ЭЛЕКТРООБЕССОЛИВАЮЩАЯ УСТАНОВКА
ELECTRICAL DESALTING UNIT

Изобретение относится к устройствам для подготовки нефти к переработке на нефтеперерабатывающем заводе и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известна электрообессоливающая установка [Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа. Под ред. Б.И. Бондаренко. М.: РГУ, 2003 г., с.16], которая состоит из насосов подачи сырой нефти, раствора щелочи, пресной воды, циркуляции дренажной воды второй ступени, циркуляции нефтяного отстоя, теплообменников сырая нефть/теплоноситель, пресная вода/водяной пар, двух электродегидраторов, емкости-отстойника, инжекторного смесителя нагретой сырой нефти с дренажной водой второй ступени, трубопроводов подачи сырой нефти, деэмульгатора, раствора щелочи и пресной воды, вывода подготовленной нефти и соленой воды, а также технологических трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры.
Недостатками известной установки являются: расходование тепла для нагрева нефти теплоносителем и пресной воды паром, высокий расход пресной воды (до 10% мас. на нефть), а также большое количество насосов и высокое давление электрообессоливания и обезвоживания, что приводит к высокому потреблению электроэнергии на подачу и перекачку продуктов и к большой металлоемкости оборудования.
Наиболее близка по технической сущности к заявляемому изобретению электрообессоливающая установка, позволяющая осуществлять рециркуляцию дренажной воды каждого электродегидратора [Левченко Д.Н. и др. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях. - М.: Химия, 1985, с.110, 114], которая включает насосы подачи сырой нефти, пресной воды, раствора деэмульгатора, теплообменники подогрева сырой нефти и пресной воды, по меньшей мере два электродегидратора, а также емкости-отстойники (сепараторы) и насосы циркуляции дренажной воды по числу электродегидраторов, линии подачи сырой нефти, пресной воды и раствора деэмульгатора, вывода подготовленной нефти и соленой воды, а также технологические линии и запорно-регулирующую арматуру.
Недостатками известной установки являются: высокая металлоемкость оборудования из-за высокого давления, требуемого для предотвращения газовыделения в электродегидраторах, использования большого количества емкостей-отстойников (сепараторов) и насосов, а также повышенный расход электроэнергии, пресной воды и образование больших объемов водных стоков. Кроме того, известная установка при подготовке нефти, насыщенной растворенным воздухом (при доставке на НПЗ автомобильным, железнодорожным или водным транспортом), не позволяет удалять кислород из нефти из-за отсутствия соответствующего оборудования, что приводит к коррозии технологического оборудования установок НПЗ.
Задачей изобретения является снижение металлоемкости оборудования, сокращение потребления электроэнергии, уменьшение расхода пресной воды и количества водных стоков, удаление растворенного кислорода при подготовке нефти.
При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:
- снижение металлоемкости оборудования за счет снижения давления подготовки нефти, сокращения количества сепараторов и насосов,
- сокращение потребления электроэнергии оборудования за счет снижения давления подготовки нефти и уменьшения количества насосов,
- снижение расхода пресной воды и количества водных стоков за счет дополнительной промывки дренажной водой первой ступени сырой нефти в процессе ее нагрева,
- удаление кислорода, растворенного в нефти, за счет оснащения установки дегазатором.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной электрообессоливающей установке, которая включает по меньшей мере два электродегидратора, сепаратор, теплообменники нагрева сырой нефти и пресной воды, насосы сырой нефти, пресной воды, раствора деэмульгатора и щелочи с линиями их подачи, линии вывода подготовленной нефти и соленой воды, а также технологические линии и запорно-регулирующую арматуру, особенность заключается в том, что на линии подачи сырой нефти дополнительно установлен дегазатор, в качестве которого используют, например, трехфазный сепаратор с предвключенным гидроциклонным элементом, оснащенный линиями вывода отдува дегазации, соленой воды и линией вывода дегазированной нефти, которая разделена на две линии, при этом на первой линии установлены рекуперационные теплообменники по числу продуктов переработки нефти, представляющих собой легковоспламеняемые жидкости, которые оснащены линиями вывода нагретой сырой нефти, а также линиями ввода охлаждаемых и вывода охлажденных продуктов переработки нефти, а на второй линии смонтирован струйный насос, соединенный с первым электродегидратором линией подачи балансовой дренажной воды и оснащенный линией подачи полученной смеси в рекуперационные теплообменники по числу продуктов переработки нефти, представляющих собой горючие жидкости, которые оснащены линиями вывода нагретой смеси сырой нефти с дренажной водой, а также линиями ввода охлаждаемых и вывода охлажденных продуктов переработки нефти, линии вывода нагретой сырой нефти и нагретой смеси сырой нефти с дренажной водой соединены в линию подачи водонефтяной смеси в сепаратор, например гравитационный сепаратор полного заполнения с блоком коалесцирующих элементов, оснащенный линией вывода соленой воды и линией вывода частично обессоленной нефти в первый электродегидратор, электродегидраторы оснащены линиями вывода дренажной воды, разделенными на линии подачи циркулирующей и балансовой дренажной воды, и линиями ввода частично обессоленной нефти, на которых установлены струйные насосы, оснащенные линиями подачи циркулирующей дренажной воды, и, кроме последнего электродегидратора, струйные насосы, оснащенные линией подачи балансовой дренажной воды из следующего электродегидратора, а линия подачи циркулирующей дренажной воды последнего электродегидратора соединена с линией подачи пресной воды.
