Дипломный проект
Федеральное агенство по образованию
Федеральное государственное образовательное учереждение
Среднего профессионального образования
Ухтинский горно-нефтяной колледж
Реконструкция сепаратора блока осушки цеха по переработке газа
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП
РАЗРАБОТАЛ: /Бочкарев А.О./
Руководитель: /Кримчеева Г.Г../
Рецензент:
Консультант по экономике /Салчева С.С./
2011г.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП |
Студент |
Бочкарев А.О |
Руковод. |
Кримчеева Г.Г. |
Реценз. |
СОДЕРЖАНИЕ |
Лит. |
Листов |
УГНК.гр.ПНГ-407 |
Введение________________________________________________________7
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ_______________________________________10
1.1. Общие сведения о заводе______________________________________10
1.2. Характеристика цеха________________________________________10
1.3 Функциональное назначение и конструктивное исполнение
Сепараторов__________________________________________________12
1.4. Характеристика сетчатых сепараторов___________________________14
|
|
1.5. Техническая характеристика сепаратора 103-V1____________________15
Расчетная часть________________________________________________16
Расчет на прочность корпусных деталей _________________________16
Расчет укрепления вырезов в стенке газосепаратора_______________17
1.6.3 Гидравлический расчет газосепаратора________________________18
1.6.4 Расчет сливных труб________________________________________21
1.6.5 Технологический расчет штуцеров______________________________21
1.6.6 Расчет фланца штуцера подвода газа сепаратора__________________22
1.7 Разработка конструкции усовершенствованного узла газового
Сепаратора. Патентные исследования______________________________24
1.7.1 Конструктивное исполнение_________________________________ 24
1.7.2 Расчет сепарационных элементов выполненных из гидрофобного и гидрофильного материалов_______________________________________27
1.8 Монтаж газового сепаратора ____________________________________29
1.9 Ремонт газового сепаратора ____________________________________ 29
2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ___________________________________________ 31
2.1 Назначение детали ____________________________________________31
2.2 Выбор сварочного оборудования_________________________________31
2.2.1 Технологический процесс _____________________________________31
2.2.2 Содержание сварочной операции_______________________________32
2.3 Основные параметры режима ручной дуговой сварки _______________32
2.3.1 Подготовка кромок под сварку _________________________________34
2.3.2 Выбор материала сварки______________________________________ 34
2.3.3 Нормирование сварочной операции____________________________ 34
2.4 Расчет сварного соединения на прочность_________________________39
2.5 Техника безопасности при выполнении сварочных работ____________ 40
2.6 Контроль сварных соединений __________________________________ 40
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА_______________________43
|
|
3.1 Идентификация потенциальных опасностей проектируемого
объекта _________________________________________________________43
3.1.1 Анализ воздействия объекта на условия труда ____________________43
3.1.2 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций_____________________ 44
3.1.3 Анализ воздействия объекта на окружающую среду _______________45
3.2 Мероприятия по обеспечению безопасности и экологичности
проекта _________________________________________________________51
3.2.1 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда _______51
3.2.2 Мероприятия по обеспечению безопасности объекта при чрезвычайных ситуациях _______________________________________________________ 53
3.2.3 Мероприятия по охране окружающей среды ____________________ 55
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ _________________________________________57
4.1 Расчёт экономического эффекта от модернизации сепаратора газа регенерации ____________________________________________________ 57
4.1.1 Цель расчёта ________________________________________________57
4.1.2 База сравнения, метод расчёта _________________________________57
4.1.3 Расчёт эксплуатационных затрат _______________________________58
4.1.4 Расчёт экономических и коммерческих показателей _______________63
Библиографический список ________________________________________69
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП |
Студент |
Бочкарев А.О |
Руковод. |
Кримчеева Г.Г. |
Реценз. |
ВВЕДЕНИЕ |
Лит. |
Листов |
УГНК.гр.ПНГ-407 |
Газопереработка — одна из самых молодых отраслей отечественной газовой промышленности, бурное развитие которой началось в последние годы. Газоперерабатывающие заводы поставляют для народного хозяйства страны сжиженные газы в виде пропан-бутановых фракций или технически чистых индивидуальных углеводородов, газовый и автомобильный бензины, дизельное топливо, элементарную серу, гелий. Сжиженные газы широко применяются в качестве сырья в химической промышленности, используются как моторное топливо, а также как бытовое топливо для газификации населенных пунктов, предприятий, животноводческих ферм.
