НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ КОМПЛЕКС

8
Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности и предназначено для переработки (фракционированию углеводородного сырья) сырой нефти до товарных видов топлива; конечным продуктом которого является получение товарных видов топлива: товарный бензин - АИ - 92, 95, 98; товарный керосин - реактивное топливо; товарное дизельное топливо - температура помутнения (-45°С); мазут; гудрон; - легкие фракции: пропанобутановая смесь Cз H с процентным содержанием: пропан 30/40, бутан % 70/60.
На нефтегазодобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях подготовка продукции (нефть из скважин) и доведение ее до товарного вида (товарная сырая нефть) производится с помощью комплекта оборудования состоящего из печи нагрева нефтяной эмульсии, деэмульсатора, отстойник сепаратора, устройства обессоливания и обезвоживания нефти либо горизонтальными установками сепарации нефтяной эмульсии (трехфазными сепараторами типа «хитер-тритер» с добавлением блока обессоливания.
Многоагрегатный комплект оборудования монтируется в точках передачи нефти от нефтепромыслов в транспортные системы. Для этого требуются большие производительные площади, энергораспределительные устройства, трубопроводы, большой штат обслуживающего персонала, и как следствие большие капитальные вложения и эксплутационные расходы.
Известен нефтеперерабатывающий завод по патенту РФ №2347800 от 27.02.2009, МПК C10G 9/00.
Нефтеперерабатывающий завод содержит образующие гидравлическую систему резервуарный парк для приема и хранения сырой нефти, связанный с ним посредством имеющих запорную и/или запорно-регулировочную арматуру с запирающим элементом образующих обвязку технологических трубопроводов, снабженных насосным оборудованием, технологический комплекс установок по очистке и разделению сырой нефти на фракции, получению коммерческих нефтепродуктов, котельную и/или установки и агрегаты по выработке тепловой или электрической и тепловой энергии, соединенные соответственно сетью или сетями трубопроводов с источником холодного и/или горячего водоснабжения и с внутренними и/или внешними потребителями тепловой энергии.
Известна установка фракционирования углеводородного сырья (ПМ №61151 от 27.02.2007), которая содержит линию подвода сырья, несколько ступеней разгонки и линии отвода жидких фракций.
Каждая ступень разгонки включает в себя последовательно соединенные трубопроводами теплообменник печи, испаритель и конденсатор, к которому подключена линия отвода жидкой фракции, включающая в себя последовательно соединенные холодильник, накопительную емкость насос, емкость и выходной насос. К теплообменнику печи первой ступени разгонки подключена линия подвода сырья, включающая в себя теплообменник, насос емкость и входной насос. Нижняя часть испарителя каждой ступени разгонки через куб и насос сообщена с соответствующим теплообменником печи следующей ступени разгонки, нижняя часть испарителя последней ступени разгонки через куб и насос сообщена с последней линией отвода жидкой фракции, которая включает в себя последовательно соединенные холодильник, емкость и выходной насос.
Недостатком установки является высокая энергоемкость, сложность монтирования технологического оборудования, наличие печей, что связано с невозможностью регулирования условий выделения конкретных фракций.
Задачей разработанной полезной модели является создание нефтеперабатывающего комплекса, обеспечивающего надежное и эффективное фракционирование углеводородного сырья (сырой нефти), поступающей из скважины или из емкости хранения сырья.
Техническим результатом от использования нефтеперабатывающего комплекса является повышение эффективности нефтепромысла, поскольку углеводородное сырье (нефтяная эмульсия) из скважин на прямотоке разделяется на составные компоненты:
- товарная нефть, пригодная для транспортирования, товарный очищенный газ, товарный попутный газ;
- подтоварная вода, используемая на месторождении;
- возможность перерабатывать углеводородное сырье (сырую нефть) на месторождении до товарного топлива бензин АИ-95; керосин - реактивное топливо; дизельное топливо ПБС.
Нефтеперерабатывающий комплекс содержит линию подвода углеводородного сырья, несколько ступеней разгонки (фракционирования) и линии отвода жидких фракций.
