Добыча газа по схеме труба в трубе

Нижнім продуктом  колони К-1 є відбензинена нафта, яка  поступає в піч П-1 двома потоками, де нагрівається до температури і = 320...360 °С. Один потік повертається вниз колони К-1, як гаряча струмена (для підтримання температури низу колони). Другий потік поступає в основну атмосферну колону К-2, тут відбензинена нафта розділяється на декілька продуктів, верхнім продуктом є пари важкого бензину разом з водяними парами і невеликої кількості вуглеводневого газу - ця суміш поступає в холодильник-конденсатор ХК-2, ле частково конденсується і охолоджується, а пізніше направляється в сепаратор С-2, де розділяється на окремі компоненти. Вуглеводневий газ теж направляється в паливну систему або на ГФУ. Важкий бензин поступає на стабілізацію, а вода дренується в каналізацію.

В якості бокових  фракцій в колоні К-2 відбирається гасова і дизельна фракція. Вони поступають в колону К-3 для відпарювання легких фракцій, які повертаються назад в колону К-2. Гасова і дизельна фракція після охолодження

в теплообміннику Т-3, Т-4 і холодильниках виводяться з установки. Тиск в

 

колоні К-2 складає Р_к_₂ ⁼ 0,18...0,2 МПа, температура верха колони 1_в " =155°С,

температура низу колони £

к-2

330.. .360 °С.

Знизу колони К-2 виводиться мазут, який прокачується через трубчату піч П-2 де підігрівається до температури 400...420 °С. Дальше мазут поступає у вакуумну колону К-4. В колоні К-4 створюється вакуум для зменшення розкладу високомолекулярних вуглеводнів. Вакуум в колоні створюється пароежектором ПЕ-1 і складає РВ = 8...10 кПа. В колоні К-4 мазут розділяється на вакуумний газойль, який відбирається збоку колони і гудрон, який виводиться знизу колони. Ці продукти після охолодження в теплообміннику Т- 5 і Т-6 та холодильниках виводиться з установки. Зверху колони К-4 виводяться водяні пари, повітря і продукти розкладу. Далі вони поступають в холодильник конденсатор ХК-3, де частково конденсуються і охолоджуються, а пізніше в сепаратор С-3, де розділяються. Продукти розкладу за своїм фракційним складом відповідають дизельному паливу і тому додаються до фракції дизельного палива.

Для зменшення  температури низу колони К-2 і К-4, а також на їх регулювання передбачена  подача водяної пари. Для зменшення кількості парів у верхній частині колони К-2 і К-4 і відповідно зменшення діаметра колон передбачені одне або два циркуляційні зрошення [10].

4 Будова і робота теплообмінного апарату "труба в трубі"

4.1 Загальний  опис теплообмінних апаратів

теплообміну рідина- Теплообмінним апаратом називають пристрій, в якому одна рідина - гарячий теплоносій, передає теплоту іншій рідині - холодному теплоносію. В якості теплоносіїв в теплообмінних апаратах використовуються різноманітні крапельні і газоподібні рідини в самому широкому діапазоні тисків і температур (наприклад, вода, водяна пара, нафтопродукти, розчини солей, вуглеводневі гази, повітря і інші).

Теплообмінні  апарати можна класифікувати  за наступними ознаками:

• принципом роботи - змішувальні (контактні), поверхневі (регенеративні і рекуперативні);
• технологічним призначенням - повітряні підігрівані, деаератори, парогенератори, пароперегрівачі;
• схемою руху теплоносіїв - прямотічні, протитічні, з перехресним током, комбіновані;
• родом теплоносіїв - водоводяні, пароводяні, водоповітряні, газоповітряні, оливоповітряні;
• родом матеріалу - стальні, чавунні, графітові, скляні, керамічні, свинцеві;
• родом теплообмінних поверхонь - гладкотрубні, ребристі, ошиновані, пластинчасті, спіральні;
• числом ходів теплоносія - одноходові, багатоходові;
• компановкою поверхонь нагріву - труба в трубі, кожухотрубні, без обмежувального корпусу;
• можливістю монтажної зборки - несекційні, секційні;
• періодичністю дії - безперервної дії, періодичної дії.

