УДО тұндырғышы деп аталатын технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі
5
6
7
8
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада УДО тұндырғышы деп аталатын
технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі жасалады.
Автоматандырылатын барлық қондырғыларға сипаттама берілген,
мұнайды дайындау және айдау қондырғысына нақты жүйелі-техникалық
талдау жүзеге асырылған, ұсынылған басқару жүйесінің құрылымдық
сұлбалары жасалды, MatLab ортасында реттеу жүйесінің моделі визуалды
көрестілген.
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде табиғи және жасанды
жарықтандырулар есептелінген.
Жасалған автоматтандырылған жүйені тәжірибеде пайдалану мен іске
асыру үшін, технико-экономикалық есептерге негізделген жұмсалатын
қаржылық есептер, экономикалық бөлімде келтірілген.
Аннотация
В данном дипломной проекте произведена разработка системы
автоматизации для автоматизированной системы управления отстойника
УДО.
Приводится описание всей установки, осуществлён подробный
системно-технический анализ установки подготовки и перекачки нефти,
разработаны структурные схемы предложенных подсистем управления,
произведена визуализация модель регулирования с помощью программного
продукта MatLab.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности, где был
произведен расчет искусственного и естественного освещение.
Использование и внедрение разработанной системы автоматизации на
практике, а также финансовые расчеты основывается на технико-
экономических расчетах приведенных в экономической части.
Abstract
In this diploma project carried out to develop automation system for the
automated control system of settler "ISD".
The description of the entire system, systematically carried out detailed
technical analysis of treatment and pumping oil, the structural scheme offers
management subsystems, made visualization control model using the software
MatLab.
The issues of life safety, where we calculated the natural and artificial
lighting.
Use and implementation of automation systems developed in practice, as well
as financial calculations based on technical and economics calculations presents in
the economics part.
Мазмұны
9
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
І бөлім. Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..12
1.1 Мұнайда эмульсияның түзілу жолдарын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... 12
1.1.1 Мұнайдың құрамы, жіктемесі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
1.1.2 Мұнайдағы судың түзілу жолдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .14
1.2 Эмульсияларды бұзу әдістерін жіктеу және мұнайды
тұзсыздандыру ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
1.3 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар ... ... ... ... 17
1.4 Деэмульсациялық тұндыру қондырғысына қойылатын талаптар ... ... ... ..18
1.5 Эмульсияларды бұзудың негізгі әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
1.6 Мұнайды айдау және дайындау қондырғысының
негізгі жабдықтары ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
1.7 Мұнайды айдау және дайындау қондырғысының
технологиялық сұлбасына сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
1.8 Мұнайды деэмульсациялық тұндырудың технологиялық
сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
ІІ бөлім. Арнайы бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.1 Мұнайдың деэмульсациялық тұндыруын
автоматтандыру процесін сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...28
2.2 Мұнай деңгейін реттеудің функционалдық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ..31
2.3 Автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сұлбасын сызу ... ... ... ... ... ..32
2.4 MatLab ортасында реттеу жүйесінің моделін жасау ... ... ... ... ... ... ... .. .35
2.5 Қондырғыдағы бақылау-өлшеу аспаптары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... 37
ІII бөлім. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..41
3.1 Экономикалы бөлімге кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .41
3.2 Тауарды бейнелеу мен негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...41
3.3 Нарыққа өткізуін бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3.4 Бәсекелестікті бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
3.5 Маркетинг жоспары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..43
3.6 Өтеу мерзімін ессептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..43
3.7 Тәуекелділікті бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..50
3.8 Экономикалы бөлімге қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 50
ІV бөлім. Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 51
4.1 Мұнайды дайындау және айдау цех диспечерінің техникалық
қондырғыларды пайдаланудағы еңбек жағдайын талдау ... ... ... ... ... ...51
4.2 Диспетчер отыратын бөлменің табиғи
және жасанды жарықтандыру есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 53
4.2.1Жарықтың адамға әсері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...54
4.2.2 Табиғи жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...54
4.2.3 Табиғи жарықтануды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..55
4.2.4 Жасанды жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..56
4.2.5 Жасанды жарықтандыруды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..57
4.3 Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..58
10
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...59
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 60
Кіріспе
11
Республикамыздың халық шаруашылығын дамытудың негізгі
міндеттеріне өндірістік процестерді кешенді автоматтандыру қарқынын жан -
жақты арттыру, әсіресе қосалқы жұмыстарды механикаландыру және
автоматтандыру, қол еңбегінің үлесін барынша азайту жатады. Осы
міндеттерді шешуде автоматты басқару жүйесін өңдеуге, адам денсаулығына
зиянды әрі өзіндік құнын кемітуге мүмкіндік беретін микропроцессорлық
техника мен өндірісті роботтарды кеңінен пайдаланудың үлкен маңызы бар.
Автоматтандыру деп, адамды тікелей технологиялық процеске
қатысудан босататын автоматтық құрылғыларды пайдалануды және енгізуді
айтады. Автоматтандырудың теориялық және ғылыми негізін автоматика
құрайды.
Автомат (грек тілінен аударғанда өздігінен әрекет ететін) өндірістік
процесті адамның қатысуынсыз тек оның бақылауымен жүзеге асыратын
құрылғы (машина, аппарат, аспап, тетік).
Бүгінгі таңда автоматтандыру бағытында өздерінің келелі еңбектерімен
жер жүзіне таныла бастаған Қазақстан ғылымдары да аз емес.
Басқарудың теориялық мәселелері инженер технологтарға қажетті деген
ауқымда берілді. Автоматтандырудың іс жүзінде қолданылып жүрген және
бүгінгі күнде өндіріске тәжірибелік түрде ғана енгізіліп отырған арнайы
құрал-жабдықтарында әлі зерттеліп жатқан кейбір перспективалық шешімдер
де қарастырылды.
Қазіргі
кезде электр есептеуіш машинасыз, микропроцессорлық
техникасыз жаңа заманғы өндірісті көзге елестету мүмкін емес. Өндірістік
процестерді автоматтандыруды дамыту бағытын талдай келіп, өз күрделілігі
жағынан әр түрлі міндеттер шешімін тапқан үш негізгі сатыны атап кетуге
болады. Жұмыс циклін автоматтандырудың бірінші сатысында негізгі көңіл
автоматтар мен жартылай автоматтарды жасауға бөлінді, ал олар өз кезегінде
жұмыс машиналарының конструкциясын кемелдендірудің және дамытудың
салдары болды. Бұл сатыда технологиялық процестерді автоматтандыру
өңдеудің кейбір операцияларын ғана қамтиды, ал дайын өнімді жинау,
бақылау және қаттау қолмен не механикалық құралдармен жүргізілді.
Автоматтандырудың екінші сатысы өңдеу бақылау, жинау, қаттау тағы
басқалары операцияларды біріктіретін автоматтық машина (автоматтық желі)
жасауға тіреледі. Автоматтандырудың үшінші сатысына өндірістік
процестерді кешенді автоматтандыру, яғни электр есептеуіш машинасын
кеңінен пайдалана отырып, автоматтық учаске, цех пен зауыттар, өндірістік
автоматты басқару жүйесін, икемді роботты кешенін құру жатады.
Тұндырғыштар - оларға толықтай немесе бір бөлігі ғана бұзылған
эмульсиялар түскен кезде мұнайдан суды бөлуге арналған. Тұндырғыштар
қатты суланған мұнайды өндіру кезде оның суын алдын - ала бөліп алу үшін
немесе мұнай эмульсияларын блокты не тұрақты пештерде қыздырған соң
мұнайды толық сусыздандыру үшін қолданылады. Олар (тұндырғыштар)
аппараттан шығар кездегі өнім құрамындағы су мен тұздың мөлшері тауарлық
12
мұнайдың сапасына қойылатын стандаттарға сәйкес болуын қамтамасыз етуі
керек.
Қазіргі кезде үздіксіз және жартылай үздіксіз жұмыс істейтін цилиндр
пішінді саңылаусыз тұндырғыштар көп қолданылады. Тұндырғыштарда
эмульсиялардың бөліну процесі статикалық немесе ламинарлық режим
жағдайында жүреді (Re = 12).
Эмульсияларды тұндырғыштарға енгізу тәсілі бойынша, бұл
аппараттарды ағыс қозғалысының бағыты тігінен немесе көлденеңінен
жүретін тұндырғыштар деп бөлуге болады. Тұндырғыштарға эмульсиялар үш
түрлі тәсілмен енгізіледі тарату коллекторлары арқылы үстінен немесе
астынан немесе эллипс тәрізді жасалған түбі жағынан. Эмульсияларды енгізу
тәсілі эмульсияның бұзылу дәрежесіне, тұндырғышқа келіп түскен мұнай мен
судың тұтқырлығы мен тығыздығына және мұнайдың сулану дәрежесіне
байланысты:
салыстырмалы түрде тұтқырлық жоғары болса (10 мПа·с), онда төменгі
тарату коллекторы арқылы немесе эллипстік түбі арқылы енгізіледі;
ал, мұнайдың тұтқырлығы төмен болса (1-2 мПа·с) және сулану
дәрежесі жоғары (10%) болса, жоғарғы тарату коллекторы арқылы енгізіледі.