Линия подвода углеводородного сырья включает промежуточную емкость для нагретого сырья, гидравлически связанную с магистралью переработки сырья, которая включает трехступенчатую установку, содержащую установку для очистки от механически примесей, установку для обессоливания сырья, установку для обезвоживания сырья, подключенную к термоэлектрической тепловой машине, которая подключена к газоразделителю для выделения легких фракций, конденсатору для предварительного охлаждения сырья, холодильной машине для сжижения легких фракций и емкостью для хранения сжиженного газа. Последующая ступень разгонки углеводородного сырья включает термоэлектрическую тепловую машину для последующей тепловой обработки сырья, газоразделитель для выделения бензольной фракции, конденсатор предварительного охлаждения, термоэлектрическую холодильную машину для конденсации бензола и емкость для хранения бензола. Последующая ступень разгонки включает термоэлектрическую тепловую машину для тепловой обработки сырья, газоразделитель для выделения бензиновой фракции, конденсатор предварительного охлаждения бензиновой фракции, термоэлектрическую холодильную машину для конденсации бензиновой фракции, термоэлектрическую установку смешения и получения товарного топлива, емкость для хранения товарного бензина. Последующая ступень включает термоэлектрическую тепловую машину для тепловой обработки углеводородного сырья, газоразделитель для выделения керосиновой фракции, конденсатор, термоэлектрическую холодильную машину для конденсации керосиновой фракции, термоэлектрическую установку смешения для получения товарного реактивного топлива, Последующая ступень включает термоэлектрическую тепловую машину для последующей тепловой обработки сырья, газоразделитель для выделения дизельной фракции, конденсатор, термоэлектрическую холодильную машину для конденсации дизельной фракции, установку смешения для получения товарного дизельного топлива, при этом установки смешения бензиновой, керосиновой и дизельной фракций гидравлически связаны с магистралью подачи присадки оксигената для получения товарного бензина, реактивного топлива и дизельного топлива..
Термоэлектрические тепловые машины и холодильные машины выполнены с использованием термоэлектрических элементов Пелтье.
2
4
Предлагаемый технологический комплекс выполнен как единое технологическое устройство и обеспечивает фракционирование (разделение) нефтяной эмульсии поступающей из скважины на составные компоненты при очистке от серосодержащих соединений (обессеривание) и разделении (тепловая обработка) сырой нефти на легкие фракции: углеводородный газ C; C3J-C4; n-C; J-C5-11-C4; бензиновая фракция (105-180°С) диапазон температур выделяемых фракций; керосиновая фракция (121-315°С); дизельная фракция (180-280°С); мазут (260-360°С); гудрон (500-650°С).
Система технологических устройств переработки (фракционирования) нефти на прямотоке содержит промежуточную емкость хранения сырья (нефти) с магистралью термостатирования сырья включающую, закрепленную арматуру, насосы, температурные датчики, датчик давления, термоэлектрические тепловые машины для поддержания постоянной температуры сырья.
Нефтеперерабатывающий комплекс может быть выполнен в контейнерном исполнении в виде отдельно смонтированных и связанных между собой устройств с выделенным центральным пультом автоматического управления технологическим комплексом.
Нефтеперерабатывающий технологический комплекс сохраняет работоспособность при температуре окружающей среды от -60°С до 60°С.
Контейнерное исполнение технологического комплекса позволяет проводить:
1. Установку, монтаж, пуско-наладку непосредственно на скважине с получением товарной продукции с последующей транспортировкой по трубопроводу к месту хранения и реализации готовой продукции.
2. Предварительный нагрев сырой нефти до необходимой температуры позволяет транспортировать нефть по трубопроводу до мест хранения и переработки.
В основу используемого в технологическом комплексе оборудования для фракционирования (тепловой обработки) сырой нефти - охлаждение, нагрев, термостатирование положен принцип термоэлектрического эффекта Пельтье, исключающий применение:
- в режим нагрева - жидкого, твердого и газообразного видов углеводородного топлива;
- в режиме охлаждения и термостатирования хлоруглеродов (фреонов, аммиака).
В качестве нагревательного элемента и хладагента используется полупроводниковый высокотемпературный материал, не наносящий вред окружающей природной среде, здоровью и генетическому фонду человека.
Добавкой к бензиновой, керосиновой и дизельной фракциям является органическая добавка - оксигенат, получаемая в установке смешения на основе цитановых масел, спиртов (этиловый, метиловый, бутиловый и т.д.) и воды насыщенной кислородом.
Назначение оксигената - повышение октанового числа и цитанового индекса, выделенных фракций из сырой нефти позволяет получить на прямотоке товарные виды топлива (бензин, керосин, дизельное топливо), приспособленных к различным климатическим условиям: пониженным температурам, условиям жаркого климата и высокогорья.
