для чего нагревают нефть перед блоком элоу

Подогрев сырой нефти перед ЭЛОУ

Сырьевыми насосами Н-1 (Н-1А, Н-1Б, Н-1В) сырая нефть тремя параллельными потоками подается в теплообменники Т-1 – Т-11.

Температура сырой нефти на выкиде Н-1 (Н-1А, Н-1Б, Н-1В) регистрируется с помощью термопары поз. TR 41-1, давление сырой нефти на выкиде регистрируется с помощью датчика давления поз. РRА 351, расход сырой нефти после Н-1 (Н-1А, Н-1Б, Н-1В) регистрируется с помощью диафрагм поз. FQR 117/1, поз. FQR 117/2. Сумма показаний диафрагм поз. FQR 117/1 и поз. FQR 117/2 регистрируется с помощью прибора поз. FYQR 117. Для контроля плотности нефти, поступающей на установку, c линии выкида Н-1 (Н-1А, Н-1Б, Н-1В) на прием насосов установлен плотномер поз.QR 5-К3D. Температура сырой нефти в этой линии регистрируется с помощью термопары поз. TR 5-К3Т.

1 поток сырой нефти проходит последовательно по трубному пространству теплообменников:

Т-1/1, Т-1/2, Т-1/3, где нагревается за счет тепла фр. 140-240°С, откачиваемой или из стриппинга К-3/1 (при работе без блока ГДМ), или из отпарной колонны К-12/3 (при работе с блоком ГДМ);

Т-2, Т-3/1, Т-3/2, где нагревается за счет тепла 1 циркуляционного орошения (далее по тексту ц.о.) колонны К-2;

и поступает в общий коллектор подачи сырой нефти в электродегидраторы
1 ступени Э-1,Э-3,Э-5. Температура 1 потока сырой нефти на выходе из блока теплообменников регистрируется с помощью термопары поз. ТR 41-2.

2 поток сырой нефти проходит последовательно по трубному пространству теплообменников:

Т-4/1, где нагревается за счет тепла 1 потока мазута, откачиваемого из колонны К-2;

Т-4/2, где нефть нагревается за счет тепла 1 ц.о. колонны К-2;

Т-5, где нефть нагревается за счет тепла 1 потока мазута, откачиваемого из колонны К-2;

Т-6/1, Т-6/2 и Т-7/1, где нефть нагревается за счет тепла фр.300-350°С, откачиваемой из стриппинга К-3/3;

и поступает в общий коллектор подачи сырой нефти в электродегидраторы
1 ступени Э-1,Э-3,Э-5. Температура 2 потока сырой нефти на выходе из блока теплообменников регистрируется с помощью термопары поз. TR 41-3.

3 поток сырой нефти проходит последовательно по трубному пространству теплообменников:

Т-7/2, где нагревается за счет тепла фр.300-350°С, откачиваемой из стриппинга К-3/3;

Т-8, где нагревается за счет тепла фр.240-300°С, откачиваемой из стриппинга К-3/2 (1 поток);

Т-9/1, Т-9/2, Т-10/1, Т-10/2, Т-11, где нагревается за счет тепла 2 потока мазута, откачиваемого из колонны К-2;

и поступает в общий коллектор подачи сырой нефти в электродегидраторы
1 ступени Э-1,Э-3,Э-5. Температура 3 потока сырой нефти на выходе из блока теплообменников регистрируется с помощью термопары поз. TR 41-4.

В теплообменниках Т-1 ÷ Т-11 сырая нефть нагревается до температуры не более 140 °С.

Источник

Обессоливание нефти

Назначение

Обессоливание нефти — процесс удаления из продукции нефтяных скважин минеральных (в основном хлористых) солей. Последние содержатся в растворённом состоянии в пластовой воде, входящей в состав водонефтяной эмульсии (обводнённая продукция скважин), реже в самой нефти — незначительное количество солей в кристаллическом состоянии.