В регенеративних апаратах гарячий теплоносій віддає свою теплоту акумулюючому пристрою, який в свою чергу періодично віддає теплоту іншій рідині - холодному теплоносію, тобто одна і та ж поверхня нагріву омивається то гарячою, то холодною рідиною.  В змішувальних апаратах передача теплоти від гарячого до холодного теплоносія проходить при безпосередньому контакті обох теплоносіїв, наприклад, в парціальних конденсаторах.  В теплообмінних апаратах рух рідини здійснюється за трьома основними схемами. Якщо напрямок руху гарячого і холодного теплоносіїв співпадають, то такий рух називають прямотоком. Якщо напрямок руху гарячого теплоносія протилежний руху холодного теплоносія, то такий рух називається протитоком. Якщо ж гарячий теплоносій рухається перпендикулярно руху холодного теплоносія то такий рух називається поперечним током [5],

4.2 Опис  та будова теплообмінних апаратів  типу труба в трубі

Апарати теплообміну  типу труба в трубі можна розділити  на два основні види - нерозбірні і розбірні.

Нерозбірними  апаратами є блоки стандартних елементів, сполучених один з одним по кільцевому і трубному простору і зв'язаних загальною опорною металоконструкцією відповідно до проекту замовника.

З'єднання кільцевих  просторів елементів виконується  нероз'ємним за допомогою спеціальних  трійників. Допускається з'єднання за допомогою врізних патрубків. З'єднання трубних просторів елементів виконується або нероз'ємним за допомогою приварних двійників (виконання І), або роз'ємним за допомогою знімних двійників (виконання II).

Нерозбірні  теплообмінники типу труба в трубі призначені для таких умов експлуатації, коли середовище, що проходить в кільцевому просторі, не дає відкладень, що викликають необхідність механічного очищення зовнішньої поверхні теплообмінних труб. Апарати виконання І призначені для умов експлуатації, що не вимагають механічного очищення внутрішньої поверхні теплообмінних труб від забруднень. Апарати виконання II найбільш придатні для умов експлуатації - необхідність регулярного механічного очищення внутрішньої поверхні теплообмінних труб від забруднень.

Різниця температур стінок теплообмінних і кожушаних  труб нерозбірних (жосткотрубних) елементів, що допускається, не повинна перевищувати для елементів з вуглецевої сталі (матеріального виконання МІ) 50 °С, для елементів з хромонікелевої сталі (виконання МЗ) 40 °С.  Розбірні багатопотокові теплообмінники типу труба в трубі, на відміну від однопоточних, призначені для великих витрат робочих середовищ (у разі рідких середовищ від 10 до 200 т/г в трубному просторі і від 10 до 300 т/г - в кільцевому просторі).

Багатопотокові  теплообмінники можуть застосовуватися  для процесів конвективного рідина, газ-газ, рідина-газ, а також для процесів теплообміну з частковою конденсацією або випаровуванням робочих середовищ.

Однопоточні теплообмінники, в яких середовище здійснює чотири ходи по трубному і кільцевому просторах, призначені для процесів конвективного теплообміну. Двохпотокові теплообмінники, в яких середовище здійснює два ходи, можуть, крім того, застосовуватися і для процесів з конденсацією і випаровуванням в трубному і кільцевому просторах.

Апарати однопоточні  по трубному простору і двохпотокові по кільцевому просторі застосовуються в тих випадках, коли у середині теплообмінних труб має місце  конвективний теплообмін, а зовні - процес з конденсацією або випаровуванням. Конструкцією всіх розбірних теплообмінників типу труба в трубі передбачена можливість вільних температурних подовжень теплообмінних труб при обмеженій нагоді температурних подовжень кожушаних труб. Це накладає певні обмеження на перепад температур входу і виходу середовища, що проходить через кільцевий простір.

Перепад для  одного апарату не повинен перевищувати:

• у однопоточних і багатопотокових апаратів розбірних 150 °С;
• у малогабаритних розбірних апаратів при матеріального виконання МІ, М2, М4, М6 - однопоточних по кільцевому простору - 100 °С, двохпотокових - 150 °С;
• у малогабаритних розбірних апаратів при матеріального виконання МЗ - однопоточних по кільцевому простору - 70 °С, двохпотокових - 100 °С.

 

Так само, як елементи нерозбірних апаратів, розбірні теплообмінники типу труба в трубі можуть бути скомпоновані і виготовлені у вигляді блоків. Вимоги і рекомендації по компоновці і постачанню блоків викладені в галузевих стандартах, що визначають конструкцію і основні розміри апаратів. [6]

4.3 Принцип роботи теплообмінника типу труба в трубі

Гарячий теплоносій (дизельне паливо) подається в апарат через патрубок 3. Він проходить через весь апарат по дузі та виходить через патрубок 4. При його русі по теплообміннику холодний теплоносій (нафта) яка поступає через патрубок 1 та протікає по внутрішніх трубах 5 нагрівається. Передача тепла проходить конвективно.

