Конструктивная разработка сепаратора второй ступени цеха подготовки и перекачки нефти мощностью 3 млн. тонн в год

Компонентный состав пластовой нефти Приразломного месторождения. Описание технологической схемы установки. Выбор конструкционных материалов для изготовления аппарата, расчет опор. Оперативный контроль и управление ходом технологического процесса.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Топливно-энергетический комплекс является основой современной мировой экономики. Уровень развития ТЭК отражает социальный и научно-технический прогресс в стране. Действительно, трудно представить жизнь современного человека без топлива, энергии, света, тепла, связи, радио, телевидения, транспорта и бытовой техники. Без энергии невозможно развития кибернетики, средств автоматизации, вычислительной и космической техники. Естественно поэтому, потребление энергии и собственно энергоресурсов непрерывно возрастало, и особенно бурно в 20 веке.

Особенно велико современное экономическое значение нефти и газа. Нефть и газ - уникальные и исключительно полезные ископаемые. Продукты их переработки применяют практически во всех отраслях промышленности, на всех видах транспорта, в военном и гражданском строительстве, сельском хозяйстве, энергетике, в быту. За последние несколько десятилетий, из нефти и газа стали вырабатывать в больших количествах разнообразные химические материалы, такие как, пластмассы, синтетические волокна, минеральные удобрения и многое другое. Не зря называют нефть «черным золотом», а 20 век - веком нефти и газа. Нефть и газ определяют не только экономику и технический потенциал, но часто и политику государства.

До середины 19 века нефть добывалась в небольших количествах в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Со второй половины 19 века, спрос на нефть стал возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их основе промышленности. На рубеже 19-20 вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, положившие начало бурному развитию нефтедобывающей промышленности. Этому способствовало изобретение в середине 19 века механического бурения скважин. Первую в мире нефтяную скважину пробурил знаменитый американский полковник Дрейк в 1859 г., на окраине маленького городка Тайтесвилл в штате Пенсильвания. В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. Новосильцевым А.Н., и в 1866 г. одна из скважин дала нефтяной фонтан с начальным дебетом 190 тонн в сутки. В начале 19 века нефть в промышленных масштабах добывали 19 стран мира. В 1900 г. в мире было добыто почти 20 млн. тонн нефти, в том числе в России - более половины мировой добычи.

В развитии нефтяной промышленности России, а затем СССР, можно выделить три этапа. Первый, довоенный, связан с добычей нефти в Азербайджане. Второй этап, послевоенный до начала 70-х годов, связан с открытием, освоением и интенсивным введением в разработку крупных нефтяных месторождений Волго-Уральской нефтегазонсной области. Датой рождения нефтяного второго Баку считается 16 мая 1932 г., когда из скважины №702 у деревни Ишимбаево ударил первый фонтан восточной нефти. После Ишимбая последовали нефти Туймазы, Шкапово, Большого Арлана в Башкирии, нефти Татарии, Волгоградской, Саратовской, Куйбышевской, Пермской, Астраханской и Оренбургской областей. До ввода в эксплуатацию нефтяных месторождений Западной Сибири, Волго-Уральская провинция давала 75% ежегодной добычи нефти в стране. Только одна Татария давала ежегодно более 100 млн. тонн нефти, а Башкирия - более 40 млн. тонн. Начиная с 1958 г. прирост добычи нефти в стране за каждые пять лет составлял 100 млн. тонн. Третий этап, наиболее интенсивный период развития нефтяной промышленности бывшего СССР, который охватывает начало 70-х годов до конца 90-х годов, связан с открытием уникального нефтегазоносного бассейна в Западной Сибири (Тюменская область). Открытие этой провинции началось с фонтана газа, полученного в 1953 году на Березовской площади, а первая нефть была установлена в 1961 году на Шаимской структуре. В дальнейшем здесь выявлен целый ряд крупных нефтяных месторождений, таких как, Усть-Балыкское, Самотлорское, Мамонтовское, Правдинское и другие, а также, газовых гигантов Уренгоя, Ямбурга Заполярья.

Опыт эксплуатации месторождений показал, что неизбежными спутниками нефти являются газ, выделяющейся из нефти при снижении давления, и вода.

Одним из способов интенсификации разработки нефтяных месторождений является поддержание пластового давления путем закачки воды в продуктивные горизонты. Однако, наряду с продлением фонтанного периода, значительно сокращается безводный период эксплуатации, и вскоре на поверхность вместе с нефтью выносится все большее количество пластовой воды, для отделения которой и создаются на нефтепромыслах установки для подготовки нефти.

Актуальность проблемы подготовки нефти обусловлена двумя основными причинами.