Гидравлически связанная с установкой смешения магистраль подачи оксигената, содержит емкости хранения компонентов входящих в состав оксигената, емкость хранения оксигената, запорную арматуру, дозирующий насос подачи компонентов, насос подачи оксигента, термоэлектрическую тепловую машину для тепловой обработки компонентов, расходометр для контроля подачи компонента, датчик давления, термоэлектрическую установку смешения компонентов.
На установке смешения, предварительно готовится смесь, для чего дозирующими насосами одновременно подаются компоненты (цитановое мело, спирт, вода) в соответствующих пропорциях. Готовая многокомпонентная смесь - оксигенат (присадка) поступает в емкость хранения.
Технологический комплекс оснащен всеми необходимыми приборами контроля сырья и готовой продукции: хроматографами для контроля сырья и качества готовой продукции; расходомерами для обеспечения рецептурного состав сырья поступающих компонентов; электрозадвижками для своевременного отключения (включения) соосного оборудования..
Применяемое в процессе производства контрольно-измерительное оборудование - хроматографы, расходомеры, контролеры температуры, датчики давления и уровнемеры устанавливаются на измерительных узлах КИПиА, электрически связанных с пультом управления работой нефтеперерабатывающего комплекса..
Используемое в технологическом комплексе насосное оборудование также электрически связано с электроприборами и пультом управления.
На фиг.1 представлена схема нефтеперарабатывающего комплекса где: 1 - емкость промежуточная для хранения нагретого нефтяного сырья, 2 - трубопровод подачи нагретого нефтяного сырья на трехступенчатую установку очистки 3;
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
Трехступенчатая установка по очистке сырья содержит (очистку от механически примесей - первая ступень, обессоливание - вторая ступень, обезвоживание - третья ступень), 4 - конденсаторы для предварительного охлаждения, 5, 5, 5, 5, 5 - термоэлектрические тепловые машины, 6, 6, 6, 6, 6 - газоразделители, (6 - двухступенчатый газоразделитель, где происходит фракционирование из сырой нефти (углеводородное сырье) легких фракций: Сь Сг; С3У-С4; П-С4; 6 двухступенчатый газоразделитель, где происходит выделение из нефтяного сырья бензольной фракции; 6 - двухступенчатый газоразделитель, где происходит выделение из нефтяного сырья бензиновой фракции; 6 - двухступенчатый газоразделитель, где происходит выделение из нефтяного сырья керосиновой фракции; 6 - двухступенчатый газоразделитель, где происходит фракционирование (выделение) дизельной фракции из нефтяного сырья.)
1
2
3
1
2
7, 7, 7, 7 - термоэлектрическая холодильная машина, 8 - вентиляторы, 9 - установка смешения для сконденсированной бензиновой фракции и оксигената (присадка), 9 - установка смешения для сконденсированной керосиновой фракции и оксигената (присадка) 9 - установка смешения для сконденсированной дизельной фракции и оксигената.
Промежуточная емкость хранения пропан-бутановой смеси - ПБС, промежуточную емкость для выделения бензола - Б, емкость хранения готовой продукции (Готовое топливо АИ-95; 98) - АИ, емкость хранения готовой продукции реактивного топлива - керасина - К
Емкость хранения готовой продукции дизельного топлива - ДТ.
Принцип работы технологического комплекса.
Предварительно нагретое до 40°С углеводородное сырье из емкости (1) по трубопроводу (2) насосом передается на трехступенчатую установку очистки нефтяного сырья (3), где происходит очистка от механически примесей - первая ступень, обессоливание - вторая ступень, обезвоживание - третья ступень. Очищенная сырье насосом подается в термоэлектрическую тепловую машину (5) (ТТМ).
В ТТМ (5) поступившее сырье нагревается до температуры 81°С. Нагретая до 81°С парожидкостное сырье по трубопроводу подается в двухступенчатый газоразделитель (6) с конденсатором (4), где происходит фракционирование из углеводородного сырья легких фракций: Сь Сг; С3У-С4; П-С4. Выделенные легкие фракции по трубопроводу подаются в термоэлектрическую холодильную машину (7), где при температуре (-24°С) происходит сжижение легких фракций С\-С4. Сжиженный (охлажденный) газ при остаточном давлении 1,09 ATM самовсасывающим насосом по трубопроводу подается в промежуточную емкость (емкость хранения) пропан бутановой смеси ПБС, которая далее направляется на теплоэлектрогенератор ТЭГ (не показано).
