Модернизация системы подготовки нефти. Горизонтальный подогреватель-деэмульсатор УДО-2М. Установка деэмульсационная огневая второй модификации-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

В данном дипломном проекте рассмотрена модернизация системы подготовки нефти. Цель изобретения улучшение работы деэмульсатора, увеличение его срока службы и сокращения затрат на газ.
Это достигнуто внедрением электрического способа обработки нефти. Для достижения данной цели предлагается вместо установки УДО-2М, работающей на газу, использовать электродегидратор, по необходимости, с установкой каплеукрупнителя. Данное мероприятие приведет к сокращению затрат на изготовление деэмульсатора и значительной экономии потребляемого газа.
Выполнены прочностные расчеты элементов крепления и технико-экономический расчет.
В горизонтальном подогревателе-деамульсаторе УДО-2М (расшиф-ровывается - установка деэмульсационная огневая второй модификации) нефтяная эмульсия обрабатывается горячей водой последовательно в трех отсеках: в двух нагревательных и затем в отстойном. Такая последователь-ная трехкратная промывка горячей водой позволяет обезвоживать на установке самые стойкие нефтяные эмульсии.
Установка УДО-2М состоит из двух основных блоков: техно-логического и блока КИП и автоматики.
Емкость технологического блока (объем ее 100 м3) разделена пере-городками на три отсека—два нагревательных (I и II) и отстойный (III). В отсеке I смонтирована внутренняя оболочка 2 расположенная концентрич-но по отношению к технологической емкости. Внутренняя оболочка в нижней части имеет прорези для поступления эмульсии из кольцевого про-странства в топочную часть отсека I. Здесь на опорах размещаются две U-образные шаровые трубы 3. Нижняя горизонтальная часть жаровой тру-бы представляет собой камеру радиации, а верхняя является камерой кон-векции. Передняя часть камеры радиации непосредственно у горелок за-щищается от воздействия пламени обмуровкой из огнеупорного кирпича или керамики.
В перегородку, разделяющую отсеки I и III, а так же в перегородку между отсеками II и III вварены перепускные трубы 6 соединяющие между собой отсеки I и II.
Отсек II технологической емкости отличается от отсека I размерами, размещением внутренней оболочки и числом жаровых труб. В отсеке II размещается одна U-образная жаровая труба меньшей, чем в отсек I, дли-ны. Камеры радиации и конвекции здесь располагаются в горизонтальной плоскости.
В нижней части отстойного отсека III установлены шесть три тубы 7, перфорированных в нижней части. Эти трубы выполняют роль маточни-ков для равномерного распределения эмульсии. Выше маточника может быть загружена коалесцирующая набивка.
Между отсеками II и III располагается переливная камера IV с пере-городкой 14, имеющей окна в верхней части, а в отсеке III устанавливается гидравлический затвор, обеспечивающий перепад давления между отсека-ми I и III, необходимый для подъема уровня жидкости до штуцера 5, по которому обезвоженная нефть выходит из технологической емкости.
Уровень воды в отсеках I и II поддерживается выше жаровых труб с помощью переливных устройств, смонтированных на перегородках этих отсеках, а в отстойном отсеке — с помощью регулятора уровня РУМ-18. Над отсеком III технологической емкости устанавливается небольшой се-паратор – вертикальный цилиндрический сосуд с каплеотбойником, пре-пятствующим уносу капельной жидкости из аппарата.
Технологическая емкость монтируется на специальных металличе-ских санях. Для удобства обслуживания контрольно-измерительных при-боров, предохранительных клапанов, запорной арматуры, смонтирован-ной на верхней части емкости, предусматривается площадка с лестницей. В верхней части емкости монтируются два предохранительных клапана.
Процесс обезвоживания нефти на установке УДО-2М проводится следующим образом. Нефтяная эмульсия после сепаратора-делителя или сепаратора с предварительным сбросом свободной воды поступает сверху в отсек I технологической емкости и по кольцевому пространству стекает в нижнюю часть. Отсюда нефтяная эмульсия через щели поступает внутрь оболочки 2, где проходит через слой горячей воды, нагреваемой двумя жаровыми трубами. Частично разрушенная эмульсия поднимается вверх под оболочкой 2 и по перепускным трубам 6 перетекает в отсек II, в кото-ром она также опускается через кольцевое пространство между внутрен-ней стенкой емкости и оболочкой. Через щели нефтяная эмульсия поступа-ет внутрь оболочки 12 и проходит через слой горячей воды, температура которой на 15-20 градусов выше, чем в отсеке I.
Вода и, следовательно, нефтяная эмульсия в отсеке II подогреваются одной жаровой трубой. Из эмульсии отделяется часть воды, которая по переливному устройству сбрасывается в переливную камеру IV. Оставше-еся эмульсия также поступает в переливную камеру через окна в верхней части перегородки 14,опускается вниз и через распределительные трубы попадает в отстойный отсек III, где пропускается в третий раз через слой горячей воды. Здесь нефть окончательно освобождается от воды и через штуцер 5 в верхней части отсека III направляется в концевой сепаратор, а отстоявшаяся вода с низа отсека III через штуцер 18 сбрасывается в дре-нажную линию.
В аппаратах УДО-2М сброс воды из отсека III проводится при по-мощи регулируемых переливных труб через разгрузочный клапан.
Отделившийся в результате нагрева эмульсии и снижения давления в аппарате газ из верхней части отсека I через сепаратор направляется в от-сек II и совместно с выделившимся здесь газом пропускается через гидрав-лический затвор, установленный в отсеке III. Весь газ из верней части отсе-ка III проходит через сепаратор и далее через регулятор давления посту-пает в газосборную сеть или к горелкам установки.

