Спосіб охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів

Реферат: Спосіб охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів на локальних водоблоках включає стадію охолодження на градирнях, бокової фільтрації води, електромагнітної стабілізації води, реагентної обробки з використанням мікропроцесорної техніки. UA 121924 U (54) СПОСІБ ОХОЛОДЖЕННЯ ТА ОЧИЩЕННЯ ОБІГОВОЇ ВОДИ ТЕХНОЛОГІЧНИХ УСТАНОВОК ПЕРЕРОБЛЕННЯ НАФТИ ТА НАФТОПРОДУКТІВ UA 121924 U UA 121924 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до способу охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів і може бути використана у нафтопереробній, нафтохімічній та інших галузях промисловості, де має місце охолодження вузлів обладнання та гарячого продукту у теплообмінних апаратах. Під час процесів перероблення нафти та нафтопродуктів технологічними установками 3 споживається 7-20 м обігової води на тону переробленої нафти для нафтопереробних заводів 3 (НПЗ) паливного профілю та 18-40 м для НПЗ паливно-оливного профілю з нафтохімічним виробництвом [1]. Для процесів перероблення нафти вода виступає охолоджуючим агентом, припинення подачі якої може призвести до аварійних ситуацій, загазованості території, створенню пожеже-вибухонебезпечних ситуацій. Варто також враховувати, що блоки обігового водопостачання (БОВ) виступають джерелами забруднення навколишнього природного середовища аліфатичними, ароматичними вуглеводнями та сірководнем [2]. Дані інвентаризації викидів забруднювальних речовин в атмосферу для БОВ технологічних установок НПЗ представляють в прикладі 1. У процесі експлуатації системи обігового водопостачання, у зв'язку із випаровуванням води на градирнях, погіршується її якісний склад. Для запобігання утворення відкладень на поверхні теплообмінного обладнання та трубопроводів, для зниження корозійної активності води по відношенню до металу і запобігання біологічного обростання охолоджуваних поверхонь класичні технології застосовують реагентне оброблення води, а при концентрації солей вище 2000 мг/л здійснюють продувку обігової води у систему каналізації [3, 4]. Дані інвентаризації продувок обігової води у систему промислової каналізації для БОВ технологічних установок НПЗ представляють в прикладі 2. Приклад 1 Найменування технологічних установок, які обслуговує БОВ Витрата води, 3 м /год. БОВ № 2 установок ВТ-1, ВТ-2, бітумна установка, ЕЛЗУ, ЕЛЗУАТ-1 БОВ № 3 установок ЕЛЗУ-АТ-2, ЕЛЗУ-АТ-4 25 30 35 8100 1100 Забруднювальна речовина Дигідросульфід Суміш вуглеводнів С1-С5 Суміш вуглеводнів С6-С10 Пентилени (суміш ізомерів) Бензол Диметилбензол Метилбензол Гідроксибензол Дигідросульфід Суміш вуглеводнів С1-С5 Суміш вуглеводнів С6-С10 Пентилени (суміш ізомерів) Бензол Диметилбензол Метилбензол Гідроксибензол Викид від нафтовідділювача/ градирні, т/рік 0,626/0,299 577,056/217,226 126,13/61,331 17,121/12,498 22,207/3,260 5,365/2,176 35,818/6,249 0,346/0,0815 0,082/0,029 74,84/19,98 19,21/4,968 2,254/1,361 2,623/0,428 0,668/0,278 4,390/0,561 0,033/0,012 Продувочні води окрім значного солевмісту мають нафтове забруднення, тому їхні скиди в систему промислової каналізації мусять бути суворо обмежені. Для зменшення навантаження від БОВ НПЗ на навколишнє природне середовище застосовують наступні основні заходи [5-8]: максимально використовують апарати повітряного охолодження потоків нафтопродуктів технологічних установок; підживлюють БОВ стічними водами після фізико-хімічного та біологічного очищення; максимально перекривають відкриті поверхні нафтових відділювачів. Слід зауважити, що переважна більшість БОВ на існуючих НПЗ забезпечують одночасно охолодження та очищення обігової води відразу для кількох технологічних установок, що породжує цілу низку незручностей під час їх експлуатації: неможливість повної зупинки БОВ для капітального ремонту та очищення басейну градирні та нафтового відділювача від нафтошламів; 1 UA 121924 U велика протяжність комунікацій гарячої та охолодженої води до установок; важкість визначення місць витоку нафтопродуктів із теплообмінних апаратів установок. Приклад 2 Найменування споживача Водоспоживання вміст 3 м /год. нафтопродукту, мг/л Водовідведення вміст 3 м /год. нафтопродукту, мг/л БОВ № 2 10 15 20 25 30 35 40 45 5 50 125 БОВ № 3 5 250* 50** 45* 15** 5 15 150 Примітка Дані за продуктивності 3 4000 м /год. *На випаровування **На продувку Дані за продуктивності 3 2000 м /год. *На випаровування **На продувку Правильний вибір схеми обігового водопостачання забезпечує для підприємства значні вигоди, враховуючи наступні чинники: мінімальне споживання свіжої води; мінімальнівикиди забруднювальних речовин в атмосферу; максимальне уловлювання вуглеводнів та повернення їх для повторного використання; мінімальні скиди продувочних стічних вод на очисні споруди. В основу корисної моделі поставлена задача розроблення раціональної схеми надійного охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів з мінімальним забрудненням природного середовища. