Контрольная работа по "Технологическое оборудование нефтегазоперерабатывающего производства"

 
Pис. 1. Шаровой резервуар.  

Каплевидные резервуары. Применяют для хранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов с высокой упругостью паров, когда нецелесообразно использовать для этой цели обычные вертикальные резервуары, рассчитанные на давление 2 кПа. Оболочке резервуара придают очертание капли жидкости, свободно лежащей на смачиваемой плоскости и находящейся под действием сил поверхностного натяжения. Благодаря такой форме резервуара создаются условия, при которых все элементы поверхности корпуса под действием давления жидкости растягиваются примерно с одинаковой силой, испытывая одни и те же напряжения, что обеспечивает минимальный расход стали на изготовление резервуара. В связи с тем, что каплевидные резервуары рассчитывают на внутреннее давление в газовом пространстве 0,04 — 0,2 МПа и вакуум 5 кПа, легкоиспаряющиеся нефтепродукты хранят почти полностью без потерь от малых «дыханий» и пары выпускают в атмосферу, главным образом при наполнении резервуаров (при больших «дыханиях»).

В зависимости от характера изготовления оболочки этих резервуаров различают два основных типа (рис. 2): каплевидные гладкие и многоторовые. К каплевидным гладким относятся резервуары с гладким корпусом, не имеющим изломов кривой меридионального сечения. Такие резервуары сооружают объемом 5000 — 6000 м3 с внутренним давлением 75 кПа. Резервуары, корпус которых образуется пересечением нескольких оболочек двойной кривизны, из которых они образованы, называют многокупольными, или многоторовыми резервуарами. Резервуары этого типа сооружают объемом 5000 — 20 000 м3на внутреннее давление до 0,37 МПа. Каплевидные резервуары оборудуют комплектом дыхательных и предохранительных клапанов, устройствами для слива-налива нефтепродуктов и удаления отстоя, приборами замера уровня, температуры и давления.

Рис. 2 Каплевидные резервуары: гладкие и многоторовые.

Дыхательные клапаны - устройство арматуры, предназначенное для выпуска образовавшихся паров или воздуха, а также для предотвращения образования вакуума в резервуаре. Дыхательные клапаны широко применяются в резервуарах, предназначенных для хранения испаряющихся продуктов, и выполняют две основных функции: позволяют поддерживать требуемые по условиям эксплуатации параметры внутри системы (давление

и вакуум), а также сократить испарение продукта, что важно, например, для хранения нефтепродуктов и защиты окружающей среды. Кроме того, устройства предотвращают загрязнение хранимого продукта.

Существуют разные типы дыхательных клапанов. Их действие схоже, но варьируются условия, при которых они могут применяться, степень их производительности, а также максимально допустимые параметры, при которых клапан срабатывает.

Клапаны дыхательные совмещенные (КДС) позволяют поддерживать требуемые параметры и предотвращать испарение нефтепродуктов при их выкачке и закачке в резервуар. Такие клапаны используются преимущественно в вертикальных резервуарах.

Совмещенный механический дыхательный клапан (СМДК) используется для поддержания допустимых параметров давления и температуры при закачке и выкачке газообразных сред, а также защищает среду в резервуаре от возгорания. Он также используется для вертикальных резервуаров.

Клапан дыхательный механический (КДМ) позволяет обеспечить герметичность вертикальных резервуаров со светлыми нефтепродуктами и поддерживать заданные параметры давления и температуры. В этот тип клапанов обычно встраивается огнепреградитель для предотвращения возгорания рабочей среды.

Непромерзающий дыхательный мембранный клапан (НДМК) также предназначен для установки на вертикальных резервуарах и позволяет сократить потери от испарения нефти и нефтепродуктов и поддерживать заданные параметры давления. Его основное отличие состоит в том, что клапан сохраняет работоспособность даже при низких температурах окружающей среды.

Клапан дыхательный закрытого типа (КДЗТ) устанавливается на крышах вертикальных резервуаров и позволяет сократить испарение и регулировать давление нефтепродуктов при их подаче из резервуара и закачке в резервуар.

Следует отметить, что все перечисленные виды клапанов являются клапанами с механическим затвором. Но также существуют и конструкции клапанов с гидравлическим затвором. К таким клапанам относится клапан предохранительный гидравлический (КПГ), предназначенный для предотвращения аварийных ситуаций в случае увеличения давления в резервуаре.

