Техническая характеристика горизонтальных

подогревателей-деэмульсаторов

Процесс обезвоживания нефти в горизонтальных аппаратах основан на том же принципе, что и в вертикальных: подогрев и разрушение нефтяной эмульсии при прохождении ее через слой горячей воды, при этом направления потоков в процессе промывки также вертикальные. Для этой цели горизонтальная емкость раз­деляется на несколько отсеков (до трех) и нефтяная эмульсия обрабатывается горячей водой последовательно в каждом отсеке. Такая последовательная обработка позволяет разрушать наиболее стойкие эмульсии и в этом отношении горизонтальные подогрева­тели-деэмульсаторы имеют преимущества перед вертикальными. Кроме того, горизонтальные аппараты по тепловой мощности и производительности в несколько раз превосходят вертикальные.

Подогреватель-деэмульсатор Тайфун 1-400 состоит из трех блоков (рис. 4.7); сепарационного (I), техно­логического (II) и блока местной автоматики (на рисунке не по­казан).

В качестве сепарационного блока используется вертикальный сепаратор с гидроциклонной головкой. Технологический блок представляет собой емкость диаметром 2 м и длиной 10 м, уста­навливаемую с помощью опор на металлических санях.

Внутренняя часть технологической емкости при помощи вер­тикальных перегородок разделена на четыре отсека: нагреватель­ный (III), отстойный (IV), нефтесборный (V) и водосборный (VI).

В нагревательном отсеке III размещаются распределитель-маточник 1 и две U-образные жаровые трубы 2 с газовыми горел­ками 3.

В отстойном отсеке IV находятся емкость для реагента 8 и датчик гидростатического давления 10 щелевого расходомера. Измерительная щель 11 расходомера располагается на перего­родке между отстойным и нефтесборным отсеками.

Нефтесборный отсек V отделен от водосборного отсека VI про­дольной перегородкой 14 и оборудуется регулято­ром уровня 12, связанным с линией сбора обезвоженной нефти.

Водосборный отсек VI оборудуется переливной регулируемой трубой 9, с помощью которой, а также регулятора уровня 13 поддерживается необходимый уровень раздела нефть-вода в отстойном отсеке.

На раме технологической емкости устанавливаются дозиро­вочный насос 15 и циркуляционный насос 16. Блок местной автоматики представляет собой комплекс прибо­ров и регуляторов, заключенных в металлический шкаф. Принцип работы установки Тайфун 1-400 состоит в следующем.

Рис. 4.7. Принципиальная технологическая схема горизонтального подогревателя-деэмульсатора типа Тайфун 1-400

Нефтеводогазовая смесь из сборного коллектора поступает в вертикальной гидроциклонный сепаратор I, где жидкая фаза отделяется от газа. Основное количество газа из сепаратора на­правляется в газосборный коллектор, а часть газа, пройдя осу­шитель 17, поступает к горелкам 3 установки.

Водонефтяная эмульсия из сепаратора I по вертикальной трубе направляется вниз в нагревательный отсек III, а отсюда, пройдя распределитель-маточник 1, движется вертикально вверх. В нагревательном отсеке автоматически поддерживается уровень воды выше жаровых труб с помощью поперечной перегородки, разде­ляющей нагревательный и отстойный отсеки. Пройдя через слой горячей воды, нефтяная эмульсия переливается через поперечную перегородку в отстойный отсек, где окончательно отделяется вода. Обезвоженная нефть из отстойного отсека через измерительную щель 11 переливается в нефтесборный отсек, откуда направляется в нефтесборный коллектор и далее в концевые сепараторы.

Отделившаяся вода с низа отстойной секции поступает в пере­ливную трубу 9 и далее в водосборный отсек, откуда направляется на установку подготовки сточных вод.

Деэмульгатор подается при помощи дозировочного насоса 15 непосредственно на прием циркуляционного насоса 16. Цирку­ляционный насос обвязан так, что он может перекачивать горячую отделившуюся от нефти воду с некоторым остаточным содержанием реагента непосредственно в приемный коллектор установки. Та­кая последовательная работа двух насосов позволяет регулиро­вать подачу на установку реагента необходимой концентрации и одновременно создает условия для хорошего перемешивания его с поступающей продукцией.

Подогреватель-деэмульсатор Тайфун 1-400 оснащен контроль­но-измерительными приборами и средствами автоматизации для поддержания заданных параметров технологического режима установки.

Автоматическое регулирование уровня нефти и воды в соот­ветствующих отсеках осуществляется при помощи регуляторов уровня РУМ-17. Положение раздела фаз нефть–вода в отстой­ном отсеке контролируется при помощи регулируемой перелив­ной трубы 9. Для контроля уровня реагента в емкости 8 установлен электронный индикатор уровня. Заданная темпера­тура жидкости в нагревательном отсеке поддерживается с помощью регулятора температуры 4, который изменяет коли­чество газа, поступающего к горелкам топочного устройства. На газовой обвязке горелок предусмотрена установка регулятора давления 6 и запорного клапана 5 для прекращения подачи газа в горелки при аварийных ситуациях.