Степень подготовки нефти, поставляемой на нефтеперерабатывающие заводы, определена ГОСТ 9965-76. В зависимости от содержания в нефти хлоридов и воды установлены три группы сырой нефти:

На заводе нефть подвергается дополнительному обессоливанию.

Все существующие методы деэмульгирования могут быть распределены на основные группы:

Сырье и продукты

В качестве сырья процесса обессоливания обычно выступает сырая нефть с месторождений или с нефтеперекачивающих станций.

Технологии обессоливания

Обычно сырая нефть обессоливается перед загрузкой в колонны атмосферной перегонки. Двумя наиболее типичными методами обессоливания сырой нефти являются:

Термическое и механическое обессоливание на практике встречаются достаточно редко.

Химическое обессоливание

В случае химического обессоливания вода и химические поверхностно-активные вещества добавляются к сырой нефти, а затем она нагревается. Таким образом, соли и другие примеси растворяются в воде и / или присоединяются к молекулам воды. После этого нагретый раствор будет удерживаться в резервуаре, в котором осаждаются примеси. Когда в сырой нефти имеется большое количество взвешенных твердых частиц, в систему добавляют поверхностно-активные вещества, чтобы упростить процедуру очистки.

Электростатическое обессоливание

В случае метода электростатического обессоливания создается электростатическое высокое напряжение, и в результате взвешенные шарики воды концентрируются на дне отстойника.

Технологическая схема

Блок сепарации

Сырая нефть с растворенными в ней газами, водой и солями поступает в сепаратор. На входе в сепаратор установлен каплеотбойник для предотвращения уноса жидких продуктов с газовой фазой. В сепараторе из нефти отделяется нерастворенная вода, а также легкие углеводороды, которые проходят через туманоуловитель для предотвращения уноса жидкой фазы и выходят с верха сепаратора. Сепаратор оснащен антизавихрителями в местах отбора жидкой фазы: воды и сырой нефти.

Антизавихритель – устройство, предотвращающее формирование вихря при сливе жидкости (жидкости или газа) из сосуда, такого как резервуар или парожидкостной сепаратор. Образующиеся вихри могут захватывать газовую фазу в поток жидкости, приводя к плохому разделению на технологических этапах, таких как ректификация или вызывать чрезмерное падение давления, или вызывать кавитацию насосов ниже по потоку.

Нефть и вода имеют разные плотности за счет чего в сепараторе образуется водно-нефтяная эмульсия. Благодаря перегородке внутри сепаратора, отстоявшаяся вода не попадает на прием насосов, перекачивающих нефть.

Далее частично обезвоженная нефть нагревается в блоке теплообменников после чего поступает в электродегидратор.

Блок электродегидрирования

Процесс обессоливания нефти осложняется, когда в нефти имеются сухие соли, не удаляемые обычными методами. Поэтому в таких случаях для собственно обессоливания приходиться прибегать к дополнительной операции промывания нефти водой. С этой целью, предварительно деэмульгированная тем или иным способом нефть вновь эмульгируется с пресной водой, и полученная эмульсия подвергается повторному разложению обычно тем же методом.

Наиболее стойкие мелкодисперсные нефтяные эмульсии разрушаются с помощью электрического тока. При воздействии электрического поля капельки воды, находящиеся в неполярной жидкости, поляризуются, вытягиваются в эллипсы с противоположно заряженными концами и притягиваются друг к другу. При сближении капелек силы притяжения возрастают до величины, позволяющей сдавить и разорвать разделяющую их пленку. На практике используют переменный электрический ток частотой 50 Гц и напряжением 25-35 кВ.

Процессу электрообезвоживания способствуют деэмульгаторы и повышенная температура. Во избежание испарения воды, а также в целях снижения газообразования электродегидраторы ─ аппараты, в которых проводится электрическое обезвоживание и обессоливание нефтей ─ работают при повышенном давлении.