Эмульсияны аппаратқа жоғарыдан енгізгенде су тамшылары мұнайдың
астына шөгеді, ал төменнен енгізгенде мұнай тамшылары су қабатынан
көтеріледі.
МДҚ-да тұндырғыштарды параллель жалғау олардың мұнаймен және
сумен ретсіз жүктелуіне әкеліп соғады, нәтижесінде МДҚ-ның технологиялық
жұмыс режимі бұзылып, олардың жұмысының тиімділігі азаяды.
1. Технологиялық бөлім
13
1.1 Мұнайда эмульсияның түзілу жолдарын талдау
1.1.1 Мұнайдың құрамы, жіктемесі
Мұнай өзіне тән иісі бар, қара-қоңыр түсті, майлы, жанғыш сұйық
химиялық құрамы бойынша - көміртек (82-87%) пен сутектен (11-14%) тұрады.
Мұнай және газ жанғыш пайдалы қазбалар қатарына жатады. Олар
құрамында көмірсутегі емес қосылыстары бар әртүрлі құрылымдағы
көмірсутектерінің күрделі қоспаларынан тұрады.
Мұнай құрамы өте күрделі және әр түрлі болып келеді. Ол бір кеніштің
өзінде де өзгеріске түсуі мүмкін.
Жер жүзінде 23 мыңнан астам кен орны болса, оның ішінде Қазақстанда
200-ге жуық мұнай кен орны бар. Әр кен орнының мұнай құрамы ерекше және
қасиеті де әр түрлі.
Мұнайдың қасиеті өндіру, мұнайдың қабат бойымен қозғалысында,
скважинада және жинау мен тасымалдау жүйесінде өзгеріп отырады.
Мұнайдың құрамына метанды немесе парафинді, нафтенді және
ароматты көмірсутектер кіреді.
Метанды немесе парафинді көмірсутектері (алкандар) метаннан бастап,
пентанға дейін қалыпты жағдайда, яғни газ күйінде болады. Ал пентаннан
бастап гептадеканға дейін - сұйық түрінде, ал одан да жоғарғысы - қатты
заттар (парафиндер) күйінде кездеседі. Мұнайдың парафинді
көмірсутектерінің жартысы қалыпты құрылымға, ал қалған бөлігі
тармақталған құрылымға ие екені белгілі. Изоалкандар - бензин мен майдың,
олардың пайдалану сапасын жақсартатын бағалы компоненттер болып
табылады.
Нафтенді көмірсутектер (циклоалкандар). Моноциклді нафтендер
мұнайда циклопентанды және циклогександы көмірсутектермен кең танымал
болып келеді. Нафтенді көмірсутектері - моторлы жанар және жағар
майлардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Нафтенді
көмірсутектері парафинді көмірсутектеріне қарағанда асфальтендер мен
шайырларды өте жақсы еріту қабілетіне ие.
Ароматты көмірсутектері бензолдық қатардың циклді шексіз
көмірсутектеріне жатады. Мұнайдың тығыздығы, химиялық тұрақтылығы,
улылығы және басқа да сипаттамалары ароматты көмірсутектерінің алатын
үлесіне және құрамына байланысты. Мұнайдың ароматты көмірсутектері
басқа қосылыстармен салыстырғанда асфальтты-шайырлы (смолалы)
заттарды өте жоғары дәрежеде еріте алады.
Мұнайдың құрамы элементтік, фракциялық және топтық деп жіктеледі.
Мұнайдың элементтік құрамы деп, ондағы әртүрлі химиялық
элементтердің бірлік үлестегі немесе пайыздағы массалық құрамын айтамыз.
Мұнайдың негізгі элементі көміртегі мен сутегі болып табылады.
14
Көбінесе мұнайда көміртегінің пайыздық үлесі - 83-87% , ал сутегінің
үлесі - 12-14% құрайды. Ал басқа элементтер - күкірт, азот, оттегі, және тағы
басқалары 3-4% аралығында кездеседі.
Күкіртті қосылыстар (меркаптандар, сульфидтер, күкіртсутектері)
металдарды қатты коррозияға ұшыратады және мұнайдың тауарлық сапасын
төмендетеді. Еркін күкірт мұнайда сирек кездеседі және күрделі күкіртті
қосылыстарға ыдырайды. Зияндық (улы) қасиеті бойынша барлық осы аталған
күкіртті қосылыстардың ішінде күкіртсутегі ең қауіпті болып табылады.
Мұнай құрамына кіретін, оттекті құрамды компоненттерге - нафтенді
және майлы қышқылдар, фенолдар және басқалары жатады. Нафтенді
қышқылдың құрамы бірнеше пайызға дейін жетуі мүмкін. Нафтенді
қышқылдар тез жағымсыз иіс шығаратын аз ұшатын сұйықтар болып келеді,
олар суда ерімейді, бірақ мұнай өнімдеріне жеңіл ериді. Сілтілі металдары бар
қабат суларымен әрекеттескен кезде түзілетін нафтенді қышқылдар тұздары -
эмульгаторлар болып табылады.
Азоттық қосылыстар мұнай құрамында аз мөлшерде кездеседі (0,5%-ке
дейін).
Асфальтты-шайырлы заттар жұқа беттегі мұнайдың түсін анықтайды
(сарыдан, қоңырдан бастап қараға дейін). Олар күрделі қосылыстар болып
келеді. Оларды көміртегі, сутегі және оттегі атомдарымен қатар күкірттің,
темірдің, магнийдің, никельдің және басқа заттардың атомдары
болады.Шайырлар сілтілер мен қышқылдарда ерімейді, бірақ жеңіл мұнай
дистилляттарында толық ериді. Шайырлардың тұтқырлықтары өте жоғары,
тығыздығы шамамен 1,0-ге тең. Асфальтендер - жеңіл бензиндерде ерімейді,
бірақ бензолда, хлороформда жақсы ериді. Ол морт сынғыш, әдетте қара түсті
болып келетін қатты зат. Олардың тығыздығы 1-ден артық. Мұнайдағы
асфальтендер мен шайырлардың жалпы мөлшері 20-25% дейін жетуі мүмкін.
Бұл заттар - сумұнай эмульсиясының негізгі табиғи тұрақтандырғышы, олар
мұнайдың көбіктенуіне жағдай жасайды.
Мұнайда аз мөлшерде металдар - ванадий, никель, хром, темір, магний
және басқа да элементтер кездеседі.
Мұнайдың фракциялық құрамын, айыру барысындағы әртүрлі қайнау
температурасында олардан шығатын фракциялар арқылы анықтайды. Мұнай
фракцияларының қайнау температурасы:
30-2050С - бензин; 200-3000С - керосин;
120-2400С - лигрион (аралық фракция);
3000С-тан астам температурада мазуттар алынады.
Айдау барысында алынған өнімдерді, егер олар 3500С-қа дейін қайнаса
- ашық фракциялар деп, ал егер қайнау шегі 3500С және одан да жоғары
температурада қайнаса - қара фракциялар деп атайды.
Мұнайларды былай бөледі:
Ашық фракциялардың шығуы бойынша түрлерге (қайнау
температурасы 3500С дейін)
І түрі - ашық фракциялардың шығуы 45%-дан жоғары
15
ІІ түрі - 30-45% аралығында
ІІІ түрі - ашық фракциялардың шығуы 30%-дан төмен.
Құрамындағы күкірт мөлшері бойынша кластарға
І класты - аз күкіртті (күкірт 0,6%-дан көп емес
ІІ класты - күкіртті - 0,6-1,8 аралығында
ІІІ класты - жоғары күкіртті - 1,81-3,5%
ІV класты - ерекше жоғары күкіртті - 3,5% жоғары.
Құрамындағы парафиннің мөлшері бойынша
аз парафинді - 1,5%-дан төмен
парафинді - 1,5-6% аралығында
жоғары парафинді - 6%-дан жоғары.
Шайыр мөлшері бойынша
аз шайырлы - 18%-дан төмен
шайырлы - 18-35% аралығында
жоғары шайырлы - 35%-дан жоғары.
(200С кезіндегі) тығыздығы бойынша
ерекше жеңіл - 830 кгм3
жеңіл - 830,1 - 850 кгм3
орташа - 850,1 - 870 кгм3
ауыр - 870,1 - 985 кгм3
битумды - 895 кгм3 жоғары.
1.1.2 Мұнайдағы судың түзілу жолдары
Мұнайда су скважина оқпанына берілетін судан немесе қысымды ұстап
тұру үшін қабатқа айдалған судан пайда болады. Скважина бойымен мұнай
мен қабат суының қозғалысынан олар араласады. Бір сұйықтын екінші
сұйықпен араласуы нәтижесінде эмулъсия түзіледі.
Эмульсия дегенеміз біреуі екіншісінде тамшы ( түйіршік ) түрде
болатын, өзара ерімейтін екі сұйықтықты жүйе. Түйіршіктер таралған
сұйықтық дисперсиялық орта, ал екінші дисперсиялық ортада таралған
сұйықтық - диперсті фаза деп аталады.
Мұнай эмульсияларының екі типі болады:
Мұнайдағы су және судағы мұнай Мұнай өндіру кезінде кездесетін
барлық эмульсияларда қабат сулары 90% және оданда да көп болады.
