Оборудование для добычи нефти: установки, виды аппаратов

Установка первичной переработки нефти. Классификация и виды

Первичные нефтеперерабатывающие заводы являются основным оборудованием нефтеперерабатывающей отрасли. От их работы напрямую зависит качество получаемых продуктов, а также количественный выход получаемых нефтепродуктов, к которым относятся различные виды топлива, масел и сырье для вторичной переработки или других производственных процессов.

В процессе первичной перегонки масло разделяется на отдельные фракции, которые отличаются друг от друга температурой кипения. Именно такое разделение обеспечивают установки первичной переработки нефти с использованием следующих технологических процессов:

• нагревать;
• дистилляция;
• ректификация;
• конденсация;
• охлаждение.

Первичная (или прямая) обработка может проводиться как при нормальном атмосферном давлении, так и при повышенном давлении, а обработка маслянистых остатков происходит под вакуумом. В связи с этим такая трубчатая установка подготовки нефти может быть атмосферной (АТ) и вакуумной (ВТ). Они могут быть построены как по отдельности, так и объединены в универсальный трубчатый агрегат атмосферного вакуума (АВТ).

Классификация установок атмосферных труб по характеристикам их технологических схем делит их на следующие типы:

• с мгновенным испарением обработанного масла;
• с двойным испарением;
• с предварительным упариванием легкой маслянистой фракции (фракций) в испарителе с последующей ректификацией.

Последний тип имплантатов на самом деле является частным случаем имплантатов с двойным испарением, которые в обоих случаях выполняются дважды в процессе обработки.

Классификация вакуумного технологического оборудования:

# Полезная информация

1	система мгновенного испарения мазута
2	двухступенчатая установка, в которой испарение мазута происходит дважды

Поскольку как переработанное углеводородное сырье, так и получаемые из него нефтепродукты отличаются большим разнообразием, не всегда целесообразно обрабатывать их по стандартной схеме.

Установки широко используются там, где используются колонны предварительной доливки и основные атмосферные дистилляционные колонны, способные работать с широким спектром масел с большим разнообразием растворенных нефтяных газов и бензиновых фракций.

Проектирование нефтеперерабатывающего завода

Определение 2

Дизайн — это комплекс работ, направленных на разработку описания нового или модернизированного объекта

Проектирование НПЗ начинается с получения подрядчиком от заказчика технического задания, содержащего требования к составу оборудования, мощности, свойствам рабочего продукта на выходе и входе и т.д. Последний в зависимости от договора между заказчиком и подрядчиком готовит анализ технико-экономической целесообразности строительства завода с учетом ряда условий (климатических, геологических и др.); разработать техническое обоснование строительства; осуществляет подбор технологического оборудования; согласовывает строительный проект с государственными регулирующими органами, а также участвует в государственных компетенциях.

Подрядчик в процессе проектирования НПЗ должен руководствоваться положениями СП 157.1328500.2014 и ВНТП 3-85. В этих нормативных документах отражены требования к составу технологического оборудования, нормативам проектирования, техническим условиям размещения объектов и т.д. Сам процесс проектирования состоит из следующих этапов:

1. Подбор технологического оборудования (отстойники, сепараторы, дистилляционные установки, очистка, дегазация, обезвоживание, опреснение и др.).
2. Создание автоматизированной системы эксплуатации и управления.
3. Развитие инженерной инфраструктуры (линии подачи, трубопроводы, линии разгрузки и подготовка к транспорту).
4. Разработка планировки вспомогательных объектов (служебные помещения, офисные здания, склады и др.).
5. Проектирование складских и складских площадей для сырья, продуктов переработки и готовых к отгрузке.

Первичная переработка нефти

Мощность агрегатов типа АТ и АВТ варьируется в очень широком диапазоне — от 600 тысяч до 8 миллионов тонн перерабатываемой нефти в год.

Основные преимущества более мощного оборудования:

• значительное сокращение эксплуатационных расходов и первоначальных вложений в материалы (в расчете на тонну переработанного сырья) при переходе от нескольких низкопроизводительных установок к одной более производительной;
• повышение производительности труда рабочего персонала.

Кроме того, накоплен достаточный практический опыт реконструкции действующих систем ВН и АВТ, что позволяет увеличить их мощность и значительно улучшить технико-экономические показатели.

Например, если с помощью реконструкции производительность АТ-6 увеличить на 33 процента, производительность труда возрастет в 1,3 раза. При этом удельные капитальные вложения и эксплуатационные расходы снижаются на 25 и 6,5 процента соответственно.

Есть еще один способ улучшить технико-экономические показатели и удешевить получаемую продукцию — это совместить АТ или АВТ с другими установками.