Электрообессоливающая установка по прототипу не предусматривает подачи раствора щелочи, что не позволяет подготавливать на ней, например, нефть с высоким содержанием кислых компонентов, в связи с чем ее целесообразно дополнительно оснастить насосом раствора щелочи, соединенным линиями его подачи в линии подачи дегазированной нефти и в линии ввода частично обессоленной нефти в электродегидраторы.
Установка дегазатора на линии подачи сырой нефти позволяет уменьшить давление ее насыщенных паров, что позволяет снизить давление подготовки нефти, за счет чего сократить расход электроэнергии на подачу сырой нефти и уменьшить металлоемкость оборудования, и, кроме того, позволяет удалить из нефти растворенный кислород, что существенно снижает скорость коррозии оборудования на последующих технологических переделах НПЗ.
Разделение линии вывода дегазированной нефти на две линии, на первой из которых установлены теплообменники по числу продуктов переработки нефти, представляющих собой легковоспламеняемые жидкости, позволяет рекуперировать тепло последних и охладить их дегазированной нефтью, имеющей невысокую температуру (около 20°С) до температуры транспортировки, например, в товарный резервуарный парк, без использования водяных холодильников или аппаратов воздушного охлаждения, что снижает металлоемкость оборудования НПЗ в целом.
Установка на второй линии вывода дегазированной нефти струйного насоса, соединенного с первым электродегидратором линией подачи балансовой дренажной воды, позволяет смешать без применения механического насоса дегазированную нефть с балансовой дренажной водой, имеющей меньшую соленость, чем пластовая вода, эмульгированная в дегазированной нефти, за счет чего сократить потребление электроэнергии и уменьшить металлоемкость оборудования. При этом температура полученной смеси повышается из-за повышенной температуры балансовой дренажной воды, что не позволяет использовать полученную смесь для рекуперативного охлаждения продуктов, относящихся к легковоспламеняемым жидкостям, до температуры их транспортировки (30-35°С).
Дополнительная промывка нефти при этом осуществляется с использованием существующих теплообменников и технологических трубопроводов в качестве смесительных и промывных устройств и не требует использования дополнительного оборудования, что позволяет уменьшить расход пресной воды.
Установка на второй линии вывода дегазированной нефти теплообменников по числу продуктов переработки нефти, представляющих собой горючие жидкости, позволяет рекуперировать из тепло и охладить их до температуры транспортировки, например, в товарный резервуарный парк, с минимальным использованием водяных холодильников или аппаратов воздушного охлаждения, что снижает металлоемкость оборудования НПЗ.
Установка сепаратора на линии подачи смеси нагретой сырой нефти с нагретой смесью сырой нефти с дренажной водой позволяет вывести соленую воду с установки и не требует использования других сепараторов, что снижает число единиц оборудования и его металлоемкость.
Оснащение линий подачи частично обессоленной нефти в электродегидраторы струйными насосами для подачи циркулирующей дренажной воды и для подачи балансовой дренажной воды из электродегидратора следующей ступени позволяет осуществить циркуляцию дренажной воды на каждой ступени без использования механических насосов, за счет чего уменьшить общее число насосов, снизить расход электроэнергии и уменьшить металлоемкость оборудования.
Предлагаемая электрообессоливающая установка состоит из дегазатора 1, рекуперационных теплообменников 2 и 3 нагрева дегазированной нефти продуктами, относящимися к легковоспламеняющимся и к горючим жидкостям соответственно, рекуперационного теплообменника 4 подогрева пресной воды, струйного насоса 5 смешения части дегазированной нефти с балансовой дренажной водой из первого электродегидратора, сепаратора 6, электродегидраторов 7, 8, 9 (на схеме условно показано три электродегидратора), оснащенных струйными насосами 10, 11, 12 подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами 13, 14 подачи балансовой дренажной воды соответственно, а также насосов сырой нефти 15, пресной воды 16, растворов деэмульгатора и щелочи (на схеме условно не показаны).
Установка работает следующим образом.