Основным потребителем сжиженных газов в настоящее время являются нефтехимические производства. Этан, пропан, н -бутан, а также газовый бензин служат сырьем для производства этилена, из которого в свою очередь получают этиловый спирт, глицерин, диэтиленгликоль, ацетальдегид, дихлорэтан, хлористый этил и др. При дальнейшей переработке этих химических продуктов производят лаки, растворители, красители, моющие средства, синтетический каучук и др.
Из этилена вырабатывают также полиэтилен — материал, обладающий многими ценными свойствами: он не подвергается коррозии, химически устойчив, влаго- и газонепроницаем, пластичен, легок. Из полиэтилена изготовляют небьющуюся посуду, облицовочные и упаковочные пленки, баллоны и контейнеры для хранения кислот и щелочей, изоляцию для кабелей и проводов, различную аппаратуру.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
В последнее время освоено производство полипропилена, сходного по свойствам с полиэтиленом, но превосходящего его по многим показателям качества.
Бутан служит сырьем для получения синтетического бутадиенового каучука, изобутан и изопентан необходимы для производства изопренового каучука, близкого по свойствам к натуральному каучуку.
Сжиженные газы являются превосходным моторным топливом – октановые числа их выше, чем бензина. Это позволяет повысить степень сжатия и соответственно мощность, и экономичность двигателей внутреннего сгорания. При работе автотранспорта на сжиженных газах снижается удельный расход масла, уменьшается износ мотора, увеличивается на 100-150% продолжительность межремонтного пробега.
|
|
Сжиженные газы, благодаря способности находиться при нормальных условиях в газообразном состоянии, а при сравнительно небольших избыточных давлениях переходить в жидкое состояние очень удобны для применения в качестве бытового топлива. Они высококалорийны и характеризуются постоянным соотношением углерод: водород; для их транспортирования не требуется сложной трубопроводной сети, их можно доставлять в отдаленные районы в баллонах и специальных цистернах. Так как строительство газопроводов в малых городах и сельских местностях экономически нецелесообразно, газифицирование здесь осуществляется на базе сжиженных газов.
В последние годы расширяется применение сжиженных газов в сельскохозяйственном производстве. Их используют для борьбы с сорняками и сельскохозяйственными вредителями (огневая прополка - культивация),
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
Наша страна обладает большими запасами нефтяного газа. По запасам нефти и нефтяного газа крупнейшими районами в России являются Татарстан, Башкирия, Самарская область, Ставропольский край, а также значительные запасы нефтяного газа выявлены в Тюменской области.
Постоянный рост разведанных запасов нефтяных газов обусловлен непрерывным увеличением добычи нефти и открывает широкие перспективы для развития газоперерабатывающей промышленности. Намечается строительство многих новых и реконструкция действующих газоперерабатывающих заводов.
Перед работниками газоперерабатывающего производства стоят большие задачи. Главные из них:
- вовлечь в переработку максимальное количество газа, добываемого попутно с нефтью. Сократить, а на многих нефтяных месторождениях полностью прекратить сжигание газа в факелах;
|
|
- вовлечь в переработку весь конденсат, добываемый с газом из газоконденсатных месторождений, не допуская потерь, и обеспечить его квалифицированную переработку;
- повысить глубину извлечения целевых компонентов из разведанных запасов природного и нефтяных газов;
- повысить качество выпускаемой продукции, довести его до уровня лучших мировых образцов. Это касается, прежде всего, продукции газоперерабатывающих заводов, используемой в качестве сырья для нефтехимического синтеза;
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
В конечном итоге газоперерабатывающее производство призвано удовлетворить потребности народного хозяйства страны в сжиженных газах и других продуктах газопереработки.[14]
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
В данном дипломном проекте проведен анализ сетчатого газового сепаратора, а также оценка рабочих параметров и основные причины отказа узлов.
