуют на легированную хромированную сталь. Продукты сгорания выходят через всю площадь пода равномерно и практически не соприкасаются с трубами.

После прохождения через щели пода продукты сгорания попадают

восадительную камеру, где вследствие изменения направления движенияискоростиосаждаетсязола(около0,1%отвесатоплива).Величина этой осадительной камеры подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить эксплуатацию печи в течение минимум 6 месяцев.

Вконвективную секцию, где продукты сгорания соприкасаются с металлическими частями, они приходят уже с более низкой температурой, так что оставшиеся корродирующие элементы, содержащиеся

вних, имеют пониженную активность, и большинство твердых частиц из них уже осаждено.

Вконвективной секции обычно размещается оборудование для обрызгивания труб водой, которое при остановке печи используется для удаления части осадка, растворимого в воде. Большинство осадков устраняется струей горячего слабощелочного раствора. Подача и отвод воды должны быть устроены так, чтобы вода не соприкасалась с огнеупорной футеровкой.

Кубовые печи самых различных мощностей применялись главным образом для нагрева продукта при дистилляции нефти.

Техническая характеристика кубовой печи.

Тепловая нагрузка труб в радиационной секции (в зависимости от типа нагреваемого вещества, технологического процесса, выходной температуры и отношения эффективной поглощающей поверхности ко всей поверхности), 21…48кВт/м2.

Тепловая нагрузка труб в конвективной секции 7…12 кВт/м2.

205

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Тепловая нагрузка топочного пространства печи 24…52кВт/м3. Температура продуктов сгорания при выходе из радиационной сек-

ции 700…800°С.

Отношение эффективной поглощающей; поверхности к общей поверхности печи 0,2…0,5.

2.5. Резервуары и емкостное оборудование

Резервуарами называются стационарные или передвижные сосуды разнообразной формы и размеров. Резервуары являются наиболее ответственными сооружениями, в них хранятся в больших количествах жидкие углеводороды.

Взависимости от материала, из которого они изготавливаются, резервуарыделятсянаметаллическиеинеметаллические.Металлические сооружаютпреимущественноизстали,иногдаизалюминия.Кнеметаллическим относятся железобетонные и пластмассовые резервуары.

Резервуары бывают по форме: вертикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические, прямоугольные, каплевидные и др.

По схеме установки резервуары делятся на наземные, у которых днище находится на уровне или выше планировочной отметки прилегающей площадки и подземные, когда наивысший уровень жидкости

врезервуаре находится ниже наинизшей планировочной отметки прилегающей площадки (в пределах 3 м) не менее чем на 0,2 м.

Взависимости от назначения хранимого продукта различают сырьевые, промежуточные и товарные резервуарные парки. Сырьевые и товарные парки сооружают обособленно, вдали от технологических установок, промышленных и бытовых зданий. Парк резервуаров для промежуточныхпродуктовразмещаютвблизитехустановок,вкоторых эти продукты используются. Сырую нефть хранят в крупных подземных или полуподземных железобетонных резервуарах с внутренней металлической облицовкой и без нее. В таких же резервуарах хранят готовыесветлыенефтепродукты.Применениеподземныхжелезобетонных резервуаров позволяет экономить металл, сокращать потери сырья вследствиеиспарениялегкихфракцийподдействиемсолнечныхлучей, а также обеспечивает противопожарные и маскировочные свойства. Металлические емкости, как правило, расположены над землей, что упрощает их эксплуатацию. Число и объем устанавливаемых емкостей определяют с учетом суточной производительности завода по сырью и по каждому продукту, числа одновременно хранимых нефтепродуктов, а также нормы продолжительности хранения сырья и нефтепродуктов. Необходимый объем сырьевых резервуаров устанавливают из

206

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

расчетапяти-семисуточногозапасасырья;резервуаровпромежуточных продуктов — из расчета 16…48-часового запаса; резервуаров товарного парка — из расчета 15…20-суточного запаса готовой продукции.

Конструкция емкостей определяется множеством факторов, однако основными являются химические и физические свойства, а также давление и температура находящихся в них жидкостей и газов. Сжиженные газы (пропан, бутан и др.) и легкие фракции бензина хранят в горизонтальных или вертикальных цилиндрических пустотелых емкостях, устанавливаемых на фундаментах или постаментах (рис. 2.125). В таких же емкостях, часто называемых монжусами, хранят химически активные вещества; в этом случае поверхности покрывают антикоррозионным облицовочным слоем.