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів на локальних водоблоках включає стадію охолодження на градирнях, бокової фільтрації води, електромагнітної стабілізації води, реагентної обробки з використанням мікропроцесорної техніки. Крім того, обігову воду очищують від нафтопродуктів та завислих речовин на високоефективному фільтрі з гідрофільною насадкою та автоматичною промивкою, що дозволяє відмовитися від нафтових відділювачів та мінімізувати викиду у атмосферу. Крім того, протинакипну обробку обігової води здійснюють електромагнітним безконтактним методом. Заявлений спосіб здійснюють таким чином. Гарячу воду із системи обігового водопостачання технологічної установки первинного перероблення нафти ЕЛЗУ-АТ під залишковим напором спрямовують на градирні поз. Г-1А/В для охолодження. З басейну поз. Б-1 градирні воду циркуляційними зануреними насосами поз. Н-1А/В/С спрямовують у систему обігового водопостачання технологічної установки і частково на фільтрацію від механічних домішок та нафтопродуктів. Перевага застосування занурених насосів порівняно з розповсюдженою схемою установки насосів у сухому виконанні поруч з басейном полягає у наступному: насосні агрегати експлуатують при постійній температурі, що унеможливлює перегрів електродвигунів та підвищує надійність їх роботи; унеможливлює можливість потрапляння пилу та піску на різноманітні частини насосів при несприятливих умовах (пилові бурі), що може призвести до виходу насосів з ладу; не потребує підпору на прийомі насосів; дозволяє скоротити габарити майданчику БОВ. Для покращення якості обігової води передбачають застосування спеціальних реагентів та часткову бокову фільтрацію, що дозволяє відмовитися від використання нафтових відділювачів, а отже значно скоротити викиди забруднювальних речовин в атмосферу. Пропонована схема раціональної роботи локальної системи обігового водопостачання зображена на фіг. 1. Для очищення обігової води використовують напорний фільтр поз. Ф-1 з шаром фільтруючої насадки, що знаходиться на сітчастому екрані. У процесі фільтрації потік спрямовують зверху вниз через фільтруючий шар. У верхній частині корпусу фільтра установлюють мішалку, навколо валу якої монтують циліндричне сито з отворами. Під час зворотної промивки кольматовану насадку за допомогою мішалки переводять у псевдозріджений стан, а забруднену 2 UA 121924 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 воду спрямовують крізь сито та відводять із верхньої частини у лінію скиду зворотної промивки. Насадку вибирають з гарними гідрофільними властивостями, щоб уловлені нафтопродукти не утворювали плівки на її поверхні, а лишалися у вигляді крапель. При цьому, нові краплі нафтопродукту зіштовхуються з вже уловленими та об'єднуються. Таким чином, фільтруюче середовище сприяє коалесценції дрібнодисперсних крапель нафтопродукту. Охолоджену воду у кількості 10 % від номінальної продуктивності системи із напірної лінії циркуляційних насосів поз. Н-1А/В/С спрямовують на фільтрацію (бокова фільтрація). Очищену воду під залишковим напором відводять у басейн градирень поз. Г-1А/В. Фільтрацією обігової води досягають концентрацій завислих речовин і нафтопродуктів у фільтрованій воді до 1,5 мг/л. Фільтруючу насадку очищують зворотною промивкою та разом з промивною водою відводять уловлені завислі частки та нафтопродукт на локальні споруди очищення стічних вод установки. Для промивки фільтра поз. Ф-1 використовують неочищену охолоджену воду із напірної лінії циркуляційних насосів обігової системи водопостачання. Частоту промивки регулюють автоматично за показниками диференційного манометра. Для запобігання корозії та біологічного обростання теплообмінних апаратів та трубопроводів передбачають подачу відповідних реагентів та за допомогою контролера поз. К-1 здійснюють моніторинг за якістю обігової води у режимі реального часу. Для покращення якості обігової води, що спрямовують на бокову