Обессоленная нефть направляется в колонну первичной перегонки на установку АВТ, а вода, используемая в процессе, направляется на блок очистки сточных вод.

Условия обессоливания

Вода существует в сырой нефти в виде испаренных молекул при температуре 75-180 °C. Кроме того, коррозионные газы, такие как H₂S и CO₂, смешиваются с молекулами кипящей воды и создают сильно коррозионную среду. На производительность установки и качество обессоливания влияют различные факторы, такие как:

Как правило, исходную нефть предварительно нагревают до примерно 75-180 °С. Оптимальная температура обессоливания несколько варьируется в зависимости от происхождения сырой нефти, и ограничена давлением паров нефтяного сырья. Высокие температуры, которые возникают по ходу процесса, могут вызвать гидролиз воды, который может привести к образованию едкой соляной кислоты.

Ингибиторы коррозии оборудования

Ингибиторы коррозии применяются, чтобы избежать или минимизировать коррозию стали и других сплавов, вызванных коррозионными примесями из пара или воды, такими как

Аммиак часто используется для уменьшения явлений коррозии и для контроля pH промывной воды, к сырой нефти можно добавлять каустическую соду или кислоту. Из-за недостаточного процесса обессоливания, а также присутствия в сырой нефти сероводорода, хлористого водорода, нафтеновых (органических) кислот и других загрязняющих веществ происходит коррозия, приводящая к отказам оборудования.

Установка обессоливания с хорошими эксплуатационными характеристиками может удалить около 90% соли в сырой нефти. Затем обессоленная сырая нефть непрерывно направляется в колонну установки первичной перегонки (АВТ) для последующего разделения.

Особенности процесса

Материальный баланс

Материальный баланс блока обессоливания установки АВТ производительностью 3 млн тонн в год приведен в таблице.

Существующие установки

На российских НПЗ установки электрообессоливания являются наиболее часто используемым вариантом для подготовки сырой нефти к переработке. Такие блоки носят название ЭЛОУ (электрообессоливающая установка) и используются на большинстве заводов в составе установок АВТ.

Источник

ЭЛОУ: варианты схем и типы электродегидраторов

Типы электродегидраторов

В нефтяной промышленности для обессоливания и обезвоживания эмульсионной нефти чаще всего используют электродегидраторы:

Вертикальные электродегидраторы

Вертикальный электродегидратор – это вертикальная емкость с полусферическими днищами следующих габаритов: диаметр – 3 м, высота – 5 м, объем – 30 м³.

Аппарат 1, внутри которого приблизительно посередине на изоляторы прикреплены горизонтальные электроды 6 и 7. Электроды питаются от 2 высоковольтных трансформаторов 2, их мощность составляет 5 кВА у каждого.

Напряжение между электродами колеблется в диапазоне 15-35 кВ. Эмульсионная нефть поступает в аппарат тонкой горизонтальной веерообразной струей через распределительную головку 8. Расстояние между электродами подбирается экспериментальным путем и лежит в интервале 10-14 см.

Эмульсия находится в электрическом поле несколько минут. Типовой дегидратор достигает производительности 15-25, иногда 30 м³/ч. Нефть движется между электродами с линейной скоростью 2-4 м/ч (3-6 см/мин).

Одним из важных элементов служат изоляторы, подвесные и проходные. Они изготавливаются из фарфора (тип П-4,5) или стекла (тип ПС-4,5). Агрессивная среда горячей нефти в смеси с соленой водой и механическими примесями достаточно быстро разрушает изоляторы. А тенденции увеличения температуры обессоливания (до 110-115 ºС и даже до 160-180 ºС) поднимают актуальность поиска материала, подходящего для работы в подобных условиях. Один из таких материалов – фторопласт-4.

В комплектацию электродегидратора входят: реактивные катушки 5, регулирующая тягу щель в распределительной головке, сигнальные лампы, змеевик для подогрева низа аппарата, манометр, шламовый насос, поплавковый выключатель, мерное стекло и предохранительный клапан.