Эмульсия түзілу үшін екі араласпайтын сұйықтық араласпауы
жеткіліксіз.Тағыда мұнайда ерекше заттар - табиғи эмульгаторлар болуы
қажет. Мұнай табиғи эмульгаторлар әртүрлі мөлшерде барлық жағдайда қабат
мұнайында кездеседі. Оларға асфальтендер, шайырлар, мұнайда ерігіш
органикалық қышқылдар және ұсақ механикалық қоспалар жатады.
Эмульсиялық түйіршік бетінде адсорбцияланып, олар су
тамшыларының ағуына кедергі болатындай өзіндік қабат түзейді. Су
түйіршігінің бетіндегі қабаттың түзілуі эмульсияның ескеруі деп аталады.
16
Ескіру процесі - уақыт өткен сайын эмульгатор қабатының нығаюы.
Белгілі бір уақыт өткен соң түйіршігінің айналасындағы қабат өте мықты
болады да оны бұзу қиындайды.
Сумұнай эмульсиясының тұрақтылығына кейбір факторлар әсер етеді:
температура, парафиннің болуы, эмульсияның түзілу жағдайлары,
эмульденген судың құрамы мен мөлшері.
Эмульсия тұрақтылығы мұнайды тереңдік электорадан тепкіш
сораптармен өндіруге қарағанда, скважиналық штангалық сораптармен өндіру
кезінде төмен болады.
Эмульсия түзілуін төмендету шараларына қоса, түзілген эмульсияларды
бұзу шараларына да көп көңіл бөлінеді. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін
әртүрлі химиялық деэмульгатор - реагенттері қолданылады. Олар табиғи
эмульгаторларға мұнай эмульсияларының тұрақтылығын төмендетуге әсер
етеді.
Деэмульгаторлар - реагенттер ретінде беттік актив қатар (БАЗ)
қолданылады. Деэмульгаторлар келесі негізгі талаптарға сай болуы тиіс:
Эмульсияның бір фазасында жақсы еруі тиіс (мұнайда немесе суда)
Жеткілікті активті заттары болуы тиіс
Металдарға қарағанда инертті болуы
Сонымен бірге деэмульгаторлар арзан, тасымалданғыш, температура
өзгергенде өз қасиетін өзгертпеуі, өңдеуден соң мұнайдың сапасын бүлдірмеуі
керек.
Деэмульгатор мұнай - су фазалар бөлінуі бетінде адсорбцияланып
беттік активті табиғи эмульгаторын орнықтырады.
Деэмульгатор су ерітіндідегі әрекетіне байланысты ионогенді емес
болып бөлінеді.
Ионогенді болса ерітіндідегі катиондар мен аниондар диссоциаланады,
ол ионогенді емес болса иондар түзбейді.
Қазіргі кезде ионогенді емес беттік актив заттар сусыздандыру және
тұзсыздандыру процесінде кеңінен қолданылады. Ионогенді емес беттік актив
заттар қабат суындағы тұздармен реакцияға түспейді және түзілуін
болдырмайды.
Ионогенді емес деэмульгаторлардың ішінде мұнайды дайындау кезінде
импорттық деэмульгаторлар - дисолвандар 4411 және 4490, сепералдар 25, 29,
5084, прохинор, доуфакс реагент - R - 11, прогалиттер, прогалиндер.
Деэмульгаторлар төменгі температурада қоюланып қалмауы үшін оларға 35%
метил спиртін қосады. Метил спирті жоғарытоксинді сұйық болып табылады.
Сондықтан деэмульгатормен жұмыс жасаған кезде қажетті шараларды сақтау
қажет.
17
1.2
Эмульсияларды
бұзу
әдістерін
жіктеу
және
мұнайды
тұзсыздандыру
Кен орындарындағы мұнай дайындау қондырғыларында мұнайды
тауарлық дәрежеге дейін дайындаудың негізгі процестеріне мұнайды
сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері жатады. Сусыздандыру
технологиясының негізіне су-мұнай эмульсияларын бұзу процесі жатады.
Бұл процесс негізінде эмульсиялар тұрақты ұсақ дисперісті күйде
кинетикалық тұрғыдан тұрақсыз дисперісті жуйеге ауысады.
Мұнайды деэмульгациялау ( эмульсиясыздандыру ) тәсілдерінің
шартты жүктемелері бар:
механикалық ( сүзу, центрифугалау )
термиялық ( тұндырып қыздыру, ыстық сумен жуу )
электрлік ( электромагниттік өрісте өңдеу )
химиялық ( реагент - деэмульгаторлармен емдеу )
Сонымен қатар, эмульсияларды бұзу үшін ультрадыбыстық және
акустикалық тербелістермен өңдеу әдісін де қолданады. Әр түрлі
әдістерді біріктіріп те пайдаланады.
Деэмульсация процесінің негізгі үш кезеңін былай көрсетуге :
1- сыртқы " бронды " қабықшаларды бұзу
2- тамшыларды ірілендіру
3- фазаларды айыру
Бірінші кезеңде, эмульсияны бұзудың негізгі және ең әмбебап түрі
химиялық - реагент - деэмульгатордың әсері болып табылады. Кейбір
жағдайларда қыздыру немесе қарқынды араластыру әсерінен сыртқы
қабықшаларды әлсіретуге немесе бір бөлігін бұзуға болады.
Қабықшалардың бір бөлігін электростатикалық және электромагниттік
өрістерді қолданып бұзуға болады. Жоғары және аса жоғары жиіліктегі
тербелістерді қолдану күрделі қондырғыларды қажет етеді және ол
қазіргі кезде әлі қолданыс тапқан жоқ.
Екінші кезеңде, маңызды және болашағы бар тәсіл - электр өрісін
пайдалану арқылы су тамшыларын ірілендіру болып табылады. Сондай-ақ,
эмульсияларды су қабатында шаю әдісі де кең тараған, бұл процестің
жақсы жүруіне көбінесе тесілген құбырлар - маточниктер арқылы сұйық
ағынның біркелкі таралуымен анықталады. Магниттік өрісті қолдану
шарасы қондырғыларды күрделігіне байланысты тежеліп тұр.
Үшінші кезеңде негізгі процесс - бұл гравитациялық тұндыру болып
табылады. Соңғы жылдары тұндырғыштардың жоғары өнімді
конструкциялары шықты, олар сыйымдылықтардың тиімді көлемін толық
пайдалануға және эмульсиялық
жүйелердің физикалық - химиялық
қасиеттерін ескеруге мүмкіндік береді. Құрамында механикалық қоспалары
едәуір мөлшерде көп болатын эмульсияларды өңдеу үшін центрифуга
әдісін қолдану тиімді болып табылады.
18
Қазіргі кезде МС түріндегі мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі
әдістеріне: гравитациялық суық бөлу, құбыр ішіндегі деэмульсация,
центрифугалау, сүзгіден өткізу, сондай - ақ осы әдістердің үйлесімді
біріккен түрі жатады.
Сусыздандырудың қазіргі кездегі әдістері сулылығы 0,2 % - дан
төмен тауарлы мұнайды алуға мүмкіндік бермейді, сондықтан қабат
суларының минерализациясы жоғары мұнайларды дайындауда, оны
тереңірек сусыздандыру сатысынан өткізгеннен кейін сусыздандырылған
мұнайды тұщы сумен шаю арқылы тұзсыздандыру сатысы қарастырылған.
Тұзсыздандыру кезінде келесі процестерді бөліп көрсетуге болады:
Қыздырылған мұнаймен тұщы суды эмульсиялау;
Экстракция немесе тұздарды тең бөлу;
Тамшыларды ірілендіру;
Фазаларды бөлу;
Тұзсыздандыру кезінде химиялық реагенттер де қолданылады.
Тұзсыздандыру процесін сусыздандырумен бірге жүргізеді.
Дайындаудың қажетті тереңдігіне байланысты келесі қондырғылар
қолданылады:
мұнайды термохимиялық сусыздандыру (ТХҚ) ;
мұнайды электрлік тұзсыздандыру (ЭТҚ) ;
мұнайды кешенді дайындау (МКДҚ)- сусыздандыру, тұзсыздандыру
және тұрақтандыру.
Термохимиялық қондырғыларда және МКДҚ - да мұнайды
сусыздандыру процестері ұқсас. МКДҚ - да тұзсыздандыру кезінде
сусызданған мұнайға тұщы су қосып, қарқынды түрде араластырады . Осы
кезде түзілген эмульсия тұндырғыштарға түсіп, бұл жерде су бөлінеді.
Судың бөліну процесін жеделдету үшін эмульсияны
электродегидраторлар ( ЭТҚ ) арқылы өткізеді.
МКДҚ - да мұнайды тұрақтандыру арнайы колонналардағы
ректификация әдісіне негізделген, мұнда қысым мен жоғары температура
әсерінен мұнайдан жеңіл пропан - бутанды және шамалап бензинді
фракциялар бөлі ніп шығады. Жеңіл фракцияларды тереңірек өңдеу үшін
ГӨЗ - на өңдеуге айдайды, ал тұрақты мұнай МӨЗ - на шығынсыз
тасымалданады.