На основании расчета и выбора основных рабочих параметров предложена конструкция газосепаратора, основные узлы которого рассчитаны на прочность, а также произведен гидравлический и технологический расчет.
В дипломном проекте, на основании анализа способов повышения производительности предложена конструкция сепаратора с сепарационными элементами, выполненными из гидрофильного и гидрофобного материала, суть которой очистка газа путем фильтрации углеводородной фазы через нижнюю гидрофобную секцию, а водный раствор через верхнюю гидрофильную.
В специальной части дипломного проекта показана технология ручной дуговой сварки патрубка.
Произведен расчет экономической эффективности от реконструкции сетчатого газосепаратора.
Освещены вопросы охраны труда, охраны природы и гражданской обороны.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240234.4ПНГ.005.ДП |
Студент |
Бочкарев А.О |
Руковод. |
Кримчеева Г.Г. |
Реценз. |
Технологическая часть |
Лит. |
Листов |
УГНК.гр.ПНГ-407 |
1.1. Общие сведения о заводе.
Сосногорский газоперерабатывающий завод - одно из старейших предприятий Республики Коми, созданное в 1941 году на базе Седьельского газового месторождения, с 1968 года входит в структуру Севергазпрома. Крупное промышленное предприятие, имеющее в своем составе:
1. мощности по отбензиниванию газа и стабилизации жидких углеводов;
2. опытно-промышленную установку получения бензина ароматизацией газового конденсата;
3. цеха по производству технического углерода.
С 1988 года на заводе организован выпуск резино-технических изделий с проектной мощностью 500 тонн изделий в год.
1.2. Характеристика цеха.
Реконструкция производства газопереработки, на Сосногорском ГПЗ, предназначена для замены устаревшей существующей технологии и изношенного оборудования с целью максимального извлечения тяжелых углеводородов. Ввод установки в действие – 2004 год.
Производительность установки 3 · 109 нм3/год природного газа со степенью извлечения пропана технического не менее 95 %.
Разработчик технологического процесса – фирма "KOCH-GLITSCH" (Чешская Республика). Разработчик проекта – фирма "CHEMOPROJEKT" (Чешская Республика).
Производство газопереработки выполнено в одну технологическую линию и включает в себя три основные стадии:
1 – подготовка к низкотемпературной конденсации;
2 – низкотемпературная конденсация;
3– фракционирование углеводородного конденсата.
Задача стадии подготовки сырья к низкотемпературной конденсации – удаление влаги и метанола, стадии низкотемпературной конденсации – захолаживание сырья холодом выходящих потоков, и, конечная стадия, фракционирование – разделение углеводородного конденсата на требуемые продукты: технический пропан, пропан-бутан технический и стабильный конденсат.
Сухой газ возвращается в магистральный газопровод и частично на КГРС, СТЭЦ и на собственные нужды завода.
Удаление влаги и метанола из сырьевого газа происходит на цеолитовом адсорбенте, размещенном в трех адсорберах сырьевого газа 103-А1А,В,С, при этом осушка газа происходит в двух параллельно включенных адсорберах, а третий адсорбер находится в цикле регенерации. Поток газа в аппарате при адсорбции осуществляется сверху вниз, при регенерации – снизу вверх. В цикле адсорбции давление в аппарате 6,1–6,4 МПа, в цикле регенерации давление 2 МПа. Переключение адсорберов с цикла адсорбции на цикл регенерации осуществляется автоматически по заданной программе. Для повышения и снижения давления в аппаратах между циклами адсорбции и регенерации на обводных линиях основных потоков адсорбции и регенерации установлены шаровые клапаны-отсекатели диаметром 1".