Принцип работы клапанов с механическим затвором. Процесс, при котором рабочая среда испаряется или в нее попадает воздух, называется дыханием. Большое дыхание создается при поступлении и выкачке среды из резервуара, а малое дыхание вызывается температурными колебаниями.

Дыхательный клапан реагирует на изменения давления и появление вакуума, возникающее в результате дыхания. Когда давление или вакуум превышают заданную норму, затвор клапана поднимается, открывая проход для рабочей среды. Если срабатывание затвора вызвано недопустимыми параметрами давления, то клапан выпускает избыток среды в атмосферу. Если же срабатывание обусловлено вакуумом, то клапан открывается, позволяя воздуху попасть в резервуар.

Принцип работы клапанов с гидравлическим затвором. Клапаны с гидравлическим затвором работают по следующему принципу: в клапан до определенной отметки наливается слабо испаряющаяся вязкая жидкость, которая и образует затвор. При недопустимо высоких давлениях или вакууме запирающая жидкость начинает вымещаться газами, открывая проход для рабочей среды. Когда давление или вакуум приходят в норму, жидкость снова запирает затвор.

Обеспечение безопасной эксплуатации резервуаров (ГОСТ 52910-2008).

Срок службы резервуаров назначается заказчиком или определяется при проектировании по технико-экономическим показателям, согласованным с заказчиком. Срок службы резервуара включает в себя регламентные работы по обслуживанию и ремонту резервуаров. В конце срока службы резервуара его ремонт невозможен либо нецелесообразен по экономическим причинам.

 Эксплуатация  резервуаров должна осуществляться  в соответствии с инструкцией по надзору и обслуживанию, утвержденной руководителем эксплуатирующего предприятия.

Общий срок службы резервуара должен обеспечиваться проведением регулярного двухуровневого диагностирования с оценкой технического состояния и проведением ремонтов (при необходимости).

Двухуровневое диагностирование резервуаров включает в себя:

- частичное диагностирование (без выведения из эксплуатации);

- полное диагностирование (с выводом из эксплуатации, очисткой и дегазацией).

 Периодичность  частичного или полного диагностирования зависит от особенностей конструкции и конкретных условий эксплуатации резервуара.

Первое частичное диагностирование должно проводиться:

- через три года  после ввода в эксплуатацию - для резервуаров I и II классов опасности;

- через четыре  года - для резервуаров III класса  опасности;

- через пять лет - для резервуаров IV класса опасности.

 Полное техническое  диагностирование должно проводиться с интервалом не более 10 лет.

 Конкретные сроки  диагностирования резервуара назначаются экспертной организацией.

 

 

 

 

3. Охарактеризуйте   оборудование  для   гидромеханических   процессов.   Основные   способы перемешивания.

 

Гидромеханические процессы — это простейшие процессы, с которыми мы сталкиваемся в химической технологии. Свое название они получили потому, что используются для механического разделения неоднородных смесей жидкостей и газов, их очистки от твердых частиц.

Проведение гидромеханических процессов обеспечивается насосами, компрессорными машинами, отстойниками, фильтрами, центрифугами, мешалками и другими машинами и аппаратами.

Всем хорошо знакомы неоднородные смеси, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни,— туман, запыленный воздух, мутная вода. Они составлены из не смешивающихся друг с другом фаз: газовой и жидкой, газовой и твердой, жидкой и твердой. Причем одна фаза сплошная, например воздух или вода, а другая дисперсная, т. е. находится в сплошной фазе в виде мелких взвешенных частичек. Целью разделения неоднородных смесей в промышленности бывает или очистка жидкостей и газов от загрязнений, или же выделение ценных продуктов, содержащихся в виде мелких частиц.

Проехал автомобиль — поднялась пыль. Через некоторое время пыль осела, воздух снова стал чистым. Здесь мы наблюдаем простейший возможный способ разделения неоднородных смесей — путем осаждения под действием силы тяжести. В химической технологии тоже иногда используется такой принцип, например в отстойниках для суспензий — жидкостей, содержащих во взвешенном состоянии твердые  частицы.  Основное достоинство процесса отстаивания — простота. Однако силы тяжести, действующие на мелкие частицы, невелики, и осаждение происходит очень медленно. Гораздо эффективнее осаждение под действием центробежных сил. Такой принцип используют в широко распространенных аппаратах — циклонах и центрифугах.

В циклоне запыленный газ вводится в цилиндрическую часть аппарата с большой скоростью по касательной. Благодаря этому газовый поток начинает интенсивно вращаться, и частицы пыли отбрасываются к стенкам. Перемещаясь по спирали к нижней части аппарата, они ссыпаются в бункер, из которого удаляются. Вдоль оси аппарата установлена труба, по которой отводится очищенный газ.