фільтрацію, застосовують деемульгатор. Пропорційним і економічним автоматичним дозуванням в обігову воду інгібітору корозії (насос поз. НД-1), біоциду (насос поз. НД-2) та деемульгатору (насос поз. НД-3) досягають сталості робочих доз реагентів та забезпечують мінімальну продувку води у систему каналізації або її відсутність. Протинакипну обробку обігової води здійснюють електромагнітним пристроєм поз. ВП, що установлюють на зовнішню поверхню труби. Процес магнітного структурування води відбувається постійно під час руху води до повного видалення старих мінеральних відкладень. Нові відкладення на внутрішніх поверхнях труб та теплообмінного обладнання не формуються, бо центри кристалізації переміщені у товщу потоку води. Високої теплової ефективності градирні досягають за рахунок автоматизації роботи із використанням частотного регулювання електроприводів вентиляторів. Таким чином, максимального електроспоживання досягають тільки у найбільш несприятливі для роботи градирні періоди року (протягом кількох годин), коли температура повітря по "вологому" термометру досягає максимуму. Надійну роботу форсунок системи розподілу води забезпечують шляхом установлення пристрою розриву струменя (ПРС) з підтриманням необхідного рівня гідростатичного тиску. Орієнтовну балансову схему водоспоживання та водовідведення локальної системи охолодження та очищення обігової води технологічної установки перероблення сирої нафти ЕЛЗУ-АТ представляють на фіг. 2. Усі показники щодо витрати обігової води і реагентів уточнюють у процесі проектування з урахуванням місцевої кліматології та якості наявної води для підживлення. Запропонований ресурсоощадний спосіб охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів дає змогу: здійснювати технологічний режим охолодження води у градирні відповідно до поточних кліматичних умов із використанням частотного регулювання електроприводів вентиляторів та досягати за рахунок цього значної економії електроенергії; мінімізувати викиди забруднювальних речовин за рахунок заміни нафтових відділювачів на напорні фільтри; мінімізувати скиди продувочних вод за рахунок моніторингу якості обігової води та автоматичного дозування реагентів; захистити теплообмінне обладнання від накипу за рахунок магнітного структурування обігової води; зменшити капітальні витрати на будівельно-монтажні роботи до 15 % за рахунок виключення з технологічної схеми нафтового відділювача. Джерела інформації: 1. Рудин М.Г. Карманный справочник нефтепереработчика/ М.Г. Рудин, В.Е. Сомов, А.С. Фомин - М: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. - 333 с. 2. Гумеров М.Г. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих предприятиях/ М.Г. Гумеров - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. - 68 с. 3. ВУТП-97. Временные указания по технологическому проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности. 4. Пат. 95368 Україна, МПК C02F 1/48. Спосіб магнітної обробки води/ Усачов В.П.; заявл. 11.01.2010; опубл. 25.07.2015, Бюл. № 14. 3 UA 121924 U 5 5. Рудин М.Г. Общезаводское хазяйство нефтеперерабатывающего завода / М.Г. Рудин, Г.А. Арсеньев, А.В. Васильев - М.: Химия, 1978. - 310 с. 6. Сайфутдинов К.З. Оборотное водоснабжение нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий/ К.З. Сайфутдинов - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977. - 68 с. 7. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем / Абросимов А.А. - М.: Химия, 2002. - 608 с. 8. ВНТП 30-31. Временные ведомственные нормы технологического проектирования по определению выбросов вредных веществ в атмосферу при проектировании и реконструкции нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Спосіб охолодження та очищення обігової води технологічних установок перероблення нафти та нафтопродуктів на локальних водоблоках включає стадію охолодження на градирнях, бокової фільтрації води, електромагнітної стабілізації води, реагентної обробки з використанням мікропроцесорної техніки. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що обігову воду очищують від нафтопродуктів та завислих речовин на високоефективному фільтрі з гідрофільною насадкою та автоматичною промивкою, що дозволяє відмовитися від нафтових відділювачів та мінімізувати викиду у атмосферу. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що протинакипну обробку обігової води здійснюють електромагнітним безконтактним методом. 4 UA 121924 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5