1.3 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар
Мұнай эмульсияларын бұзу, сонымен қатар, олардың түзілуін
болдырмау үшін деэмульгаторлар - беттік әрекетті заттар ( БӘЗ ) -
қолданылады, олардың әрекеттілігі - эмульгаторларға қарағанда жоғары.
Деэмульгаторлардың негізгі міндеті
- су тамшыларының беткі
қабатының эмульгаторларды, яғни мұнай құрамындағы (асфальтендер,
нафтендер, шайырлар, парафин және механикалық қоспаларды) және су
19
құрамында болатын (тұздарды, қышқылдарды) табиғи беттік әрекетті
заттарды, ығыстырып шығару.
Су тамшыларының беткі қабатынан табиғи эмульсиялаушы (яғни,
эмульгатор болып табылатын) заттарды ығыстырып, деэмульгаторлар өз
кезеңінде гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Нәтижесінде су
тамшылары соқтығысқанда ірі тамшыларға бірігіп тұнады. Деэмульгатор
тиімді болған сайын ол жабын қабықшаларының, яғни " бронның "
беріктігін соғұрлым азайтып, эмульсиялардың жедел бұзылуына әсер
етеді.
Эмульсиялардың бұзылуын жақсарту үшін және олардың "ескіруін"
тоқтату үшін деэмульгатроларды ұңғы түбіне жіберіп, ұңғы ішінде
деэмульсация жүргізу керек. Деэмульгаторларды ұңғы түбіне жібергенде
негізінен эмульсиялардың инверсиясы жүреді, яғни СМ түріндегі
эмульсия МС түріндегі эмульсияға айналады, оның тұтқырлығы 1 мПа *с,
себебі оның сыртқы фазасы су болғандықтан үйкеліске кететін қысымның
төмендеуі азаяды.
Теория бойынша, деэмульгатор белгілі бір фазалық қатынасы
дисперістік дәрежесі, сондай-ақ су тамшыларында адсорбциялық қабат
түзетін эмульгатордың мөлшері құрамы бар, қандай да болмасын бір
эмульсия үшін тиімді. Демек, теория бойынша, кен орнын игеру
процесінде эмульсиялардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің
өзгеруіне байланысты деэмулгаторлар ауыстырылып тұру керек, бірақ іс
жүзінде бұл сирек болатын жағдай.
Деэмульгаторлардың тиімділігін оның шығынымен, дайындалған
мұнайдың сапасымен, минемалды температурамен және мұнайдың тұну
ұзақтығымен сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттілігі деп түсіну
керек.
1.4
Деэмульсациялық
тұндыру
қондырғысына
қойылатын
талаптар
Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қолданылатын деэмульгаторлар екі
топқа бөлінеді:
1 - ионогенді (су ерітінділеріне ион түзуші)
2 - ионогенсіз (су ерітінділерінде ион түзбейтін)
Бірінші топқа тиімділігі аз деэмульгаторлар: НҚК (нейтралданған
қара контакт) және НҚГ (нейтралданған қышқылды гудрон) кіреді. 60-шы
жылдарға кейін НҚК базалық реагент болатын, бірақ оны қазіргі кезде одан
неғұрлым тиімдірек саналатын ионогенсіз деэмульгаторлар ығыстырып
шығарған, бұл деэмульгаторлардың артықшылығы: меншікті шығындары
аз (яғни, тоннасына 20-30 грамм жұмсалса, ал салыстырмалы түрде
ионогенді деэмульгаторлардың шығыны тоннасына 5-7 кг), бірақ бағасы
қымбаттырақ; қалдық сулануы төмен (1 %); мұнай мен суда жақсы ериді;
20
қабат сулары мен мұнай құрамында болатын тұздар мен қышқылдарға
инертті; аппарат пен құбырлар жүйесінде шөкпейді.
Деэмульгаторлар келесі талаптарға сай болуы керек:
1) қандай да бір фазада жақсы еруі қажет ( мұнай немесе суда );
2) "мұнай - су" шекарасынан табиғи эмульгаторларды ығыстыру
үшін қажетті беттік әрекеттілігі болу керек;
3) реагент аз жұмсалған кезде "мұнай - су" шекарасындағы
фазалық тартылыстың максималды төмендеуін қамтамасыз ету
керек;
4) қабат суларында каогуляцияланбауы керек;
5) металдарға қатысты инертті болу керек;
6) арзан болу керек;
7) температура өзгергенде қасиеттерін өзгертпеуі керек;
8) мұнай сапасын төмендетпеу керек;
9) әр түрлі құрамындағы бұзу керек, яғни әмбебап (универсалды)
болу керек;
10) тасымалдануы жеңіл болу керек;
Қазіргі кезде қолданылатын деэмульгаторлар осы талаптардың көп-
шілігіне сай келеді.
1.5 Эмульсияларды бұзудың негізгі әдістері
Құбыр
ішіндегі деэмульсация
-
тиімділігі жоғарғы
деэмулгаторлардың пайда болуымен байланысты кең қолданыс тапты
және мұнайды дайындаудың басқа тәсілдерімен бірге қолданылады. Бұл
тәсіл бойынша, деэмульгаторды дозалық сораппен мұнай - су қоспасына
ұңғы сағасында құбыр аралық кеңістікке немесе ТӨҚ-на (топтық өлшеу
қондырғылары) жинау коллекторының басында енгізеді (1 тонна мұнай
эмульсиясына 15-20 грамм). Мұнай - су эмульсиясы көтергіш құбырлар
бойымен, жеткізу желілерімен және жинау коллекторларымен қозғалуы
барысында қарқынды араласып, эмульсияның бұзылуына әкеледі.
Зерттеулер көрсеткендей, құбыр ішіндегі деэмульсацияның тиімділігі
келесі факторларға байланысты:
эмульсия құрамындағы су мөлшеріне;
тасымалданатын эмульсияның температурасына;
деэмульгатор тиімділігіне;
эмульсияның араласуының қарқындылығы мен ұзақтығына;
Практикада байқалғандай, осы аталған факторлардың деңгейі
жоғары болған сайын құбыр ішіндегі деэмульсация қарқындырақ жүреді.
Мұндай құрамында асфальтендердің болуы және мұнай тығыздығының
жоғарылауы құбыр ішіндегі деэмульсацияның тиімділігін едәуір азайтады.
Ұзақ уақыт бойы және қарқынды араласу ( Re 5000 ) кезінде табиғи
эмульгаторлардан тұратын жабын қабаты " броны " бар әрбір су
тамшысының бетіне тиімді деэмульгаторлардың ( БӘЗ ) аз мөлшерінің
21
ғана түсуі - жабын қабатының " бронның " бұзылуына әкеледі. Содан соң
судың ұсақ
тамшылары коалесцирленіп, іріленеді және құбырлар
желісінде, тамшы түзгіштер мен тұндырғыштарда мұнайдан бөлінеді.
Құбыр ішіндегі деэмульсация суды алдын-ала бөліп шығарып алуды
ұйымдастыруға мүмкіндік береді, бұл ұңғы өніміндегі судың құрамы 30%
- дан асқанда тиімді.
Гравитациялық суық болу - шикізат резервуарларында мұнай
құрамындағы қабат суларының мөлшері 60 % - дан асқанда және мұнай
құрамында табиғи эмульгаторлар болмай, сондай - ақ эмульсиялар тұрақты
болмаған жағдайда жүзеге асады. Гравитациялық тұндыру қабат суы мен
мұнайдың тығыздықтарының айырмашылығы әсерінен жүзеге
асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторларды енгізу арқылы
немесе енгізбей - ақ жүргізіледі. Мұнай резервуарларындағы қыздырусыз
бөлінуі бірнеше сағатта өтеді. Эмульсия резервуарларға қабат суының
деңгейінен төмен орналасқан арнайы тарату құрылғысы арқылы
резервуардың барлық ауданы бойынша тепе - тең жіберіледі, бұл су
қабатымен әсерлесетін эмульсияның ыдырау процесін жеделдете түседі.
Фильтрация - қиыршықтас, сынған әйнек, ағаш және металл
қиындылары және басқа материалдан тұратын филтрлеуші қабат арқылы
тұрақсыз эмульсияларды өткізіп біріктіру үшін қолданылады.
Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті суландыру
принципіне негізделген. Фильтрлеуші заттар келесі талаптарға жауап
беру керек:
суланғыштығы жақсы болу керек, соның арқасында су
глобулаларының фильтрлеуші заттармен ілінісуі және су тамшыларының
коалесценциясына әсер ететін эмульсияның фаза аралық пленкаларының
жарылуы жүреді ;
ұзақ пайдалану мерзімінде жеткілікті берік болуы керек;
су тамшыларына қарағанда электр заряды теріс болуы керек, бұл
су глобулаларының қабықшаларын зарядты алуды және олардың
арасындағы тебу күшін жоюды қамтамасыз етеді.
Конструкциясы жағынан филтрлер коалесцирлеуші элементпен
толтырылған колонналы аппарат болып табылады, оның өлшемдері
айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты. Қыздырылған
эмульсия
колоннаның төменгі жағынан, ал мұнай колоннаның жоғарғы жағынан
шығарылады, ал су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі өздігінен
жүретін процесс ретінде қолданылмайды, оны жылу химиялық әдістермен
бірге үйлесімді қолданады.