При таком подходе снижение эксплуатационных расходов и удельных затрат достигается за счет уменьшения общей площади здания, уменьшения длины труб, используемых в технологическом процессе, и количества промежуточных резервуаров. Кроме того, снижаются затраты на электроэнергию, а также общие затраты на приобретение и последующий ремонт используемого оборудования.

Примером такого подхода к переработке нефти является российская комбинированная установка ЛК-6у, состоящая из пяти секций, в которых размещаются:

• двухступенчатый АТ для электрического опреснения сырой нефти и ее перегонки при атмосферном давлении;
• установка каталитического риформинга с дополнительным оборудованием для предварительной гидроочистки нефтяных фракций бензина;
• окончательная гидроочистка дизельной и керосиновой фракций;
• газоразделительное оборудование.

Чаще всего технологический процесс первичной перегонки нефти сочетается с технологиями опреснения, осушки, вторичной переработки бензиновых фракций и их последующей стабилизации.

Колонное оборудование для нефтепереработки

Для удаления легких компонентов из дистиллятов их пропускают через так называемые отпарные колонны, в которых используется перегретый открытый пар. В некоторых типах оборудования для этих целей используются специальные котлы, которые отапливаются маслом, температура которого выше температуры дистиллята, удаляемого из отпарной колонны.

Уровни потребления пара:

• в атмосферном столбе — от 1,5 до 2,0% (нефтепереработка);
• в вакуумной колонне — от 1,0 до 1,5% (переработка мазута);
• в отпарной колонне — от 2,0 до 2,5% (переработка дистиллятов).

В ректификационных колоннах оборудования типа АТ и АВТ широко применяется оборудование для циркуляции промежуточного орошения, которое устанавливается в верхней части секции сразу под боковой тарелкой отвода дистиллята.

Колонное оборудование: пример продукции НБК

Циркулирующий рефлюкс удаляется двумя лотками. Напротив, орошение в вакуумных колоннах также, как правило, циркуляционного типа, и для уменьшения потерь образующихся нефтепродуктов через верх колонны в таком оборудовании используется от 3 до 4 тарелок.

Вакуумное оборудование: бустерные насосы

Для создания вакуума используется барометрический конденсатор в сочетании с двух- или трехступенчатыми эжекторами. Две ступени используются для создания вакуума глубиной 6,7 кПа и три ступени для создания глубины от 6,7 до 13,3 кПа.

Между ступенями устанавливаются конденсаторы, которые конденсируют рабочий пар, уходящий с предыдущей ступени, а также охлаждают выхлопные газы. В последнее время вместо барометрического конденсатора широко применяются поверхностные конденсаторы, позволяющие не только создать в колонне больший вакуум, но и избавить предприятие от колоссального количества загрязненных стоков, особенно при работе с серой и маслами с высокое содержание серы.

Как и в холодильниках и конденсаторных холодильниках, чаще всего практикуется использование воздухоохладителей AVO. Их использование позволяет снизить расход воды, снизить первоначальные затраты на строительство систем водоснабжения и канализации, а также очистных сооружений. Кроме того, снижаются эксплуатационные расходы.

Заводы первичной переработки обычно в высокой степени автоматизированы. Например, автоматические анализаторы качественных характеристик используются на таком заводском оборудовании, которое, как говорится, работает «на потоке».

Они позволяют определить:

• содержание солей и воды в нефтяном сырье;
• температура вспышки таких продуктов, как авиационный керосин, газойль и нефтяные дистилляты;
• температура кипения 90% пробы светлых нефтепродуктов;
• значение вязкости для нефтесодержащих фракций;
• содержание нефтепродуктов в промышленных стоках.

Некоторые из этих анализаторов качества включены в общие схемы автоматического управления. Эта регулировка позволяет, например, в автоматическом режиме регулировать подачу водяного пара в нижнюю часть отпарной колонны в соответствии с температурой вспышки газойлей, которая также определяется автоматически с помощью анализатора соответствующего типа включены в систему.

Для непрерывного автоматического определения и регистрации состава газовых потоков обычно используются хроматографы.

Федеральные нормы и правила (ФНП) химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств

Требования к безопасности опасных производств, в том числе нефтеперерабатывающих заводов, регулируются Федеральным законом от 25.07.2012 г. 116 «О промышленной безопасности производственных предприятий». На основании нормативного акта Ростехнадзором разработаны правила промышленной безопасности ПБ 09-563-03. Эти правила предназначены для дополнения существующих норм взрывозащиты.

Правила промышленной безопасности (ПБ) и эксплуатации нефтеперерабатывающих производств

На всех действующих производствах вводятся технические регламенты, в которых прописываются рабочие операции с учетом температурного режима оборудования, последовательности технологического процесса.