Рис. 2.125. Аппараты для хранения сжиженных газов легких фракций бензина:

а — вертикальный; б — горизонтальный; 1 — корпус; 2 — опора; 3 — люк; 4 — штуцера

Горизонтальные емкости диаметром более 1,4 м снабжают стремянкой для обслуживания, устанавливаемой внутри у люка. Они должны быть оборудованы также измерительными, регулирующими и предохранительными устройствами, предотвращающими превышение давления, температуры и высоты заполнения выше допустимых значений.

Соответствующие лестницы и площадки обеспечивают свободный доступобслуживающегоперсоналакарматуре,контрольно-измеритель- нымприборам,предохранительнымустройствамотнагрева,вслучаенеобходимости создают теневую защиту.

207

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Газонефтехранилища, включающие резервуары различных конструкций, позволяют компенсировать неравномерность добычи, производства и потребления углеводородного сырья, повышают надежность и ритмичность их доставки потребителям различными видами транспорта, служат для создания гарантийных запасов и специальных резервов для удовлетворения потребностей во всех видах топлива. Резервуары широко применяют на нефтебазах, насосных станциях

иналивных пунктах магистральных трубопроводов, нефтепродуктопроводов, нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах, сельском хозяйстве и промышленных предприятиях различных отраслей народного хозяйства. В отдельных случаях на их сооружение приходится до 60% суммарных капитальных затрат объекта.

Ежегодный прирост вместимости резервуаров, при которой обеспечивается бесперебойное функционирование системы обеспечения нефтью и нефтепродуктами, должен составлять 0,3…0,4 м3 на тонну годового прироста добычи нефти.

Рациональные методы хранения и типы резервуаров позволяют сохранить качество нефти и нефтепродуктов и предотвратить потери

ипорчу при их хранении. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов классифицируются в зависимости от условий установки резервуаров по отношению к планировочной отметке площадки их расположения (подземные и наземные), от видов материала из которого изготавливаются резервуары, от формы конструктивного решения резервуаров и их технологических параметров.

Различают две большие группы резервуаров: металлические и неметаллические. К первым относятся как наземные, так и подземные резервуары. По форме металлические резервуары могут быть цилиндрическими вертикальными и горизонтальными, сфероидальными

испециальных форм. В свою очередь вертикальные цилиндрические резервуары различаются в зависимости от внутреннего давления и вакуума в газовом пространстве, от формы крыши — конической и сферической, от конструкции крыши — плавающие крыши, подъемные крыши, дышащие крыши, безмоментные.

Горизонтальные, цилиндрические резервуары могут иметь сферические, конические и плоские днища.

Сфероидальные резервуары изготавливаются в виде шаровидных

икаплевидных резервуаров, а также резервуаров полусфероидального типа.

Наиболеераспространеннымиявляютсярезервуарыот3до10000м3. которые строятся по типовым проектам.

208

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Область применения резервуаров в зависимости от сорта хранимой нефти или нефтепродуктов устанавливается главным образом в зависимости от условий взаимодействия хранимой жидкости с материалом из которой сооружается хранилище. При этом учитывается необходимость минимального расхода металла на их сооружение.

Выбор оптимальных типов резервуаров по технологическим и конструктивным характеристикам был и остается основным вопросом, от правильного разрешения которого зависит уменьшение расхода материалов, снижение трудоемкости и стоимости их изготовления, сокращение потерь нефтепродуктов от испарения и повышение общей надежности и экономичности хранилищ.

Классифицировать потери нефти и нефтепродуктов при хранении можно как количественные и количественно-качественные, когда количественные потери сопровождаются ухудшением качества нефти и нефтепродуктов.

Количественные потери происходят в результате:

—утечек через неплотности оборудования, сварных швов, фланцевых соединений и др.;

—разливов и разбрызгивания;

—неполного слива нефтеналивных судов, железнодорожных и автомобильных цистерн;

—переливов резервуаров, цистерн и др.;

—аварий.

Всех указанных потерь можно избежать, осуществляя профилактические ремонты, внимательно относясь к работе и систематически повышая квалификацию персонала нефтебазы.

Количественно-качественные потери происходят от испарения нефти и нефтепродуктов от малых и больших «дыханий», смешения и др.