Жылухимиялық деэмульсация. Жылусыз және беттік әрекетті
заттарсыз ( БӘЗ ) мұнайды деэмульсациялаудың қазіргі бар әдістері
тиімсіз болып табылады. Сондықтан қазіргі кезде барлық өндірілген
суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді, бұл
қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:
22
қондырғы
барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан,
тұндырғыштан және сораптан тұрады;
салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне мұнайдағы су
мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді;
эмульсия сипаттамасының өзгеруіне байланысты қондырғы мен
аппаратураны ауыстырмай-ақ деэмульгаторды ауыстыру мүмкіндігі.
Мұнайды деэмульсациялауға арналған термохимиялық
қондырғылардың атмосфералық қысымда және үлкен қысымда жұмыс
істейтін түрлері бар. Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін
қондырғылар өздігінен ағатын арынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі
кен орындарында әлі күнге дейін жұмыс істеуде және олардың бірқатар
кемшіліктері бар.
Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан
бөлу, оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері қатар жүретін
блокты термохимиялық қондырғыларды қолдану кең тараған.
Мұнай өндірісінің қазіргі қарқынды беріп отыр. Зауыттардан
шығатын блокты термохимиялық қондырғылар технологиялық процесті
автоматтандыруға арналған жабдықтармен бірге жеткізіліп, қажетті жерде
15-20 күн ішінде тұрғызылады. Зауыттың жағдайында жасалатын
автоматты блокты - кешенді жабдықтарды қолдану бастапқы күрделі
қаржылар мөлшерін төмендетуге құрылыс - монтаж жұмыстарының
мерзімін азайтуға, технологиялық процестерді басқарудың
автоматтандырылған жүйелерін енгізуді тездетуге, мұнай өңдеу
зауытына тасымалданатын мұнайды стандарттарға сай дәрежеде
дайындауды қамтамсыз етеді.
1.6 Мұнайды дайындау және айдау қондырғысының негізгі
жабдықтары
Көлденең тұндырғыштар, жарым - жарты немесе толық бүлінген
эмульсия беру жанында, мұнайдан су айырылуы үшін арналады. Көлденең
тұндырғыштар, суландырылған мұнайдан суды алдын ала айыру үшін
қолданыла алады немесе мұнай қыздыру пештерден кейін мұнайды ақырғы
сусыздандыру үшін арналады.
Техникалық сипаттамасы:
Аппарат көлемі
Салмағы
Жұмысшы орта
Жұмысшы қысым
Өткізгіштік қабілеті
Суландырылуы:
өнімнің
шығатын мұнайдың
Температура:
23
200м3
34000кг
мұнай
0,6МПА
3000-6000м3сут
30% көбірек емес
0,5% көбірек емес
жұмысшы ортаның
қоршаған ортаның
100°С көбірек емес
55...+50°С
Блоктық құбырлы пеш, терең сусыздандыру және тұзсыздандыру
аппаратардың алдында суландырылған мұнайды қыздыру үшін арналады.
Техникалық сипаттамасы:
Жылытылатын орта
Жылу өнімділігі
Судан өткізгіштік қабілеті
Жылытылатын ортаның
жоғарғы қызу температурасы
Жұмысшы қысым
Отын газының қысымы:
қысым реттеуішіне дейін
жану камераларының алдында
Жағармайлық газ шығыны
Жану камераларының саны
Биік қысым желдеткіштерінің саны ВВД-11
Желдеткіштердің электр
қозғалтқыштардың саны
Электрқозғалтқыштарының
Қуаттылығы
Габарит мөлшерлері, мм
Салмағы
мұнай эмульсиясы
41900 МДжчас
150м3час
80°С
6,4МПА
0,98 МПА
0,05 МПА
1600м3
4
2
4
55 квт
16200 х 3150 х 8875
57104кг
БР-2,5 кез келген құбыр нүктесіне сұйық деэмульгатор және коррозия
ингибиторларын дайындап мөлшерлерлеп енгізуге арналған.
Техникалық сипаттамасы:
Мөлшер өлшемі
Мөлшер ортаның тұтқырлығы
Сорап берісі
Тоғыту қысымы
Температура:
реагенттің
қоршаған ортаның
Реагент қоры
Габарит мөлшерлері, мм
Салмағы
10-50гт
1000 дейін МПА с
2,5лч
10МПА
50-60°С
40 ... +50°С
15сут
3360 х 230
3000кг
Мұнай резервуарлар
Әртүрлі мөлшерлі сыйымдылықтар, дымқыл және тауарлық мұнайды
жинақталуға, тығыз таян сақтауға, есептеуге арналған мұнай резервуарлар деп
ұсынады.
Резервуарлар жабдықтаулары:
Гидравликалық сақтандыратын клапан (КПГ-250) артық қысымға
немесе резервуар газды кеңістігіндегі вакуумға, тыныс клапан алмауы
жанында шек қою үшін арналған.
24
Тыныс клапан (НДКМ-250) атмосферамен резервуар газды кеңістігін
автоматты қосады, температура өзгертуі нәтижесінде резервуарда шекті
мүмкін немесе вакуум жасалғанда, сонымен қатар резервуар толтырылу және
босауында жанында.
Оттан сақтандырғыш (ОП) резервуар газды кеңістігін тыныс немесе
гидравликалық клапандардан жалын енудің сақтап қалу үшін арналған.
Өлшеуіш қақпақ резервуарда мұнай және су деңгейін өлшеу сонымен
қатар сынамаалғышпен сынамалар алу үшін арналған.
Өтпетесік резервуар ішке адамдардың енуі үшін арналған және
резервуардың төменгі белдігінде орналастырады.
1.7 Мұнайды айдау және
дайындау
қондырғысының
технологиялық сұлбасына сипаттама
МДжЖЦ-да мұнайды дайындау сумұнайлы эмульсияны
термохимиялық сусыздандыру әдісімен айнымалы жиеліктің электр өріс
күштерімен әсер ету арқылы жүзеге асырылады.
№1,2 СААБҚ дан дайындау қондырғысына түсетін мұнай эмульсиясын
жылулық әсер ету жолымен және электр өрісі күшімен әсер етумен немесе
деэмульгатор реагенті пайдалану арқылы бұзылады.
Мұнайлы эмульсияны тиімді бұзу нәтижесінде мұнайдың қасиеттері
жақсы қызмет ету мерзімі өседі, мұнайды тасмалдауға кететін шығындар
төмендейді.
Біртіндеп сусыздандырылған мұнай, мұнай жинау коллекторымен 3,0-
3,5 кгссм2 қысыммен, 50-60оС температурамен, 10-15% дейін сулылығымен
мұнайды айдау және дайындау қондырғысына жіберіледі.
Сумұнайлы эмульсия тұндырудың І сатылы тұндырғыш-
аппараттарынын УДО өтеді. Диссольван-4411 деэмульгаторы өзінің физико-
химиялық қасиеті бойынша суда ериді, 12% дейін ылғалы бар мұнайда
ерімейді. Сондықтан тұндырғышқа жіберу алдында №1 резервуардан 150-
200м3сағ көлемде су беріледі. Сонымен бірге цикл басында қыздыру пеші
арқылы 9-метрлік резервуардан мұнайлы эмульсия қосылады.
Деэмульсациялық тұндыру қондырғысынан мұнай 14-18% шамасында
суылығымен сораптар арқылы ПТБ-540 пештеріне беріледі, онда 60-65оС
температураға дейін қыздырылады. Сораптың кірісінде БР-2,5
мөлшерлегішімен Диссольван - 4411 химреагент-деэмульгатор қосылады.
Қыздырылған мұнай терең сусыздандыру тұндырғышына ОГ-200
жіберіледі, онда пештегі ПТБ-540 қызған температурасында динамикалық
тұндыру арқылы сусыздандырылады.
ОГ-200 тұндырғыштарынан мұнай екі ағынмен электродегидраторлар
блогына ЭГ-200 жіберіледі.
Электродегидраторға берілместен бұрын мұнай ағыны су мен мұнай
аралластырғышынан өтеді.
25
Электродегидраторлар электр өрісінде мұнайлы эмульсияларды бұзу
үшін арналған және апараттық көлденең қимасын алатын, жоғарғы кернеу
өрісін тудыратын екі электродтармен жабдықталған көлденең сиымдылығы
болып табылады. Апараттың ішінде апараттың көлденең қимасы бойынша
мұнайлы эмульсияны енгізу үшін ағын таратқыш апараттан
сусыздандырылған мұнайды жинау және шығару үшін коллектор, бөлінген
қабат суын аппараттан шығару және айыру үшін коллектор орналасқан.
Электродегидраторларды қолдану мұнайдың өте сапалы дайындалуын
қамтамасыз етеді, себебі айнымалы тоқ өрісінде эмульсияларды бұзу
тиімділігі айтарлықтай жоғары, электірлік сусыздандыру минералды
тұздардың айтарлықтай мөлшерін жоюға мүмкіндік береді.
Электр өрісінің әсерінен мұнайда болатын су тамшылары
поляризациаланады, бір-біріне тартылады, коалесцияланып, тұнады.