Во-первых, в связи с совершенствованием технологии переработки нефти, превращение прежних нефтеперерабатывающих заводов, вырабатывающих различное топливо и смазочные масла, в комплексные нефтехимические комбинаты, производящие новые виды химической продукции, значительно изменились требования к качеству нефти. Если раньше на технологические установки НПЗ шла нефть с содержанием 100-500 мг/л минеральных солей, то в настоящее время требуется более глубокое обессоливание, а в дальнейшем и полное удаление солей из нефти перед ее переработкой.

Во-вторых, наша страна, являясь крупным экспортером нефти, поставляет ее во многие государства. При этом, требования к качеству поставляемой нефти довольно жестки - содержание солей не должно превышать 25-40 мг/л при содержании воды до 0,1%.

1. Литературный обзор

Нефть, извлекаемая из скважин, всегда содержит в себе попутный газ, механические примеси и пластовую воду. Пластовая вода содержит в растворённом состоянии различные соли, чаще всего хлориды натрия, кальция и магния, реже - карбонаты и сульфаты. Обычно в начальный период эксплуатации месторождения добывается безводная или мало обводнённая нефть, но по мере добычи её обводнённость увеличивается и достигает до 90 - 98%. Загрязнённую и обводнённую нефть нельзя транспортировать и перерабатывать на НПЗ без тщательной её подготовки на месте добычи.

Присутствие пластовой воды в нефти существенно удорожает её транспортировку и переработку. Наличие воды в нефти увеличивает затраты на её испарение и конденсацию. Удорожание транспортировки связано не только с перекачкой балластной воды, но и с увеличением вязкости нефти, образующей с водой эмульсию.

Механические примеси нефти (частицы песка, глины, известняка и других пород) увеличивают износ труб и образуют отложения в нефтеаппаратах, что приводит к снижению коэффициента теплопередачи и производительности установок. Механические примеси также содействуют образованию стойких эмульсий нефти с пластовой водой.

Хлористые соли также оказывают вредное воздействие на работу установок. Хлориды, в особенности кальция и магния, гидролизуются с образованием соляной кислоты даже при низких температурах. Под действием соляной кислоты происходит коррозия металла аппаратуры. Особенно интенсивно разъедается продуктами гидролиза хлоридов конденсационно - холодильная аппаратура перегонных установок. Соли, кроме этого, накапливаются в остаточных нефтепродуктах - мазуте, гудроне, коксе и ухудшают их качество.

При переработке сернистых и высокосернистых нефтей, в результате разложения сернистых соединений, образуется сероводород, который в сочетании с соляной кислотой является причиной сильной коррозии:

Fe + H₂S FeS + H₂

FeS + 2HCl FeCl₂ + H₂S

Хлористое железо переходит в водный раствор, а выделяющийся сероводород вновь реагирует с железом. Таким образом, при совместном присутствии в нефтях хлоридов и сероводорода во влажной среде происходит взаимно инициируемая цепна реакция разъедания металла [1].

Попутный газ, содержащийся в нефти в растворённом состоянии, состоит из лёгких углеводородов С₁ - С₄. Большая часть этих углеводородов может быть потеряна при хранении и транспортировании нефти. Чтобы ликвидировать потери газов, а вместе с ними и лёгких бензиновых фракций, предотвратить загрязнение атмосферы, необходимо максимально извлечь лёгкие углеводороды [2].

Присутствие в нефтях газов способствует образованию в трубопроводах газовых пробок, которые затрудняют перекачивание.

Таким образом, прежде чем поставлять нефть потребителям, её необходимо определённым образом подготовить. Эта подготовка должна включать стабилизацию (удаление лёгких углеводородов), очистку от механических примесей, обессоливание и обезвоживание нефти.

1.1 Классификация нефтей

На начальном этапе развития нефтяной промышленности основным показателем качества нефти была плотность. Нефти делили на легкие (р₁₅¹⁵ < 0,828), утяжеленные (р₁₅¹⁵ = 0,828 - 0,884) и тяжелые (р₁₅¹⁵> 0,884). В легких нефтях содержится больше бензиновых и керосиновых фракций и сравнительно мало серы и смол. Из этих нефтей можно вырабатывать смазочные масла высокого качества. Тяжелые нефти, напротив, характеризуются высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, гетероатомных соединений и потому мало пригодны для производства масел и дают относительно малый выход топливных фракций.

1.1.1 Химическая классификация

За основу этой классификации принято преимущественное содержание в нефти одного или нескольких классов углеводородов. Различают 6 типов нефтей: парафиновые, парафино-нафтеновые, нафтеновые, парафино-н...