Осушенный сырьевой газ после адсорберов с температурой не более 48 0С проходит очистку от пыли, унесенной из цеолитов, в одном из фильтров осушенного газа 103-F2A/B (второй фильтр находится в резерве). Для защиты оборудования и процесса низкотемпературной конденсации газа
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
Качество осушки газа контролируется поточным анализатором влажности газа с сигнализацией максимально допустимого значения точки росы 2ppm. Предусмотрена защитная блокировка при снижении давления в каждом адсорбере до 1,7 МПа в случае разгерметизации аппаратов блока, с остановкой цеха и аварийным сбросом газа на факел.
Регенерация насыщенного водой и метанолом адсорбента проводится осушенным газом, отбираемым после фильтров осушенного газа 103-F2A/B, кроме того предусмотрена схема подачи “сухого” газа после компрессора 102-К2 (открытая схема). Перед подачей осушенного газа на регенерацию, регулятором давление в адсорберах 103-А1А,В,С снижается до 2 МПа и газ нагревается до температуры 2550С в подогревателе газа регенерации осушки 103-Е1А,В. Расход теплоносителя в трубное пространство подогревателя газа регенерации осушки 103-Е1А,В изменяется регулирующим клапаном.
Процесс регенерации осуществляется в два этапа: разогрев цеолитов до 210-220 0С с выдержкой при этой температуре и охлаждение. Во время охлаждения газы регенерации подаются помимо подогревателя газа регенерации 103-Е1А,В.
Регенерационный газ после адсорбера охлаждается в воздушном холодильнике газа регенерации 103-ЕА1 до температуры 5–30 0С с регулировкой температуры после АВО изменением частоты вращения вентиляторов. При увеличении температуры регенерационного газа после АВО 103-ЕА1 до 60 0С срабатывает защитная блокировка с задержкой процесса осушки. Охлажденный газ после АВО 103-ЕА1 проходит сепаратор регенерации 103-V1 и возвращается в поток сырьевого газа перед фильтром сырьевого газа 101-F1 или в трубопровод подачи газа на КГРС, с расходом газа 20000–29000 нм3/ч. Водометанольный раствор из сепаратора 103-V1 выводится в метанольный отсек сепаратора углеводородного конденсата 101-V2, откуда подается на секцию очистки метанольных стоков.
1.3 Функциональное назначение и конструктивное исполнение сепараторов
Одним из наиболее распространенных видов аппаратуры для очистки, промыслового сбора, подготовки нефти и газа к транспорту является сепаратор. Назначение этих аппаратов – отделение газа от жидкости, жидкости от газа, а в некоторых случаях оба процесса могут сопровождаться разделением жидких фаз, отличающихся своими плотностями (нефть – вода, бензин – вода).
В системах подготовки нефти и газа сепараторы используются:
- на ступенях концевой, горячей и вакуумной сепарации, а также в качестве специальных секций или встроенных узлов в аппаратах, совмещающих нагрев, обезвоживание и обессоливание нефти с ее сепарацией;
- перед компрессорами и после них, для уменьшения содержания капельной жидкости и механических примесей в поступающем и выходящем газах;
- после узлов низкотемпературной конденсации для отделения газа от конденсата, а при продолжительных температурах и от углеводородного конденсата и от воды;
- после колонн различного назначения для отделения верхнего слоя продукта.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
На промыслах природного газа применяют сепараторы самых различных конструкций.
Природный газ очищается в сепараторах от капелек жидкости и частиц породы, идущих вместе с газом. По принципу действия сил на указанные частицы последние делятся на:
- гравитационные, в которых капельки жидкости и частицы породы оседают за счет сил тяжести;
- инерционные, в которых указанные частицы оседают за счет сил инерции;
- насадочные, в которых используются силы адгезии (прилипания);
- смешанные, в которых для отделения частиц и капелек жидкости используются все перечисленные силы.