Электродегидраторы вертикального типа используют на нефтепромыслах и старых нефтезаводах. На современных заводах их не применяют, так как их объем ограничен, а производительность невелика (300-600 т/сут).

Шаровые электродегидраторы

Увеличение мощности современных установок первичной перегонки нефти требует применения более производительных электрообессоливающих блоков и установок, чем вертикальные электродегидраторы. Их сооружение не выгодно экономически и технически. Количество дегидраторов вертикального типа средней пропускной способности 400 т/сут для установок АТ и АВТ различной производительности приведено в таблице:

Кроме того, большое количество небольших аппаратов осложняет эксплуатацию установки, требует большого штата обслуживающего персонала и большей площади.

Поэтому встал вопрос о создании электродегидраторов с более высокой пропускной способностью. В основу его конструкции лег сферический резервуар, объем которого 600 м³. Резервуар оборудован распылительными устройствами и электродами. Диаметр резервуара составляет 10,5 м. Этот тип электродегидраторов называется шаровым (рис. 2), он подходит для длительной эксплуатации.

Принцип действия шаровых электродегидраторов не отличается от принципа действия вертикальных. Через распределительные головки 7 по трем стоякам 8 в аппарат поступает эмульсионная нефть. Головка расположена на расстоянии 3 м от вертикальной оси шара в его экваториальной плоскости симметрично.

Три пары горизонтальных электродов 6 диаметром 2-3 м крепятся на изоляторах 5 внутри электродегидратора. Распределительные головки находятся между электродами. Специальное устройство регулирует расстояние между электродами, оно составляет 13-17 см.

Трансформаторы 3 типа ОМ-66/35 питают электроды током высокого напряжения. При этом на каждую пару электродов приходится по два трансформатора мощностью 50 кВА и два проходных изолятора. Номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 380 В, на вторичных зависит от способа соединения и составляет 11, 16,0 или 22 кВ.

Запитаны трансформаторы в сеть трехфазного тока 3 х 380 В и создают напряжение между электродами 33 или 44 кВ. Напряженность электрического поля равна 2-3 кВ/см. В цепь первичных обмоток всех трансформаторов включены реактивные катушки РОМ-50/05, чтобы ограничить силу тока и защитить оборудование от короткого замыкания. Сила тока одного трансформатора не должна быть выше 30-35 А при стабильной работе электродегидратора шарового типа.

Схема ЭЛОУ с шаровыми электродегидраторами

Принципиальная схема работы электрообезвоживающей и электрообессоливающей установки (ЭЛОУ) с использованием шаровых электродегидраторов представлена ниже.

Сырьевой насос 1 забирает сырую нефть из резервуара и перекачивает через теплообменник 2 в термохимической отстойник 4. Там нефть освобождается от воды и частично от механических примесей и растворенных солей, затем выходит из отстойника сверху и поступает под собственным давлением последовательно в электродегидраторы 5 и 6 первой и второй ступени.

Из последней ступени электродегидратора обессоленная нефть поступает через теплообменник в отстойник или резервуар.

Технологическая схема электрообессоливающей установки (ЭЛОУ) с шаровыми электродегидраторами:

1 – сырьевой насос; 2 – теплообменник; 3 – паровой подогреватель; 4 – термоотстойник; 5,6 – электродегидраторы; 7,8 – водяные насосы; 9 – дозировочные насосы; 10 – смесительные клапаны; 11 – регулятор давления.

Линии: I – сырая нефть; II – деэмульгатор; III – щёлочь; IV – свежая вода; V – обессоленная нефть; VI – водяной пар; VII – вода в канализацию

Деэмульгатор подают в сырую нефть на выкид сырьевого насоса 1, воду и щелочь подают через смесительные устройства насосами перед электродегидраторами. При этом в электродегидратор первой ступени подается вода, дренируемая из электродегидратора второй ступени.