Потери от больших «дыханий» происходят в результате вытеснения паровоздушной смеси при заполнении и сливе резервуара. Потери от больших «дыханий» при заполнении резервуара бензином в летнее время примерно составляют 0,55 кг/м3, а в зимнее время — 0,35 кг/м3. Потери от больших «дыханий» при сливе из резервуара нефтепродуктов составляют 0,1 кг/м3 выкачиваемого продукта.

Потери от малых «дыханий» происходят в результате вытеснения паровоздушнойсмесиприповышениидавлениявгазовомпространстве выше давления открытия дыхательного клапана в результате суточных изменений температуры и давления атмосферного воздуха.

Так как в процессе испарения теряются наиболее легкие фракции, то качество хранимого продукта ухудшается за счет изменения фракци-

209

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

онного состава, повышения температуры начала кипения, понижения октанового числа, пусковых свойств и др.

Потериотмалых«дыханий»врезервуарахзависятотобъемагазового пространства и расчетного избыточного давления. Чем меньше объем газового пространства и больше расчетное избыточное давление резервуара, тем будут меньше потери от малых «дыханий». Потери от малых «дыханий» могут быть значительно уменьшены, если отводить вытесняемую из резервуара паровоздушную смесь по трубопроводу в специальный газосборник — резервуар с дышащей крышей или газгольдер.

Для уменьшения потерь от малых и больших «дыханий» необходимо: хранить легкоиспаряющиеся нефтепродукты в резервуарах с плавающей крышей или понтоном; повысить расчетное газовое давление

вгазовом пространстве; иметь рабочий объем дышащей крыши или газгольдеравдоляхсуммарногообъемагазовогопространствавсехприсоединенных резервуаров для средней климатической зоны — от0,24 до 0,27; северной зоны — от 0,18 до 0,22; доводить заполнение в резервуарах со стационарной крышей до верхнего максимального предела; хранить нефтепродукты в резервуарах больших объемов, для которых удельные потери будут меньшими; использовать обвязку резервуаров с одинаковым нефтепродуктом в одной группе резервуаров; установить диск отражатель под дыхательным клапаном внутри резервуара, с помощью которого изменяется направление входящего воздуха с вертикального на горизонтальное; улавливать пары нефтепродуктов и конденсировать их при помощи искусственного холода и сорбции (процесс сорбции основан на поглощении паров или газов поверхностью жидких или твердых сорбентов); окрашивать резервуары

всветлые тона, что дает хороший эффект и не требует больших затрат. Одновременная покраска внешней и внутренней поверхности крыши резервуара уменьшает потери от испарения на 30…35%. Белая окраска обладает не только наибольшей отражающей способностью, но и длительной сохранностью, которая достигает 3…4 лет, а алюминиевая только 1,5…2 года.

На вертикальные сварные резервуары в 1951г. был введен Государственный стандарт, по которому разработали конструкции вертикальных стальных резервуаров объемом от 100 до 5000 м3. Госстрой

СССР утвердил эти конструкции как типовые проекты. В настоящее время действуют типовые проекты на стальные вертикальные цилиндрические резервуары для нефти и нефтепродуктов объемом 100, 200, 300, 400, 700, 1000, 2000, 3000, 5000, 10000, 15000, 20000 и 30000 м3

следующего назначения: вертикальные цилиндрические резервуары со

210

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

стационарной крышей, предназначенные для хранения нефти и нефтепродуктов под внутренним избыточным давлением в газовом пространстве 1960Па; вертикальные цилиндрические резервуары с понтоном, предназначенные для хранения нефти и бензинов без избыточного давления;резервуары,предназначенныедляместностисрасчетнойтемпературой окружающей среды до 208 К и для сейсмических районов.

Основные расчетные положения при проектировании:

—относительная плотность нефтепродукта 0,9…1;

—внутреннее избыточное давление в газовом пространстве 1960 Па;

—вакуум 245 Па (аварийный 392 Па);

—нагрузка от теплоизоляции на крыше 341 Па;

—снеговая нагрузка 1960 Па;

—ветровая нагрузка 980 Па;

—расчетная температура наружного воздуха до –40°С;

—максимальная температура продукта +80°С;

—сейсмичность района до 9 баллов.

Для избежания разрушения покрытия в сейсмических районах максимальное наполнение резервуаров объемом 20000м3 не должно превышать 17м, а резервуаров объемом 30000м3 — 16,5м.