Тұзсыздандырылған және сусыздандырылған мұнай аппараттың
жоғарғы жағына шығарылады және мұнайды терең газсыздандыруды жүзеге
асыру үшін соңғы газ айыру қондырғысына (КСУ) келіп түседі, одан 56-60%
келіп түсу температурасы кезінде оның газсыздандырылуы жүреді.
Бөлінген газ КСУ-дан 5-6 кгксм2 қысыммен газокомпрессорлы
қондырғы мен ГДҚ-ға (Газ дайындау қондырғысы) тасымалданады.
КСУ-ның шығысынан мұнай V-2000м3 көлеммен №4 РВС-тың
технологиялық резервуарларына келіп түсет, мұнда биіктігі 3-3,5м дейін
ағынды сулардың қалыңдығы арқылы мұнайды жуу жолымен судың қосымша
тұзсыздандырылуы және сусыздандырылуы жүреді.
Мұнай №4 РВС-тың технологиялық резервуарынан тұтынушыға берілуі
үшін РВС-10000м3 (5 дана) тауарлы парктің резервуарына келіп түседі.
Ауланған мұнайлы эмульсия №1,2 РВС-тен 9м-лік ағынмен алдын ала
ПТБ-1064 пештерінде 60-65 0С-ке дейін қыздырылып, Н-7А немесе Н-7Б
резервті сорабымен, сондай-ақ технологиялық парктің Н-2,3 сораптармен
процесс цикілінің басына беріледі.
Ағынды су №1,2 РВС резервуарына сораптық сүзу станциаларының
(ССС) сораптарымен есептеу торабы арқылы Өзен кен орнының мұнайлы
қабаттарына айдау үшін ҚҚС (қабат қысымын сақтау) жүйесіне бағытталады.
26
1.1 сурет
-
Мұнайды
айдау
және
дайындау
қондырғысының
технологиялық сұлбасы
1.8
Мұнайды
деэмульсациялық
тұндырудың
технологиялық
сұлбасы
Тiк деэмульсаторлар кәсiпшiлiкте мұнайды дайындаудың дүниежүзiлiк
тәжiрибесiнде ұсақ кен орындары мен жеке бөлшектенген учаскелердi
жабдықтауда кең қолданылады. Тiк жасалған мұнайды дайындау аппараттары
мұнай жинау пункттерiнiң ауданын қысқартуға қатаң талаптар қойылған кезде
мұнайды дайындау және жинауда артықшылықтары бар. Тiк
деэмульсаторлардың көлемi 5-80 м3 аралығында өзгередi. Бұл аппараттардың
айыру, кыздыру және сусыздандыру бөлiктерi және тұндыру бөлiгiнде
эмульсия ағынының қажеттi таралуын қамтамасыз ететiн қыздыру
құбырының астындағы эмульсияларды таратқыштар, тесiгi бар бөгеттер,
сөрелер және құрылғылармен жабдықталады.
Тік деэмульсаторлардың кейбір кемшіліктері бар: өнімділіктері төмен,
қыздырылған
мұнайдың қатты конвективті ағыны әсерінен тұндыру
бөлігіндегі эмульсияның нашар таралуы.
Көлденеңді деэмульсаторлар. Келесі түрдегі блокты қондырғылар
шығарылады: УДО-2М, УДО-3, УДО-1500б, СП-2000, " Тайфун " 1-400,
ДГ-2500, ДГ-6300, БН-М. Осы аппараттардың ішінде ең көп таралғаны
- деэмульсациялық тұндыру қондырғысы - УДО.
Көлденеңді (горизонтальды) деэмульсаторлар.
27
1.2 сурет - Мұнайды дайындауға арналған блокты жабдықтардың негізгі
түрлерінің жіктемесі
Деэмульсациялық тұндыру қондырғысы (1.3-сурет) қыздыру блогы І,
тұндыру блогы ІІ және бақылау-өлшеу блогынан тұрады. Қыздыру және
тұндыру блоктары тік бөгеттермен бөлінген, диаметрі 3,4 м көлденең
цилиндрлі тұрықта орналасқан.
Құрамында
деэмульгаторы бар мұнай эмульсиясы
жылуалмастырғышда алдын - ала қыздырылған соң жоғарыдан құбырша
(2) арқылы қыздыру бөлігіне келіп түседі, қыздыру бөлігі цилиндрлі
бөгетпен (3) екі қуысқа ішкі және сыртқы бөлінген. Ішкі қуыс бөлігінде
U түріндегі қыздыру құбырлары (4) орналасқан.
Мұнай эмульсиясы бөгеттің төменгі тесіктері арқылы 1 бөлікке
келіп түседі, мұнда ол қыздыру құбырларында газдың жануы әсерінен
60°С дейін қыздырылады. Қыздырылған эмульсия бөгеттен асып төгіліп,
тарату коллекторы 2 арқылы тұндыру бөлігіне ІІ келіп түседі, одан ол
аппараттың барлық қимасы бойынша желобтар көмегімен су қабатынан
өтіп, таза мұнай жинағышқа 10 келіп түседі, одан әрі арнайы тік
орналасқан құбыр шалар 10 а және таза мұнай коллекторы 12 бойымен
клапан 13 арқылы аппараттан шығарылады.
Аппараттың қыздыру бөлігінде мұнайдан бөлінген газ алдымен
айырғышқа 5, одан кейін сұйық ұстағыш 7 арқылы ІІ бөлікке келіп түседі.
ІІ бөліктен газ 5а айырғышқа жиналады, одан "өзіңе дейін" қысымды
реттегіш 8 арқылы газ желісіне бағытталады. Су аппараттан
28
деэмульсатордың төменгі
жағында
орналасқан
құбырша
арқылы
шығарылады.
1 - аппараттың тұрқы; 2 - қыздырылған эмульсияны енгiзу құбыршасы;
3 - төменгi жағы тесiлген цилиндрлi бөгет; 4 - түрiндегi қыздыру құбырлары; 5
- айырғыштар; 6 - тiк бөгет; 7 - сұйық ұстағыш; 8 - өзiңе дейiн қысымды
реттегiш; 9 - деңгей теңестiргiш линиясы; 10 - таза мұнайды жинағыш; 10а -
таза мұнайды шығаратын тiк орналасқан құбырша; 11 - тарату коллекторы; 12
- таза мұнай коллекторы; 13 - таза мұнайды шығаратын клапан
1.3 сурет - деэмульсациялық тұндырудың технологиялық сұлбасы
1.1 кесте - Деэмульсациялық қондырғылардың техникалық сипаттамасы
29
Көрсеткіштер
Деэмульсатор
Көрсеткіштер
УДО-2М
УДО-3
УДО-15006
Сұйықтық бойынша
3
өнімділігі, м тәу
Эмульсиялардың сулылығы,%
Мұнайдағы судың қалдық
мөлшері, %
Жұмыстық қысым, МПа
Эмульсияларды қыздыру
0
температурасы, С
3
Сыйымдылықтың көлемі, м
Қондырғының массасы, т
1600
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
100
42,5
3000
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
200
56,5
1500
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
160
50,6
2
Арнайы бөлім
2.1 Мұнайдың деэмульсациялық тұндыруын автоматтандыру
процесін сипаттау
Сулы мұнай эмульсиясы мұнайды есепке алу жүйесінің кірісінде ВСН-2
ылғал өлшегіші және қысым датчиктері Honeywel STG97LS900R300 арқылы
бақыланады. Деэмульсациялық тұндыру қондырғысында сұйықтың деңгейін,
ортаның (мұнай-су) температурасы мен қысымын бақылайтын
ультрадыбысты деңгей датчиктері ДУУ-4-06-хх-3,1-2,0-ОМ-1,5, мәліметтерді
өңдеу блогы (VEGA-03), шығын датчигі ДРС-50М, шығын өлшегіш
НОРД М-150 орнатылған.
Деэмульсациялық тұндырғышының шығысында ВСН-2 шикі мұнай
ылғал өлшегіші және реттегіш клапандар орнатылған.
Ішкі айдау сораптарының кірісі мен шығысында қысым датчиктері
Honeywel STG94LR-E10-B07P орнатылған.
Пештің кірісінде қысым датчиктері H STG 930-E1A 00000-MI SM F1,
3S-B77P және электртүйіспелі манометр ДМ 2005 CzIExУ3 бар. Пештің
шығысындағы өнімнің температурасын Метран-271 ТХАУ и ТХА-1293
термотүрлендіргіштері бақылайды.
Ультрадыбысты деңгей датчиктері ДУУ-2 технологиялық
сыйымдылықтардағы сұйық өнімдердің деңгейін үздіксіз бақылауға арналған.
Датчиктер:
сұйық өнімдердің деңгейін автоматты өлшеуге;
араласпайтын сұйық өнімдердің бөлінген кездегі төрт деңгейді де
автоматты өлшеуге;
бір нүктеде бақыланатын ортаның температурасын өлшеу;
бақыланатын ортаның қысымын өлшеуге мүмкіндік береді.
Өнімнің деңгейін өлшеу болат сымдағы серпімді деформацияның қысқа
импульсінің таралу уақытын өлшеуге негізделген сым ұзындығы бойымен
катушка оралған, ол арқылы ток импульсі магнит өрісін түзе отырып жүреді.
Сым бойымен сырғып тұратын тұрақты магниті бар қалытқының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
6
7
8
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада УДО тұндырғышы деп аталатын
технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі жасалады.