Благодаря проведенной модернизации, размеры установки уменьшились в 2 раза, что привело к снижению металлоемкости, и транспортабельности.
В ходе проведения данной модернизации конечная стоимость деэмульсатора уменьшилась на 565223 руб. и составила 694777 руб. Снижение потребления газа составляет 153 м3/ч, что приводит к положительному экономическому эффекту этой модернизации на 3406990 руб. в год. Данное мероприятие окупится примерно за 10 месяцев.
5. Техническое предложение

Проведя патентный поиск пришел к выводу, что существует более эффективный способ обезвоживания нефти, нежели термическая обработ-ка.
Таким образом, появляется возможность уменьшить затраты на газ, потребляемого установкой УДО-2М, и уменьшить габариты установки, что позволит сократить металлоемкость конструкции, следовательно и за-траты на ее изготовление
Предлагаю взять за основу авторское свидетельство № 283470, на основании которого, разработать электродегидратор с пористым электро-дом. В зоне гидравлического отстоя установить вертикальные перегород-ки, благодаря которым, эмульсия приобретет направленное движение, уменьшая неблагоприятные возмущения.
Так же для облегчения процесса обезвоживания, предлагаю кон-струкцию каплеукрупнителя в оригинальном исполнении.















6. Деэмульсационная установка

Водонефтяная эмульсия вводится в по трубопроводу и разбрызгива-ется через перфорированную на пористый электрод . За счет избыточного давления, создаваемого при подаче эмульсии в камеру электрообработки, эмульсия перетекает в отстойную часть корпуса. Оптимальный перепад давления поддерживают отводом газа. При прохождении эмульсии через пористый электрод происходит осаждение заряженных глобул воды на пористой поверхности электрода. После этого разрушенная эмульсия по-падает в отстойную часть корпуса, где происходит окончательное разде-ление эмульсии на безводную нефть и воду. Обезвоженная нефть отводится через патрубок вывода, а вода сбрасывается в дренаж.
Для улучшения качества обессоливания нефти подают пресную воду в систему перфорированных труб, расположенных в камере электрообра-ботки над пористым электродом. Благодаря орошению электрода 11 на его пористой поверхности образуются пленки пресной воды, происходит интенсивный массообмен пресной и соленой пластовой воды, чем достига-ется снижение концентрации солей в эмульсионной воде. Целесообразно осуществлять орошение электрода через разбрызгиватели, благодаря че-му массобмен начинается еще в газовой фазе в камере электрообработки.
В зоне гидравлического отстоя установлены вертикальные перего-родки, благодаря которым, эмульсия приобретает направленное движе-ние, уменьшая неблагоприятные возмущения
Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет электрического осаждения воды при протекании эмульсии в отстойную емкость через по-ристый электрод достигается высокая эффективность процесса обезвожи-вания и обессоливания нефти.



7. Каплеукрупнитель.

В мелкодисперсном состоянии нефть сложно разделить на фазы. Приходится увеличивать напряженность, если этого не достаточно то и время обработки, что приводит к понижению производительности.
Экспериментально доказано, что более эффективное разрушение эмульсии происходит в электрическом поле в режиме перемешивания. Причем в зависимости от степени обводненности эмульсии существуют оп-тимальные режимы напряженности и интенсивности перемешивания. С увеличением обводненности эмульсии эффективное число оборотов уменьшается, так же как и напряженность электрического поля.
На основании выше изложенного предлагается следующая конструк-ция. Внешним электродом служит корпус в который поступает эмульсия. Центральный электрод представляет собой вал, на котором крепятся лопа-сти.
Эмульсия поднимаясь к выходному патрубку подвергается електри-ческому и механическому воздействию, при этом уменьшается напряжение бронирующих оболочек и глобулы воды, как и нефти соединяются, увели-чивая размер капель.
Таким образом, если деэмульсионная установка не справляется с процессом разделения эмульсии, предлагается попустить ее через данный каплеукрупнитель, что позволит не снижая производительности подгото-вить нефть к товарному виду.