Процентное содержание легких фракций обеспечивает бесперебойную работу ТЭГ, который вырабатывает электрическую и тепловую энергию достаточную для выполнения всего комплекса работ на объекте.
1
1
1
Далее на второй ступени разгонки углеводородное сырье подается на многоступенчатую термоэлектрическую тепловую машину 5 и двухступенчатый газоразделитель 6, конденсатор 4 для предварительного охлаждения и термоэлектрическую холодильную машину 7, где происходит выделение бензола, направляемого в промежуточную емкость хранения бензола Б.
1
2
2
2
Далее углеводородное сырье из газоразделителя (6) подается на следующую ступень разгонки по трубопроводу насосом в многоступенчатую термоэлектрическую тепловую машину (5), где нагревается до температуры 180°С. Нагретое сырье поступает в двухступенчатый газоразделитель (6), где происходит выделение из нефтяного сырья бензиновой фракции. Выделенная бензиновая фракция из газоразделителя по трубопроводу охлажденная посредством вентилятора 8 подается в термоэлектрическую холодильную машину (7), где происходит конденсация бензиновой фракции. Сконденсированная бензиновая фракция дозирующим насосом подается в установку смешения (9), куда одновременно дозирующим насосом подается оксигенат (присадка). В установке смешения (9) происодит смешение многокомпонентной смеси (реновация смеси). Готовое топливо АИ-95; 98 из установки смешения насосом подается в емкость хранения готовой продукции АИ.
2
3
3
3
3
3
1
1
На следующей ступени разгонки нагретое до 180°С нефтяное сырье по трубопроводу из газоразделителя (6) подается в многоступенчатую термоэлектрическую тепловую машину (5), где нагревается до температуры 260°С. Из термоэлектрической тепловой машины (5) нагретая смесь поступает в двухступенчатый газоразделитель (6), где происходит фракционирование (выделение) керосиновой фракции из нефтяного сырья. Выделенная керосиновая фракция из газоразделителя (6) подается в термоэлектрическую холодильную машину (7), где происходит конденсация керосиновой фракции. Сконденсированная керосиновая фракция из промежуточной емкости дозирующим насосом подается в установку смешения (9), куда одновременно дозирующим насосом подается оксигенат (присадка). В установке смешения (9) происходит смешение многокомпонентной смеси (реновация смеси). Готовое топливо керосин (реактивное топливо) из установки смешения насосом по трубопроводу подается в емкость хранения готовой продукции К для реактивных двигателей ТС-1.
3
4
4
4
4
2
2
Для получения дизельной фракции остывшее углеводородное сырье из газоразделителя (6) насосом по трубопроводу подается в многоступенчатую термоэлектрическую тепловую машину (5), где нагревается до температуры 360°С. Из термоэлектрической машины (5) нагретая нефть поступает в двухступенчатый газоразделитель (6), где происходит выделение из нефтяного сырья дизельной фракции. Выделенная дизельная фракция по трубопроводу подается посредством вентилятора 8 в термоэлектрическую холодильную машину (7), где происходит конденсация дизельной фракции. Дизельная фракция по трубопроводу подается, в установку смешения (9), куда одновременно дозирующим насосом по трубопроводу подается оксигенат (присадка). В установке смешения (9) происходит смешение многокомпонентной смеси (реновация смеси). Готовое дизельное (арктическое) топливо с (температурой застывания - 35°С) насосом по трубопроводу подается в емкость хранения готовой продукции ДТ.
Использование разработанного нефтеперерабатывающего комплекса в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях решает следующие проблемы:
1. Экологическую
- исключение выброса вредных веществ в атмосферу;
- замену фреоновой криогенной техники в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности.
2. Экономическую
- стопроцентная переработка (фракционирование) сырой нефти;
- стопроцентная утилизация (сбор) попутного газа;
- исключение сброса (переработка) газа низкого давления на факел.
- товарная нефть, пригодная для транспортирования;
- товарный очищенный газ (переработка попутного газа);
- подтоварная вода, используемая на месторождении;
- товарный бензин АИ - 95-98;
- товарный керосин;
- товарное дизельное топливо;
3
4
- углеродный газ C2; С; j-C; 11-C4; J-C3-11-C5.
Причем полученное товарное топливо обладает высокой устойчивостью, длительной нерасслаиваемостью, при хранении и контактах с металлическими поверхностями.