Оборудование проверяется ежедневно с указанной периодичностью:

• электроприборы, арматура, трубы для отгонки продукта, защитные устройства — каждые 2 часа;
• блок сигнализации, аварийной защиты, связи, контроля и управления — каждые 24 часа;
• системы вентиляции — перед каждой сменой;
• системы пожаротушения — каждые 30 дней.

План аварийной локализации предоставляется для каждого блока, подвергающегося наибольшей опасности. Документ должен содержать меры по предотвращению несчастных случаев, локализации повреждений в аварийной ситуации и предотвращению несчастных случаев среди персонала. В компании должна быть система аварийного оповещения.

Отдельные пункты правил касаются сброса и хранения газов. Вещества из устройств с потенциально опасной атмосферой передаются в факельные системы для сжигания. Неопасные выхлопные газы и пары проходят через выхлопные трубы на высоте не менее 5 метров от самого высокого сооружения в радиусе 15 метров.

Первый запуск оборудования осуществляется по приказу руководства, содержащему дату запуска, список ответственных сотрудников и необходимые мероприятия.

Перед вводом в эксплуатацию проверяются все системы, включенные в процесс, оборудование продувается инертным газом с контролем содержания легковоспламеняющихся веществ после процедуры.

Операции с опасными веществами выполняются только с использованием герметичного оборудования. Ручное введение реагентов категорически запрещено.

Оборудование современного нефтеперерабатывающего завода состоит из большого количества различных аппаратов, машин, механизмов, контрольно-измерительных приборов и т.д. Этот курс касается только оборудования и конструкций, которые являются частью технологических систем и общих систем.

Многообразие типов, типов и конструкций технологического оборудования, а также разные способы использования одного и того же оборудования в различных технологических установках значительно затрудняют разработку единой классификации.

При изучении устройств целесообразно придерживаться классификации основного и вспомогательного оборудования, а именно:

Пожарные обогреватели. К ним относятся приборы с открытым огнем с подогревом. В современных установках устройства этой группы практически не используются. Они встречаются на старых технологических установках.

Трубчатые нагреватели (печи) различных технологических агрегатов. Они различаются конструкцией и тепловой мощностью.

Печи под давлением. К ним относятся генераторы инертного газа, печи для нагрева воздуха, печи специального назначения (для сжигания вредных сред и т.д.).

Теплообменники. В эту группу входят горизонтальные и вертикальные кожухотрубные теплообменники (или конденсаторы) различного исполнения: жестяные (Т-1), с компенсаторами на корпусе (ТЛ), с плавающей головкой (ТП), с трубками (ТУ); теплообменники высокого давления для производства искусственного жидкого топлива; теплообменники типа «труба в трубе» (с гладкими и оребренными трубками); ребойлеры с паровой камерой; кристаллизаторы труба в трубе, кожухотрубные кристаллизаторы; воздушные конденсаторы завесного типа (горизонтальные и вертикальные) с принудительной подачей охлаждающего воздуха; Погружные секционные и аккумуляторные конденсаторы-холодильники.

Реакторы, регенераторы, контакторы. Они представляют собой группу камер установок крекинга, реакторов и регенераторов различных каталитических процессов со стационарным или движущимся катализатором (сфера, порошок, микросферы и псевдоожиженный слой): ступенчатые противоточные реакторы и регенераторы; коксовые реакторы и нагреватели для пылевидных и контактных коксовых печей; реакционные колонны установок искусственного жидкого топлива; вертикальные и горизонтальные контакторы установок алкилирования и сернокислотной очистки.

Основные аппараты фракционирования К ним относятся ректификационные колонны, работающие под давлением, атмосферные и вакуумные колонны, колонны для разделения газов (бутан, пропан, этан).

Вертикальные колонны и устройства различного назначения: испарители, газогенераторы, поглотители, десорберы, стабилизационные и экстракционные колонны, очистные башни.

Фильтры: фильтр-прессы, вакуум-фильтры и др.

Вспомогательные устройства — ресиверы газов и жидкостей (вертикальные и горизонтальные), группы, сепараторы воды и грязи, отстойники, смесители, смесители, воздухонагреватели.

Резервуары под давлением: шаровые цистерны, горизонтальные и вертикальные емкости для сжиженного углеводородного газа и легкого бензина.

Трубопроводы из углеродистых и легированных сталей для технологических процессов, нефтепереработки и нефтехимии.

Факторы размещения нефтеперерабатывающих производств

Изначально НПЗ в основном располагались в местах добычи нефти с учетом маршрутов сбыта. Транспортировать и хранить сырую нефть сейчас намного выгоднее, чем готовую продукцию. Кроме того, удаленность от мест добычи позволяет получать сырье из нескольких источников.

Современные проектные организации учитывают следующие факторы:

• близость к зоне потребления;
• спрос на отдельные виды продукции;
• наличие автомобильной дороги, по которой транспортируется сырье или светлые нефтепродукты;
• удобство других транспортных маршрутов.