Вода, которая отстоялась внизу электродегидраторов, сливается в канализацию. На некоторых установках ЭЛОУ в качестве нагревающего агента используется водяной пар под давлением 10-12 кгс/см².

На современных заводах блок ЭЛОУ комбинируют с установками первичной перегонки нефти. Это позволяет снизить затраты на подогрев нефтяного сырья перед электродегидраторами. Горячие нефтепродукты атмосферной и вакуумной колонн подогревают нефть, соответственно нет необходимости использовать пар извне.

Недостатки

Однако, у шаровых электродегидраторов есть недостатки: большие размеры и трудоемкое изготовление. Вес шарового дегидратора 6-9 тс, а учитывая электрооборудование, металлоконструкции и трубопроводы составляет 100 тс. Такие аппараты можно изготавливать исключительно на площадке строительства. Шаровой электродегидратор диаметром 10,5 м с внутренним давлением 6 кгс/см² имеет стенки толщиной 24 мм.

Если же аппарат работает при 140 ºС и 10 кгс/см², толщина стенок возрастает до 40 мм, а общий вес достигает в таком случае 140 тс. Установка двух или трех дегидраторов объемом по 600 м³ пожароопасна.

По существующим нормам электродегидраторы шарового типа при комбинированных процессах первичной переработки нефти должны находиться не ближе, чем в 30 м от аппаратов технологических установок АТ и АВТ.

Горизонтальные электродегидраторы

На нефтезаводах по всему миру активно используют горизонтальные электродегидраторы. Комбинированные установки первичной переработки нефти А-12/9, А-12/9В, А-12/10, 11/3 оснащены блоками ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами, разработанными ВНИИнефтемаш (бывший Гипронефтемаш).

Такие электродегидраторы имеют емкость в три раза меньше, чем шаровые. Они выдерживают температуру 135-150 ºС и на максимальное давление до 20 кгс/см². На нефтезаводах и нефтепромыслах устанавливают горизонтальные электродегидраторы 3-3,4 м в диаметре, объем их от 80 до 160 м³. По принципу работы они не отличаются от шаровых и вертикальных.

Типовой электродегидратор 2ЭГ-160

Типовой горизонтальный электродегидратор 2ЭГ-160 по проекту ВНИИнефтемаш показан на рис. 4. В нем на высоте чуть больше половины аппарата прикреплены два рамных прямоугольных электрода 8 один над другим. Питают их два трансформатора типа ОМ-66/35, имеющие мощность 5 кВА. Электроды расположены в 25-40 см друг от друга и занимают практически все продольное сечение электродегидратора.

Сырьевая нефть равномерно подается в аппарат через горизонтальный маточник, который расположен вдоль аппарата. Сначала нефть поступает в слой отстоявшейся воды, потом попадает в зону под электродами и далее в пространство между электродами.

Далее она перемещается в пространство над электродами и выше, направляясь к выходным коллекторам обработанной нефти 2, которые распределены в верхней части электродегидратора по всей длине. Контакт нефти с водой и деэмульгатором, который растворен в ней, помогает достичь более полного удаления солей и воды.

Под воздействием слабого электрического поля, возникающего между поверхностью воды и нижним электродом, по пути нефти в межэлектродное пространство из нее выпадают крупные частицы воды. В сильное электрическое поле поступает нефть с более мелкими частичками воды, которым необходимо воздействие поля с большей напряженностью.

Схема ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами

Ниже представлена принципиальная схема блока электрообессоливания с электродегидраторами горизонтальными типа 2ЭГ-160.

Электрообессоливание нефтяной эмульсии происходит в две ступени. Насос перекачивает эмульсионную нефть через подогреватели тремя параллельными потоками в электродегидратор первой ступени.

Деэмульгатор ОЖК в виде 2%-ного раствора поступает на прием насоса.