Днищеицилиндрическуюстенкуизготавливаютназаводахметаллоконструкцийввидеполотнищ,которыетранспортируюткместумонтажа свернутыми в рулон. При изготовлении полотнищ все соединения выполняютвстыкдвухстороннейавтоматическойсваркойподслоемфлюса. Кромкилистов,собираемыхвстык,должныбытьобработаныпрострожкойилиобрезанынагильотинныхножницахсдопуском±1мм(рис.2.126).

Стальнаяпроволока,флюсыиприсадочныематериалыдолжныобеспечиватьравнопрочностьсварногошвавстыкосновномуметаллу.Сварныешвы,выполняемыевручную,втомчислеимонтажныестыки.Должны выполняться электродами типа Э42Л ГОСТ 9467. Толщину сварных швов принимают по наименьшей толщине свариваемых элементов.

К типовым резервуарам, работающих в газовом пространстве под избыточнымдавлением1960Павходятрезервуарыобъемом100…400м3 безопор,сконическимпокрытием,опирающимсянастенкурезервуара; объемом 2000 и 3000м3 с коническим покрытием, опирающимся на центральную стойку — опору и стенку резервуара; объемом 1000… 30000м3 со сферическим покрытием, опирающимся на стенку резервуара.

Конструкциирезервуаровобъемом100,200,300и400м3,имеютплоское днище, вертикальную цилиндрическую стенку, щитовое покрытие с ограждением и кольцевую лестницу, расположенную по окружности стенки резервуара.

211

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.126. Резервуар объемом 400 м3:

а — фасад; б — кровля; в — днище; 1 — начальный щит; 2 — кольцевая лестница; 3 — стенка резервуара; 4 — монтажный стык днища

Полотнище днища изготавливают из двух половин, которые соединяют на песчаном основании путем нахлестки и сварки. Минимальная величинанахлесткимонтажногостыкаднищадолжнасоставлять30мм. Полотнище стенки резервуара изготавливают с припуском 140мм для образования нахлесточного монтажного стыка. Для изготовления днища и стенки резервуаров объемом 100…400 м3 используют листовую сталь размером 4×1500×5000 и 4×1500×6000мм.

Монтажный шов стенки резервуара с понтоном предусмотрено сваривать встык с контролем шва по всей его длине. Если резервуар без понтона, то монтажный шов стенки резервуара можно выполнять путем нахлестки и сварки. Расстояние между смежными стыками должно быть не менее 500 мм.

Покрытие резервуара сборное, распорной конструкции состоит из плоских щитов, укладываемых с уклоном (i = 1:10) на центральное

212

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

кольцо и стенку резервуара. Между собой щиты соединяются путем нахлестки и сварки. Величина нахлестки в монтажных стыках покрытия не менее 20мм.

Щитыпокрытиясостоятизжесткогокаркаса,изготовленногоиздвутавра,швеллераиугловойстали.Каркасщитовпокрытлистовойсталью толщиной 2,5мм. Для резервуаров объемом 100 и 200м3 покрытие состоит из двух щитов в виде полукруга, а для резервуаров объемом 300 и 400м3 — соответственно из шести и восьми щитов в виде секторов.

Конструкциирезервуаровобъемом2000и3000м3 отличаютсяотдругихконструкцийналичиемцентральнойстойки(рис.2.127)ицентральногощита.Вданныхконструкцияхщитыпокрытияопираютсянастенку резервуара и центральный щит, установленный на стойку. На крыше резервуараимеютсяплощадкииограждениядляобслуживанияоборудования.Дляподъеманакрышуустановленастационарнаяшахтнаялестница.

Полотнища днища диа-
метром 15230 и 19080мм
соответственно изготавли-
вают из листовой стали раз-
мером 4×1500×6000, а ок-
райки — 7×1500×6000 мм.
Для транспортировки дни-
ща используют централь-
ную стойку в качестве ба-
рабана для наворачивания
двухполовинокднища.Ми-
нимальная величина на-
хлестки двух половинок
днища 30мм.
Развертка полотнищ
стенки соответственно име-
ет длину 47920 и 59900мм
с припуском 210 и 250мм
для образования монтаж-
ного стыка. Ширина по-
лотнищ стенки равна вы-
соте резервуаров 11920мм.
Полотнищастенкиизготав-
ливают из листовой стали	Рис. 2.127. Резервуар объемом 3000 м3
размером 1500×6000 мм.	с центральной стойкой:
Толщина полотнищ стенки	1 — днище; 2 — стенка; 3 — окрайки днища; 4 — монтаж-
	ный шов; 5 — центральный щит; 6 — центральная стойка

213