Автоматандырылатын барлық қондырғыларға сипаттама берілген,
мұнайды дайындау және айдау қондырғысына нақты жүйелі-техникалық
талдау жүзеге асырылған, ұсынылған басқару жүйесінің құрылымдық
сұлбалары жасалды, MatLab ортасында реттеу жүйесінің моделі визуалды
көрестілген.
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде табиғи және жасанды
жарықтандырулар есептелінген.
Жасалған автоматтандырылған жүйені тәжірибеде пайдалану мен іске
асыру үшін, технико-экономикалық есептерге негізделген жұмсалатын
қаржылық есептер, экономикалық бөлімде келтірілген.
Аннотация
В данном дипломной проекте произведена разработка системы
автоматизации для автоматизированной системы управления отстойника
УДО.
Приводится описание всей установки, осуществлён подробный
системно-технический анализ установки подготовки и перекачки нефти,
разработаны структурные схемы предложенных подсистем управления,
произведена визуализация модель регулирования с помощью программного
продукта MatLab.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности, где был
произведен расчет искусственного и естественного освещение.
Использование и внедрение разработанной системы автоматизации на
практике, а также финансовые расчеты основывается на технико-
экономических расчетах приведенных в экономической части.
Abstract
In this diploma project carried out to develop automation system for the
automated control system of settler "ISD".
The description of the entire system, systematically carried out detailed
technical analysis of treatment and pumping oil, the structural scheme offers
management subsystems, made visualization control model using the software
MatLab.
The issues of life safety, where we calculated the natural and artificial
lighting.
Use and implementation of automation systems developed in practice, as well
as financial calculations based on technical and economics calculations presents in
the economics part.
Мазмұны
9
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
І бөлім. Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..12
1.1 Мұнайда эмульсияның түзілу жолдарын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... 12
1.1.1 Мұнайдың құрамы, жіктемесі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
1.1.2 Мұнайдағы судың түзілу жолдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .14
1.2 Эмульсияларды бұзу әдістерін жіктеу және мұнайды
тұзсыздандыру ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
1.3 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар ... ... ... ... 17
1.4 Деэмульсациялық тұндыру қондырғысына қойылатын талаптар ... ... ... ..18
1.5 Эмульсияларды бұзудың негізгі әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
1.6 Мұнайды айдау және дайындау қондырғысының
негізгі жабдықтары ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
1.7 Мұнайды айдау және дайындау қондырғысының
технологиялық сұлбасына сипаттама ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
1.8 Мұнайды деэмульсациялық тұндырудың технологиялық
сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25
ІІ бөлім. Арнайы бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
2.1 Мұнайдың деэмульсациялық тұндыруын
автоматтандыру процесін сипаттау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...28
2.2 Мұнай деңгейін реттеудің функционалдық сұлбасы ... ... ... ... ... ... ... ..31
2.3 Автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сұлбасын сызу ... ... ... ... ... ..32
2.4 MatLab ортасында реттеу жүйесінің моделін жасау ... ... ... ... ... ... ... .. .35
2.5 Қондырғыдағы бақылау-өлшеу аспаптары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... 37
ІII бөлім. Экономикалық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..41
3.1 Экономикалы бөлімге кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .41
3.2 Тауарды бейнелеу мен негіздеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...41
3.3 Нарыққа өткізуін бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 42
3.4 Бәсекелестікті бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
3.5 Маркетинг жоспары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..43
3.6 Өтеу мерзімін ессептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..43
3.7 Тәуекелділікті бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..50
3.8 Экономикалы бөлімге қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... 50
ІV бөлім. Өміртіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 51
4.1 Мұнайды дайындау және айдау цех диспечерінің техникалық
қондырғыларды пайдаланудағы еңбек жағдайын талдау ... ... ... ... ... ...51
4.2 Диспетчер отыратын бөлменің табиғи
және жасанды жарықтандыру есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 53
4.2.1Жарықтың адамға әсері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...54
4.2.2 Табиғи жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...54
4.2.3 Табиғи жарықтануды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..55
4.2.4 Жасанды жарықтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..56
4.2.5 Жасанды жарықтандыруды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..57
4.3 Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..58
10
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...59
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 60
Кіріспе
11
Республикамыздың халық шаруашылығын дамытудың негізгі
міндеттеріне өндірістік процестерді кешенді автоматтандыру қарқынын жан -
жақты арттыру, әсіресе қосалқы жұмыстарды механикаландыру және
автоматтандыру, қол еңбегінің үлесін барынша азайту жатады. Осы
міндеттерді шешуде автоматты басқару жүйесін өңдеуге, адам денсаулығына
зиянды әрі өзіндік құнын кемітуге мүмкіндік беретін микропроцессорлық
техника мен өндірісті роботтарды кеңінен пайдаланудың үлкен маңызы бар.
Автоматтандыру деп, адамды тікелей технологиялық процеске
қатысудан босататын автоматтық құрылғыларды пайдалануды және енгізуді
айтады. Автоматтандырудың теориялық және ғылыми негізін автоматика
құрайды.
Автомат (грек тілінен аударғанда өздігінен әрекет ететін) өндірістік
процесті адамның қатысуынсыз тек оның бақылауымен жүзеге асыратын
құрылғы (машина, аппарат, аспап, тетік).
Бүгінгі таңда автоматтандыру бағытында өздерінің келелі еңбектерімен
жер жүзіне таныла бастаған Қазақстан ғылымдары да аз емес.
Басқарудың теориялық мәселелері инженер технологтарға қажетті деген
ауқымда берілді. Автоматтандырудың іс жүзінде қолданылып жүрген және
бүгінгі күнде өндіріске тәжірибелік түрде ғана енгізіліп отырған арнайы
құрал-жабдықтарында әлі зерттеліп жатқан кейбір перспективалық шешімдер
де қарастырылды.
Қазіргі
кезде электр есептеуіш машинасыз, микропроцессорлық
техникасыз жаңа заманғы өндірісті көзге елестету мүмкін емес. Өндірістік
процестерді автоматтандыруды дамыту бағытын талдай келіп, өз күрделілігі
жағынан әр түрлі міндеттер шешімін тапқан үш негізгі сатыны атап кетуге
болады. Жұмыс циклін автоматтандырудың бірінші сатысында негізгі көңіл
автоматтар мен жартылай автоматтарды жасауға бөлінді, ал олар өз кезегінде
жұмыс машиналарының конструкциясын кемелдендірудің және дамытудың
салдары болды. Бұл сатыда технологиялық процестерді автоматтандыру
өңдеудің кейбір операцияларын ғана қамтиды, ал дайын өнімді жинау,
бақылау және қаттау қолмен не механикалық құралдармен жүргізілді.
Автоматтандырудың екінші сатысы өңдеу бақылау, жинау, қаттау тағы
басқалары операцияларды біріктіретін автоматтық машина (автоматтық желі)
жасауға тіреледі. Автоматтандырудың үшінші сатысына өндірістік
процестерді кешенді автоматтандыру, яғни электр есептеуіш машинасын
кеңінен пайдалана отырып, автоматтық учаске, цех пен зауыттар, өндірістік
автоматты басқару жүйесін, икемді роботты кешенін құру жатады.
Тұндырғыштар - оларға толықтай немесе бір бөлігі ғана бұзылған
эмульсиялар түскен кезде мұнайдан суды бөлуге арналған. Тұндырғыштар
қатты суланған мұнайды өндіру кезде оның суын алдын - ала бөліп алу үшін
немесе мұнай эмульсияларын блокты не тұрақты пештерде қыздырған соң
мұнайды толық сусыздандыру үшін қолданылады. Олар (тұндырғыштар)
аппараттан шығар кездегі өнім құрамындағы су мен тұздың мөлшері тауарлық
12
мұнайдың сапасына қойылатын стандаттарға сәйкес болуын қамтамасыз етуі
керек.
Қазіргі кезде үздіксіз және жартылай үздіксіз жұмыс істейтін цилиндр
пішінді саңылаусыз тұндырғыштар көп қолданылады. Тұндырғыштарда
эмульсиялардың бөліну процесі статикалық немесе ламинарлық режим
жағдайында жүреді (Re = 12).
Эмульсияларды тұндырғыштарға енгізу тәсілі бойынша, бұл
аппараттарды ағыс қозғалысының бағыты тігінен немесе көлденеңінен
жүретін тұндырғыштар деп бөлуге болады. Тұндырғыштарға эмульсиялар үш
түрлі тәсілмен енгізіледі тарату коллекторлары арқылы үстінен немесе
астынан немесе эллипс тәрізді жасалған түбі жағынан. Эмульсияларды енгізу
тәсілі эмульсияның бұзылу дәрежесіне, тұндырғышқа келіп түскен мұнай мен
судың тұтқырлығы мен тығыздығына және мұнайдың сулану дәрежесіне
байланысты:
салыстырмалы түрде тұтқырлық жоғары болса (10 мПа·с), онда төменгі
тарату коллекторы арқылы немесе эллипстік түбі арқылы енгізіледі;
ал, мұнайдың тұтқырлығы төмен болса (1-2 мПа·с) және сулану
дәрежесі жоғары (10%) болса, жоғарғы тарату коллекторы арқылы енгізіледі.