Абсолюное давление в электродегидраторе первой ступени составляет 10 кгс/см², температура – 110 ºС. Горячий соляной раствор забирается из электродегидратора второй ступени и подается в деэмульгатор перед поступлением эмульсионной нефти через инжектор, где нефть, вода и деэмульгатор равномерно перемешиваются.

Маточники-распылители создают равномерный поток нефти в электрическом поле, через них нефть вводится снизу вверх.

Схема ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами

В электродегидратор второй ступени подается частично обессоленная и частично обезвоженная нефть из электродегидратора первой ступени обессоливания, в неё через инжектор нагнетается насосом холодная вода (5% на нефть). Соляной раствор, который отстоялся в электродегидраторе первой ступени, сливается в отстойник.

Принцип действия электродегидраторов обеих ступеней одинаков. Промывная вода из электродегидратора второй ступени подается в инжекторы, её малая часть сливается в отстойник для отделения оставшейся в ней нефти. В емкость поступает соляной раствор с низа отстойника. Его охлаждают с помощью холодной воды с 110 до 60 ºС.

В некоторых новых установках ЭЛОУ для охлаждения раствора используют аппараты воздушного охлаждения, а затем сливают раствор в канализацию.

После обессоливания и обезвоживания в электродегидраторе второй ступени нефть подается в емкость обессоленной нефти, затем насосом через теплообменники поступает на установку.

Скорость выпадения частиц воды

От скорости выпадения из нефти частиц воды зависит производительность всех типов электродегидраторов. Чтобы с обессоленной и обезвоженной нефтью не увлекались мельчайшие частицы воды, которые не успели отделиться, скорость оседания диспергированных частиц должна быть выше скорости движения нефти вверх электродегидратора.

В горизонтальных электродегидраторах достигаются минимальные скорости движения нефти. При одинаковой удельной загрузке аппарата скорость движения нефти в шаровом электродегидраторе будет в 3 раза больше. Это обуславливает высокую удельную производительность горизонтальных электродегидраторов по отношению к их объему. В таблице ниже представлены основные показатели трех типов электродегидраторов:

Скорость выпадения частиц воды в различных электродегидраторах

За границей широкое применение имеют вертикальные электродегидраторы фирмы Petrico (США) и горизонтальные электродегидраторы фирмы How Becker (США), в которых сырьевая нефть подается снизу.

На новых и реконструируемых российских нефтезаводах в основном используют сконструированные ВНИИнефтемаш горизонтальные электродегидраторы типа 1ЭГ-160 и 2ЭГ-160. Они включены в блок ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ и других комбинированных установок для первичной переработки нефти.

Основные способы повышения качества подготовки нефти к переработке

После глубокого обессоливания на нефтезаводах содержание солей в нефти составляет менее 20 мг/л. Но для переработки нефти содержание солей не должно превышать 5 мг/л. Основной проблемой является недостаточная подготовка нефти на нефтепромыслах. Оттуда приходит постаревшая нефтяная эмульсия с содержанием солей 1000-4000 мг/л и больше. Целесообразно проведение первичного обессоливания непосредственно на нефтепромыслах до достижения содержания солей в эмульсионной нефти не больше 40 мг/л. На качество обессоливания влияют также такие факторы, как:

Многие электрообессоливающие установки включают низкоэффективные термохимические отстойники, где степень обессоливания не поднимается выше 20-30%. Имеет смысл реконструировать термохимическую ступень в электрическую, доработав термохимический отстойник электродами. Такая модернизация была проведена на двух нефтезаводах и позволила значительно увеличить показатели. На потоке нефти установили последовательно три электродегидратора. В таблице ниже приведены результаты обессоливания при замене термохимических отстойников на электродегидраторы.

Исходя из данных, приведенных в таблице можно сделать вывод, что проведение электрообессоливания в три ступени значительно снижает содержание соли и воды.

Источник