Исследование технологического процесса модернизации колонны деэтанизации установки с целью увеличения отбора целевых компонентов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

Исследование технологического процесса модернизации колонны деэтанизации установки с целью увеличения отбора целевых компонентов

Василевская С.П.

Колыченков Д.В.

Рассмотрены вопросы модернизации колонны деэтанизации установки получения гелия, этановой фракции и широкой фракции углеводородов (ШФЛУ) из природного газа.

Значительная часть добываемого в России природного газа (около 60 % от общего объема добычи) является этаносодержащим газом. В мировой практике считается эффективным перерабатывать природный газ с содержанием этана 3 % и выше. Гелиевый завод является одним из пяти газоперерабатывающих предприятий в России, которые могут получать этановую фракцию. колонна деэтанизация добывающий гелий

Этан применяется в производстве этилена, а этилен в производстве полиэтилена, окиси этилена и поливинилхлорида. Также продукцией гелиевого завода является: товарный газ, гелий, этановая фракция, ШФЛУ, пропан технический, бутан технический, пентан-гексановая фракция.

Исключительно-важное значение в ООО «Газпром добыча Оренбург» придается развитию и поддержанию действующих мощностей в высоконадежном эксплуатационном состоянии, техническому перевооружению и реконструкции объектов по всей технологической цепочке - от скважины до потребителя.

Вопросы контроля технического состояния и обеспечения безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов, на таком уникальном, и технически сложном объекте как Гелиевый завод приобретают все большее значение. Металл оборудования подвержен старению, воздействию коррозии, возникновению дефектов и разрушению. Этому способствуют высокие и низкие температуры (от -270 оС до +430оС), циклические нагрузки, высокие давления (до 50,0 МПа), движения потоков и агрессивность рабочих сред. Оборудование для дальнейшей безопасной эксплуатации нуждается в постоянном систематическом контроле, диагностировании для предотвращения аварийных ситуаций и обеспечения безопасной эксплуатации. Целью экспертного технического диагностирования является получение информации о реальном техническом состоянии оборудования, для обоснованного прогнозирования их дальнейшей работоспособности.

Всего на Гелиевом заводе эксплуатируется 1315 сосудов, работающих под давлением, 1915 ППК, 413,5 км технологических трубопроводов разного диаметра и различного назначения, 276 единиц насосно-компрессорного оборудования. Оборудование исключительно отечественное. Большая часть оборудования и трубопроводов эксплуатируются уже в течение достаточно продолжительного периода времени - с 1977 года.

Эксплуатационные качества оборудования можно восстанавливать путём своевременно и правильно проведённых ремонтов. Изучение изменения эксплуатационных параметров оборудования в зависимости от продолжительности его работы имеет важное значение для определения сроков службы узлов оборудования и установления сроков ремонта.

Главным содержанием научно-технической политики ООО «Газпром добыча Оренбург» является ориентация на интенсивные технологии и оборудование, обеспечивающие высокую экономическую эффективность, ресурсосбережения, надёжность и экологическую безопасность объектов.

Необходимость обеспечения надёжной работы добывающих, транспортных и перерабатывающих объектов ООО «Газпром добыча Оренбург» в условиях старения оборудования и трубопроводов при жёстко ограниченных финансовых и материальных ресурсов заставляет уделять всё большее внимание развитию систем диагностического и технического обслуживания.

В химических производствах достаточно высокая степень разделении однородных жидких смесей на компоненты может быть достигнута путем ректификации. Сущность этого процесса можно описать следующим образом: нагрев исходную смесь до температуры кипения, получим находящийся в равновесии с жидкостью пар. Отбор и конденсация этого пара дают жидкость, обогащенную НКК. Нагрев эту жидкость до температуры кипения получим пар, конденсация которого дает жидкость с еще большим содержанием НКК, и т. д. Проводя таким образом последовательно ряд процессов испарения жидкости и конденсации паров, можно получить в итоге жидкость (дистиллят), представляющую собой практически чистый НКК.

В простейшем виде процесс многократного испарения можно осуществить в многоступенчатой установке, в которой жидкость, неиспаренная на первой ступени поступает на испарение на вторую, со второй на третью и так далее до получения жидкой и паровой фаз необходимого компонентного состава и концентраций. При достаточно большом числе ступеней таким путем можно получить жидкую или паровую фазу с достаточно высокой концентрацией компонента, которым она обогащается. Однако выход этой фазы будет мал по отношению к ее количеству в исходной смеси. Кроме того, описанные установки отличаются громоздкостью и большими потерями тепла в окружающую среду.

Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых обычно в более компактных аппаратах - ректификационных колоннах.

Рисунок 1 - Внутренний витой кипятильник Т-24 ректификационной
колонны К-5 установки № 31/32 гелиевого завода

Предлагается техническое решение по реконструкции кубовой части колонны деэтанизации К-5 установки У-31/32 получения гелиевого концентрата, этана и ШФЛУ Оренбургского гелиевого завода. Предложенное решение заключается в замене встроенного витого кипятильника Т-24 на выносной вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с прямыми трубками и линзовым компенсатором температурных напряжений на корпусе.

Необходимость замены встроенного кипятильника обуславливается тем, что в результате длительного срока эксплуатации колонны увеличилось число случаев появления трещин и как следствие разгерметизации трубного пространства теплообменника в зоне соединения теплообменных труб со штуцерами кольцевого коллектора. В связи с ограниченностью пространства внутри аппарата, и как следствии затрудненном доступе к негерметичным участкам кипятильника, осуществить качественный ремонт практически невозможно.

Рисунок 2 - Предлагаемая модернизация кубовой колонны К 5

Целью предлагаемой модернизации является повышение безопасности эксплуатации оборудования, сокращение затрат на обслуживание и ремонт теплообменника, обеспечение удобного доступа к кипятильнику.

Модернизация кубовой части колонны К-5 включает:

§ демонтаж из куба колонны встроенного витого кипятильника;

§ реконструкция нижней тарелки колонны в глухую;

§ врезка в куб колонны горизонтального коллектора и вывод его наружу через штуцер;

§ врезка вертикальных труб в приемные карманы нижней тарелки и соединение их с коллектором;

§ врезка штуцера для ввода парожидкостной смеси из кипятильника в колонну.

Для ввода технологических трубопроводов в колонну предлагается использовать точеные штуцера, изготовленные из стали 09Г2С по ГОСТ 19281-89.

Список литературы

1. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. - М.: Недра, 2000. -680с.

2. Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин нефтегазоперерабатывающих заводов. - М.: Машиностроение, Недра, 1996. -301с.

3. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчет процессов и аппаратов нефтегазоперерабатывающей промышленности. Л., Химия, 1974 г.

4. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник - Л.:Машиностоение. 1981г.

5. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчет процессов и аппаратов нефтегазоперерабатывающей промышленности. Л., Химия, 1974 г.

6. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтегазопереработки. Справочник под редакцией Судакова Е.Н. М., Химия, 1979 г.

7. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96).

Размещено на Allbest.ru