1.4. Характеристика сетчатых сепараторов.
Газосепараторы сетчатые предназначены для тонкой очистки газа от жидкости в промысловых условиях подготовки газа, а также в технологических процессах газо – и нефтеперерабатывающих заводов в качестве аппаратов промежуточной и окончательной очистки газа. Сетчатый отбойник (демистер) изготавливают из вязанной гофрированной сетки. Выпускают сепараторы на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа. Они обеспечивают степень очистки газа от жидкости до 92%. Сетчатые
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
Используются три типа сетчатых сепараторов:
- цилиндрические вертикальные с корпусным фланцевым разъемом диаметром 600 и 800 мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа, производительностью по газу от 0,08 до 0,8 млн. м3/сут.;
- шаровые с цилиндрическим сборником жидкости диаметром сферы 2200 и 2600 мм на рабочее давление от 1 до 8 МПа, производительностью по газу от 2 до 5 млн. м3/сут;
- цилиндрические вертикальные диаметром 1200 и 1600 мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа, производительностью по газу от 0,8 до 2 млн. м3/сут.
В конструкции предусмотрено размещение подогревателя в нижней части корпуса. Средний срок службы газосепаратора 10 лет, наработка на отказ 11000 часов, ресурс до капитального ремонта 60000 часов, коэффициент технического использования 0,96.
Газожидкостная смесь в сетчатом газосепараторе разделяется на газ и жидкость благодаря воздействию на капли жидкости гравитационных сил. Основная масса жидкости сепарируется из газового потока в средней части корпуса и осаждается в сборник жидкости. Тонкодисперсные капли коагулируются в сетчатом каплеотбойнике, размещенном в средней части корпуса, и частично стекают вниз. Окончательная очистка газа от жидкости осуществляется в сетчатой скрубберной секции, размещенной в верхней части корпуса сепаратора. Из сборника жидкость непрерывно или периодически сбрасывается.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
УГНК.240134.4ПНГ.005.ДП .004.КР |
- низкая производительность, до 0,6 млн. м3/сут.;
- степень очистки до 92 %;
- при работе в условиях отрицательных температур промерзание меж-сетчатого пространства, и как следствие из этого, снижение производительности и увеличение уноса жидкости газом.
1.5. Техническая характеристика сепаратора 103-V1.
Cепаратор сетчатый вертикальный 103-V1 применяемый на блоке осушки цеха по переработке газа, показан на рисунке. Сепаратор эксплуатируется следующим образом. Через штуцер А охлажденный газ, после АВО 103-ЕА1, проходит сепаратор регенерации 103-V1 выходит через штуцер Б и направляется в трубопровод подачи газа на КГРС. Через штуцер В, по мере накопления, водометанольный раствор выводится в метанольный отсек сепаратора углеводородного конденсата 101-V2. Штуцер Г предназначен для дренирования жидкости из аппарата в емкость метанольного дренажа перед проведением ремонтных работ или в аварийных случаях. Штуцер Д предназначен для присоединения манометра. Штуцер Е представляет собой люк – лаз, предназначенный для проведения внутреннего осмотра и проведения ремонтных работ внутри аппарата.[2]
Исходные данные для расчета:
- расчетное давление РР = 2,5 МПа;
- расчетная температура Т = 293 К;
- внутренний диаметр сепаратора D = 1,2 м;
- коэффициент сжимаемости газа Z = 0,85;
- рабочее давление Р0 = 2,0 МПа;
- плотность газа в рабочих условиях ρг = 32,4 кг/м3;
- содержание жидкости в газе е0 = 22 см3/м3;
- плотность жидкости в рабочих условиях ρж = 700 кг/м3.
- среда малоагрессивная – природный газ, вода, конденсат, метанол.
Расчетная часть.