Количество обезвоженной нефти непрерывно замеряется при помощи расходомера. В качестве датчика используется датчик гидростатического давления типа ДГД, который посылает непрерывные электрические сигналы, пропор­циональные мгновенному значению объема жидкости, проходя­щей через измерительную щель.

На установке имеется аварийная сигнализация о превышении допустимой температуры в нагревательном отсеке или превыше­нии допустимого давления в технологической емкости. В верх­ней части технологической емкости установлен предохранитель­ный клапан 7.

Управление насосами 15 и 16 в системе подачи реагента также ведется с блока местной автоматики с дублированием управления вручную на самом технологическом блоке.

Установка с подогревателем-деэмульсатором Тайфун 1-1000 аналогична рассмотренной выше установке, но имеет повышенную производительность, что повлияло на габаритные размеры и чи­сло приборов и средств автоматики. В установке Тайфун 1-1000 предусматриваются два нагревательных отсека, размещенных в противоположных концах технологической емкости, а отстойный отсек располагается в средней ее части между нагреватель­ными отсеками. В каждом нагревательном отсеке монтируется по две U-образные жаровые трубы. Нефтяная эмульсия промывается горячей водой последовательно сначала в первом, а затем во вто­ром нагревательном отсеке.

В горизонтальном подогревателе-деэмульсаторе УДО-2М (расшифровывается – установка деэмульсационная огневая второй модификации) в отличие от установки Тай­фун 1-1000 нефтяная эмульсия обрабатывается горячей водой последовательно в трех отсеках: в двух нагревательных (как и на установке Тайфун 1-1000) и затем в отстойном. Такая последо­вательная трехкратная промывка горячей водой позволяет обез­воживать на установке самые стойкие нефтяные эмульсии.

Установка УДО-2М состоит из двух основных блоков: техно­логического и блока КИП и автоматики.

Принципиальная схема технологического блока показана на рис.4.8. Емкость технологического блока (объем ее 100 м³) раз­делена перегородками на три отсека – два нагревательных (I и II) и отстойный (III). В отсеке I смонтирована внутренняя оболочка 2, расположенная концентрично по отношению к технологической емкости. Внутренняя оболочка в нижней части имеет прорези для поступления эмульсии из кольцевого пространства в топочную часть отсека I. Здесь на опорах размещаются две U-образные жа­ровые трубы 3. Нижняя горизонтальная часть жаровой трубы пред­ставляет собой камеру радиации, а верхняя является камерой конвекции. Передняя часть камеры радиации непосредственно у горелок защищается от воздействия пламени обмуровкой из огнеупорного кирпича или керамики.

В перегородку, разделяющую отсеки I и III, а также 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 отсеке I, длины. Камеры радиации и кон­векции здесь располагаются в горизонтальной плоскости.

Рис.4.8. Технологический блок установки УДО-2М: I, II, III – отсеки технологической емкости; IV – переливная камера; 1 – емкость; 2 – оболочка отсека I; 3, 13 – жаровые трубы; 4 – газовый сепаратор отсека I; 5, 18 – штуцеры; 6 – труба перепускная; 7 – распределитель; 8 – коалесцирующая набивка; 9 – гидравлический затвор; 10 – газовый сепаратор отсека III; 11 – дымовая труба; 12 – оболочка отсека II; 14, 15, 16 – перегородки; 17 – щели; 18 – турбореактивная горелка

В нижней части отстойного отсека III установлены шесть труб 7, перфорированных в нижней части. Эти трубы выполняют роль маточников для равномерного распределения эмульсии. Выше маточника может быть загружена коалесцирующая на­бивка.

Между отсеками II и III располагается переливная камера IV с перегородкой 14, имеющей прорези (окна) в верхней части, а в отсеке III устанавливается гидравлический затвор, обеспе­чивающий перепад давления между отсеками 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 отсеков, а в отстойном отсеке – с помощью регу­лятора уровня. Над отсеком III технологической емкости устанавливается небольшой сепаратор 10 – вертикальный цилиндрический сосуд с каплеотбойником, препятствующим уносу капельной жидкости из аппарата.

Технологическая емкость монтируется на специальных метал­лических санях. Для удобства обслуживания контрольно-измери­тельных приборов, предохранительных клапанов, запорной арматуры, смонтированной 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 потока пли 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 17 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 котором она также опускается через кольцевое про­странство между внутренней стенкой емкости и оболочкой. Через щели 17 нефтяная эмульсия поступает внутрь оболочки 12 и про­ходит через слой горячей воды, температура которой на 15 – 20 ⁰С выше, чем в отсеке I.

Вода и нефтяная эмульсия в отсеке II подо­греваются одной жаровой трубой. Из эмульсии отделяется часть воды, которая по переливному устройству сбрасывается в перелив­ную камеру IV. Оставшаяся эмульсия также поступает в перелив­ную камеру IV 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 направляется в концевой сепаратор, а отстоявшаяся вода с низа отсека III через штуцер 18 и регулятор межфазного уровня сбрасывается в дренаж­ную линию.