Сырую нефть (I) насосом 15 подают в дегазатор 1, в качестве которого используют, например, трехфазный сепаратор с предвключенным гидроциклонным устройством, и получают отдув (II) и соленую воду (III), которые выводят с установки, а также дегазированную нефть (IV), которую разделяют на две части, первую часть (V) нагревают в теплообменниках 2 до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения продуктов (VI), относящихся к легковоспламеняемым жидкостям (условно показан один теплообменник и один продукт), например бензинов, до температуры их транспортировки.
Вторую часть дегазированной нефти (VII) с помощью струйного насоса 5 смешивают с балансовой дренажной водой первой ступени (VIII), нагревают в теплообменниках 3 остальными продуктами переработки нефти (IX), например дизельной фракцией и мазутом (условно показан один теплообменник и один продукт), до температуры, обеспечивающей равенство температуры нагретой дегазированной нефти (X) температуре электрообессоливания и обезвоживания.
Нагретые части дегазированной нефти (V) и (VII) смешивают с получением нагретой дегазированной нефти (X), которую направляют в сепаратор 6, где отделяют от соленой воды (XI), которую после охлаждения в рекуперационном теплообменнике 4 пресной водой (XII) выводят с установки (XIII), и получают частично обессоленную нефть (XIV), которую с помощью струйного насоса 10 сначала смешивают с циркулирующей дренажной водой из первого электродегидратора (XV), а затем с помощью струйного насоса 13 смешивают с балансовой дренажной водой из второго электродегидратора (XVI) и направляют в первый электродегидратор 7, из которого выводят дренажную воду (XVII), разделяемую далее на циркулирующую (XV) и балансовую (VIII) дренажную воду, а также выводят частично обессоленную нефть (XVIII), которую направляют во второй электродегидратор 8 после смешения с помощью струйного насоса 11 с циркулирующей дренажной водой из второго электродегидратора (XIX) и с помощью струйного насоса 14 с балансовой дренажной водой из третьего электродегидратора (XX).
Из второго электродегидратора 8 выводят дренажную воду (XXI), разделяемую далее на циркулирующую (XIX) и балансовую (XVI) дренажную воду, а также выводят частично обессоленную нефть (XXII), которую направляют в третий электродегидратор 9 после смешения с помощью струйного насоса 12 со смесью (XXIII) циркулирующей дренажной воды из третьего электродегидратора (XXIV) и нагретой пресной воды (XII), подаваемой насосом 16. Из электродегидратора 9 выводят подготовленную нефть (XXV) и дренажную воду (XXVI), разделяемую далее на циркулирующую (XXIV) и балансовую (XX) дренажную воду. Насосы и линии подачи растворов деэмульгатора и щелочи на схеме условно не показаны.
3
3
Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером. Смесь западносибирских нефтей с плотностью 859 кг/м и вязкостью 16 сСт при 20°C, содержащую 21 мг/л растворенного кислорода, дегазируют в трехфазном сепараторе с предвключенным гидроциклоном и получают 2,2 м/т отдува, 0,002 т/т соленой воды и 0,996 т/т дегазированной нефти, содержащей 1,8 мг/л растворенного кислорода, которую разделяют на две части, первую часть в количестве 0,44 т/т нагревают до 122°C за счет охлаждения прямогонной бензиновой фракции. Вторую часть дегазированной нефти в количестве 0,56 т/т смешивают с 0,027 т/т балансовой дренажной воды первой ступени, нагревают дизельной фракцией до 118,5°C, смешивают с первой частью и сепарируют при 1,0 МПа и 120°C с получением 0,028 т/т соленой воды и 0,995 т/т частично обессоленной нефти, которую подвергают трехступенчатому электродегидрированию, смешивая на каждой ступени с 0,05 т/т циркулирующей дренажной воды и с балансовой дренажной водой со следующей ступени электродегидрирования. На третью ступень подают 0,025 т/т нагретой пресной воды и выводят с нее 0,993 т/т подготовленной нефти.
При этом расчетное потребление электроэнергии составило 0,76 кВтч/т, расход пресной воды - 0,025 т/т, содержание кислорода в подготовленной нефти - 1,8 мг/л.
В условиях прототипа для подготовки нефти при 120°C потребовалось поддержание давления 1,4 МПа, потребление электроэнергии составило 1,27 кВтч/т, расход пресной воды - 0,045 т/т, содержание кислорода в подготовленной нефти - 22 мг/л.
Кроме того, за счет снижения давления подготовки нефти с 1,4 МПа до 1,0 МПа и соответствующего уменьшения веса сепараторов и электродегидраторов, сокращения количества отстойников и исключения использования насосов циркуляции дренажной воды достигается снижение металлоемкости оборудования.
Таким образом, предлагаемая электрообессоливающая установка позволяет снизить металлоемкость оборудования, сократить потребления электроэнергии, уменьшить расход пресной воды и удалить из нефти растворенный кислород. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.