Центрифуг и используют для очистки жидкостей от мелких частиц. В неподвижном кожухе центрифуги вращается с большой частотой барабан. Суспензия подается внутрь барабана и благодаря силам трения начинает вращаться вместе с ним. Твердые частицы отбрасываются к стенкам и оседают на них. Осветленная жидкость вытесняется в пространство между кожухом и барабаном и выводится из центрифуги. Осадок удаляют или периодически, после заполнения барабана, или непрерывно.

Наиболее полная очистка жидкостей и газов от примесей достигается с помощью фильтрования. Для фильтрования суспензий часто применяют барабанные вакуум-фильтры — барабаны, покрытые снаружи фильтровальной тканью. Они имеют множество отверстий . Перегородки делят барабан на несколько изолированных друг от друга камер. При вращении барабана каждая камера поочередно соединяется с помощью труб с вакуумом или сжатым воздухом. Благодаря этому на фильтре происходит одновременно несколько процессов: фильтрование, подсушивание и промывка осадка.

Для тонкой очистки газов используют рукавные фильтры и электрофильтры. В рукавных фильтрах газ пропускают через матерчатые рукава, которые задерживают твердые частицы. Электрофильтры имеют два электрода, проходя между которыми газ ионизируется. Отрицательно заряженные ионы и электроны, двигаясь к положительному электроду, соприкасаются с пылинками или капельками и сообщают им свой заряд. В результате частицы пыли или тумана тоже начинают двигаться к положительному электроду и оседают на нем.

Другая важная составная часть гидромеханических процессов — перемешивание. В химической технологии перемешивание используют для приготовления растворов, суспензий, эмульсий и пен, а также для увеличения скорости химических, тепловых и массообменных процессов.

Не сложно растворить кусок сахара в стакане воды с помощью ложки. Совсем другое дело — перемешивание в больших промышленных аппаратах. Чтобы жидкость перемешивалась во всем объеме аппарата, недостаточно одного кругового движения мешалки. Необходимо создать и осевой поток жидкости — по высоте, аппарата и радиальный — от центра к стенкам. Чем больше размеры мешалки и частота ее вращения, тем интенсивнее перемешивание. Однако при этом резко возрастает потребляемая   мощность.   Знание  теории   позволяет выбрать оптимальную конструкцию мешалки и ее размеры, рассчитать необходимую мощность двигателя.

Основные способы перемешивания. Процесс перемешивания применяют для получения однородных или гетерогенных смесей: растворов, эмульсий, суспензий. При перемешивании достигается равномерное распределение фаз во всем объеме и их тесное взаимодействие. В результате перемешивания получают смесь, которую используют в качестве конечного продукта или реагента для других стадий технологического процесса.  При перемешивании могут протекать другие процессы: теплообменные, массообменные, химические, которые интенсифицируются при осуществлении этого процесса.

В зависимости от целевого назначения процесса перемешивания его эффективность определяется по- разному. Так, если перемешивание используют для проведения химической реакции, то оценивают влияние перемешивания на выход и избирательность проводимого процесса. При приготовлении эмульсий имеет значение достигаемая однородность и стабильность эмульсии. В теплообменных процессах имеет значение повышение коэффициента теплопередачи и т.  п.

Для проведения процесса перемешивания используют следующие основные способы:

  1) механический, при котором перемешивание осуществляют различными вращающимися устройствами;

2) барботажный, осуществляемый  пропусканием газа через слой  жидкости;

3) гидравлический, осуществляемый  смешением потоков при их совместном движении в канале или при перекачивании перемешиваемых сред насосом. Используемые для процесса перемешивания аппараты называют смесителями.

Механическое перемешивание. При механическом перемешивании интенсивное движение сред в аппарате осуществляется специальным устройством, получающим вращательное или более сложное движение от внешнего при вода.

Механические смесители можно разделить на лопастные, пропеллерные и турбинные.

Лопастные мешалки имеют одну или несколько плоских вертикальных пластин, укрепленных на вертикальном валу. Такие лопасти сообщают жидкости в основном вращательное движение. Чтобы обеспечить перемещение жидкости в вертикальном направлении, устанавливают также наклонные лопасти под углом к горизонту от 45 до 60°. Диаметр лопастей dм = (0,3 — 0,5) D, где D — диаметр корпуса смесителя. Окружную скорость на концах лопастей обычно принимают равной до 5 м/с.