Отделившийся в результате нагрева эмульсии и снижения да­вления в аппарате газ из верхней части отсека I через сепаратор 4 направляется в отсек II и совместно с выделившимся здесь газом пропускается через гидравлический затвор 9, установленный в от­секе III. Весь газ из верхней части отсека III проходит через се­паратор 10 и далее через регулятор давления поступает в газосборную сеть или к горелкам установки.

Блок КИП и автоматики установки УДО-2М монтируется вплотную к боковой стенке технологической емкости и таким об­разом обеспечивается постоянный обогрев этого блока. Системой автоматизации, в которую входит комплекс приборов и средств автоматизации, предусматривается автоматическое регулирование уровня жидкости в отсеках технологической емкости, регулирование давления и температуры в аппарате.

Для регулирования давления во всех трех отсеках технологи­ческой емкости применяются регуляторы, устанавливаемые на линии выхода газа после сепаратора 10. Для поддержания определенного перепада давления между отсеками II и III применяется гидрозатвор 9. Температуру в отсеках I и II поддерживают с помощью регуляторов путем изменения количества газа, подавае­мого к горелкам. В случае изменения давления и нару­шения установленного режима горения доступ газа к горелкам прекращается предохранительным клапаном ПКВ.

Общей схемой автоматизации предусматривается также автоматическая аварийная сигнализация в случае повышения да­вления или температуры выше допустимых значений.

Важным условием обеспечения нормальной работы техноло­гической емкости является поддержание необходимых уровней раздела фаз во всех отсеках.

Уровни воды в отсеках I и II регулируются с помощью пе­реливных устройств, а в отсеке III – с помощью регулятора межфазного уровня. Сброс выделившейся и от­стоявшейся воды в дренажную линию осуществляется одним регу­лятором, от надежности работы которого зависит под­держание нормального технологического режима во всей уста­новке.

Подогреватель-деэмульсатор УДО-3 отличается от УДО-2М большим объемом технологической емкости (200 м³). В соответствии с этим он имеет большие тепловую мощность и про­изводительность. По технологической схеме и оснащению ее сред­ствами КИП и автоматики установка УДО-3 незначительно отли­чается от установки УДО-2М (рис. 4.9). Технологическая емкость установки разделена на два отсека. Отсек I почти не отличается от соответствующего отсека установки УДО-2М (за исключением размеров жаровых труб и объема). На установке применяются турбореактивные горелки 11 типа ГГТР-С-200 производительно­стью по газу 200 м³/ч. Отсек II выполняет функцию отстойника. В нижней части его монтируются два распределительных коллектора 9, а в верхней части – коллектор (короб) 8 для сбора и отвода обезвоженной нефти. Перепад давления между отсеками I и II поддерживается гидравлическим затвором 6.

В подогревателе-деэмульсаторе УДО-3 нефтяная эмульсия после прохождения через слой горячей воды в отсеке I поступает в распределительные коллекторы 9. Здесь частично отделяется вода и выпускается в нижнюю часть емкости. Оставшаяся нефтя­ная эмульсия через отверстия в верхней части коллектора посту­пает под уголковые распределители 10. Выходя через прорези уголковых распределителей, нефтяная эмульсия проходит слой воды, промывается и отстаивается. Обезвоженная нефть в верх­ней части отсека поступает в собирающий короб и отводится с уста­новки через два разгрузочных клапана.

Рис. 4.9.Технологическая емкость установки УДО-3: I, II – отсеки; 1 – емкость; 2 – оболочка; 3 – жаровая труба; 4 – упорное устройство; 5 – газосборник; 6 – гидравлический затвор; 7 – газовый сепаратор; 8 – сбор­ный короб; 9 – распределительный коллектор; 10 – уголковый распределитель; 11 – горелка

Выделившийся из отсека I газ собирается в газосборнике 5 и, пройдя через столб жидкости в гидравлическом затворе 6, по­ступает в отсек II, откуда через регулятор давления отводится с установки. Отделившаяся вода сбрасывается из отсека II с по­мощью регулятора межфазного уровня РУМ-18.

Для регулирования давления и температуры в технологической емкости имеются те же средства КИП и автоматики, что и в подо­гревателе-деэмульсаторе УДО-2М.

Обслуживание установки сводится к наблюдению за ходом технологического процесса по приборам КИП и автоматики и контролю за состоянием всего оборудования и приборов. Особое внимание во время работы установки следует обратить на поддер­жание нормального рабочего давления в технологической ем­кости, поддержание температуры нагрева нефтяной эмульсии в установленных пределах, давления топочного газа и степени его влажности, содержания воды в товарной нефти, выходящей с установки, и поддержание нормального уровня в отсеках.

Во время работы горелки необходимо контролировать степень нагрева корпуса горелки, наличие смазки в подшипниковом узле, работу подшипникового узла, полноту сгорания газа.