Бензинова фракція  рухається по внутрішніх трубах, нафтова  фракція - по кільцевому зазору між внутрішніми і зовнішніми трубами. Внутрішні труби з'єднуються за допомогою колін, а зовнішні - за допомогою сполучних патрубків. Довжина елементу теплообмінника типа "труба в трубі" зазвичай складає 3-6 м-кодів, діаметр зовнішньої труби - 0,076 - 0,159 м, внутрішньою - 0,057 - 0,108 м . Оскільки перетини внутрішньої труби і кільцевого зазору невеликі, то в цих теплообмінниках досягаються значні швидкості руху теплоносіїв (до 3 м/с), що призводить до збільшення коефіцієнтів теплопередачі і теплових навантажень, уповільнення відкладення накипу і забруднень на стінках труб [11].

Характер зміни  температури рідині, рухаючої вздовж поверхні нагріву, залежить від схеми  її руху. У теплообмінних апаратах застосовуються в І основному  три схеми руху рідин:

• прямоточна, коли гаряча і холодна рідини протікають паралельно;
• протиточна, коли гаряча і холодна рідини протікають в протилежному один одному напрямі;
• перехресна, коли рідини протікають в перехресному напрямі.

 

5 Параметри  контролю і регулювання на  установці АВТ

Основними параметрами, які регулюють на установці АВТ  є:

У процесі ректифікації в основній атмосферній колоні К-2:

• температура верха колони;
• температура низу колони;
• тиск в колоні;
• температура і витрата сировини;
• рівень залишку в колоні [3],
• температура на тарілках виводу бокових фракцій.

Для трубчатої  печі:

• температура сировини;
• кількість палива поданого для нагріву за с;
• швидкість сировинию [5],

Проведемо більш  наглядно розгляд параметрів регулювання  у ректифікаційній колоні:

1. Температура верха колони

Температура верха  колони впливає на якість і вихід  важкого бензину. При зростанні температури разом із важким бензином випаровується і гас, якість важкого бензину погіршується і його необхідно знову повертати в колону. При зниженні температури не повністю випаровується важкий бензин, продуктивність колони за важким бензином зменшується. Температура верха колони регулюється кількістю гострого зрошення, яке подається на першу тарілку колони.

2. Температура низу колони

Температура низу колони впливає на якість і вихід  мазуту. При підвищені температури  низу колони частково випаровується і мазут, продуктивність  колони за мазутом зменшується. Зниження температури низу колони призводить до неповного випаровування із мазуту дизельного палива та погіршення його якості.

Температура низу колони залежить від природи залишку  і знаходиться в межах 110...420 °С. Вона регулюється кількістю водяної пари яка подається в трубний змійовик або виносний кип'ятильник.

5.5 Тиск  в колоні

Тиск в колоні впливає на випаровування компонентів. Зниження тиску прискорює випаровування, а збільшення тиску погіршує випаровування компонентів. При збільшенні тиску в колоні при незмінній температурі неповністю з рідини випаровується важкий бензин і продуктивність колони за важким бензином зменшується, при цьому якість гасу погіршується. При і зменшенні тиску в колоні разом із важким бензином з рідини випаровується і гас, в результаті чого якість важкого бензину погіршується, а вихід гасу зменшується. Тиск в колоні регулюється автоматично клапаном, який встановлюється на виході з сепаратора С-1.

5.4 Температура  і витрата сировини

Температура і  витрата сировини впливають на температурний  режим в колоні і відповідно на вихід та якість продуктів. Підвищення температури сировини призводить до зростання температури в колоні, одержання неякісного важкого бензину  і зменшення виходу мазуту. І навпаки, зменшення температури сировини призводить до неповного відбору важкого бензину і одержання неякісного мазуту.

Зменшення витрати  сировини призводить до збільшення температури  в колоні і відповідно одержання  неякісного важкого бензину і зменшення виходу мазуту. Температура входу сировини в колону регулюється кількістю водяної пари яка подається в теплообмінник Т-1 або, при високих значення температури в колонах, кількістю палива яке подається в трубчату піч. Витрата