Эмульсияны аппаратқа жоғарыдан енгізгенде су тамшылары мұнайдың
астына шөгеді, ал төменнен енгізгенде мұнай тамшылары су қабатынан
көтеріледі.
МДҚ-да тұндырғыштарды параллель жалғау олардың мұнаймен және
сумен ретсіз жүктелуіне әкеліп соғады, нәтижесінде МДҚ-ның технологиялық
жұмыс режимі бұзылып, олардың жұмысының тиімділігі азаяды.
1. Технологиялық бөлім
13
1.1 Мұнайда эмульсияның түзілу жолдарын талдау
1.1.1 Мұнайдың құрамы, жіктемесі
Мұнай өзіне тән иісі бар, қара-қоңыр түсті, майлы, жанғыш сұйық
химиялық құрамы бойынша - көміртек (82-87%) пен сутектен (11-14%) тұрады.
Мұнай және газ жанғыш пайдалы қазбалар қатарына жатады. Олар
құрамында көмірсутегі емес қосылыстары бар әртүрлі құрылымдағы
көмірсутектерінің күрделі қоспаларынан тұрады.
Мұнай құрамы өте күрделі және әр түрлі болып келеді. Ол бір кеніштің
өзінде де өзгеріске түсуі мүмкін.
Жер жүзінде 23 мыңнан астам кен орны болса, оның ішінде Қазақстанда
200-ге жуық мұнай кен орны бар. Әр кен орнының мұнай құрамы ерекше және
қасиеті де әр түрлі.
Мұнайдың қасиеті өндіру, мұнайдың қабат бойымен қозғалысында,
скважинада және жинау мен тасымалдау жүйесінде өзгеріп отырады.
Мұнайдың құрамына метанды немесе парафинді, нафтенді және
ароматты көмірсутектер кіреді.
Метанды немесе парафинді көмірсутектері (алкандар) метаннан бастап,
пентанға дейін қалыпты жағдайда, яғни газ күйінде болады. Ал пентаннан
бастап гептадеканға дейін - сұйық түрінде, ал одан да жоғарғысы - қатты
заттар (парафиндер) күйінде кездеседі. Мұнайдың парафинді
көмірсутектерінің жартысы қалыпты құрылымға, ал қалған бөлігі
тармақталған құрылымға ие екені белгілі. Изоалкандар - бензин мен майдың,
олардың пайдалану сапасын жақсартатын бағалы компоненттер болып
табылады.
Нафтенді көмірсутектер (циклоалкандар). Моноциклді нафтендер
мұнайда циклопентанды және циклогександы көмірсутектермен кең танымал
болып келеді. Нафтенді көмірсутектері - моторлы жанар және жағар
майлардың ең маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Нафтенді
көмірсутектері парафинді көмірсутектеріне қарағанда асфальтендер мен
шайырларды өте жақсы еріту қабілетіне ие.
Ароматты көмірсутектері бензолдық қатардың циклді шексіз
көмірсутектеріне жатады. Мұнайдың тығыздығы, химиялық тұрақтылығы,
улылығы және басқа да сипаттамалары ароматты көмірсутектерінің алатын
үлесіне және құрамына байланысты. Мұнайдың ароматты көмірсутектері
басқа қосылыстармен салыстырғанда асфальтты-шайырлы (смолалы)
заттарды өте жоғары дәрежеде еріте алады.
Мұнайдың құрамы элементтік, фракциялық және топтық деп жіктеледі.
Мұнайдың элементтік құрамы деп, ондағы әртүрлі химиялық
элементтердің бірлік үлестегі немесе пайыздағы массалық құрамын айтамыз.
Мұнайдың негізгі элементі көміртегі мен сутегі болып табылады.
14
Көбінесе мұнайда көміртегінің пайыздық үлесі - 83-87% , ал сутегінің
үлесі - 12-14% құрайды. Ал басқа элементтер - күкірт, азот, оттегі, және тағы
басқалары 3-4% аралығында кездеседі.
Күкіртті қосылыстар (меркаптандар, сульфидтер, күкіртсутектері)
металдарды қатты коррозияға ұшыратады және мұнайдың тауарлық сапасын
төмендетеді. Еркін күкірт мұнайда сирек кездеседі және күрделі күкіртті
қосылыстарға ыдырайды. Зияндық (улы) қасиеті бойынша барлық осы аталған
күкіртті қосылыстардың ішінде күкіртсутегі ең қауіпті болып табылады.
Мұнай құрамына кіретін, оттекті құрамды компоненттерге - нафтенді
және майлы қышқылдар, фенолдар және басқалары жатады. Нафтенді
қышқылдың құрамы бірнеше пайызға дейін жетуі мүмкін. Нафтенді
қышқылдар тез жағымсыз иіс шығаратын аз ұшатын сұйықтар болып келеді,
олар суда ерімейді, бірақ мұнай өнімдеріне жеңіл ериді. Сілтілі металдары бар
қабат суларымен әрекеттескен кезде түзілетін нафтенді қышқылдар тұздары -
эмульгаторлар болып табылады.
Азоттық қосылыстар мұнай құрамында аз мөлшерде кездеседі (0,5%-ке
дейін).
Асфальтты-шайырлы заттар жұқа беттегі мұнайдың түсін анықтайды
(сарыдан, қоңырдан бастап қараға дейін). Олар күрделі қосылыстар болып
келеді. Оларды көміртегі, сутегі және оттегі атомдарымен қатар күкірттің,
темірдің, магнийдің, никельдің және басқа заттардың атомдары
болады.Шайырлар сілтілер мен қышқылдарда ерімейді, бірақ жеңіл мұнай
дистилляттарында толық ериді. Шайырлардың тұтқырлықтары өте жоғары,
тығыздығы шамамен 1,0-ге тең. Асфальтендер - жеңіл бензиндерде ерімейді,
бірақ бензолда, хлороформда жақсы ериді. Ол морт сынғыш, әдетте қара түсті
болып келетін қатты зат. Олардың тығыздығы 1-ден артық. Мұнайдағы
асфальтендер мен шайырлардың жалпы мөлшері 20-25% дейін жетуі мүмкін.
Бұл заттар - сумұнай эмульсиясының негізгі табиғи тұрақтандырғышы, олар
мұнайдың көбіктенуіне жағдай жасайды.
Мұнайда аз мөлшерде металдар - ванадий, никель, хром, темір, магний
және басқа да элементтер кездеседі.
Мұнайдың фракциялық құрамын, айыру барысындағы әртүрлі қайнау
температурасында олардан шығатын фракциялар арқылы анықтайды. Мұнай
фракцияларының қайнау температурасы:
30-2050С - бензин; 200-3000С - керосин;
120-2400С - лигрион (аралық фракция);
3000С-тан астам температурада мазуттар алынады.
Айдау барысында алынған өнімдерді, егер олар 3500С-қа дейін қайнаса
- ашық фракциялар деп, ал егер қайнау шегі 3500С және одан да жоғары
температурада қайнаса - қара фракциялар деп атайды.
Мұнайларды былай бөледі:
Ашық фракциялардың шығуы бойынша түрлерге (қайнау
температурасы 3500С дейін)
І түрі - ашық фракциялардың шығуы 45%-дан жоғары
15
ІІ түрі - 30-45% аралығында
ІІІ түрі - ашық фракциялардың шығуы 30%-дан төмен.
Құрамындағы күкірт мөлшері бойынша кластарға
І класты - аз күкіртті (күкірт 0,6%-дан көп емес
ІІ класты - күкіртті - 0,6-1,8 аралығында
ІІІ класты - жоғары күкіртті - 1,81-3,5%
ІV класты - ерекше жоғары күкіртті - 3,5% жоғары.
Құрамындағы парафиннің мөлшері бойынша
аз парафинді - 1,5%-дан төмен
парафинді - 1,5-6% аралығында
жоғары парафинді - 6%-дан жоғары.
Шайыр мөлшері бойынша
аз шайырлы - 18%-дан төмен
шайырлы - 18-35% аралығында
жоғары шайырлы - 35%-дан жоғары.
(200С кезіндегі) тығыздығы бойынша
ерекше жеңіл - 830 кгм3
жеңіл - 830,1 - 850 кгм3
орташа - 850,1 - 870 кгм3
ауыр - 870,1 - 985 кгм3
битумды - 895 кгм3 жоғары.
1.1.2 Мұнайдағы судың түзілу жолдары
Мұнайда су скважина оқпанына берілетін судан немесе қысымды ұстап
тұру үшін қабатқа айдалған судан пайда болады. Скважина бойымен мұнай
мен қабат суының қозғалысынан олар араласады. Бір сұйықтын екінші
сұйықпен араласуы нәтижесінде эмулъсия түзіледі.
Эмульсия дегенеміз біреуі екіншісінде тамшы ( түйіршік ) түрде
болатын, өзара ерімейтін екі сұйықтықты жүйе. Түйіршіктер таралған
сұйықтық дисперсиялық орта, ал екінші дисперсиялық ортада таралған
сұйықтық - диперсті фаза деп аталады.
Мұнай эмульсияларының екі типі болады:
Мұнайдағы су және судағы мұнай Мұнай өндіру кезінде кездесетін
барлық эмульсияларда қабат сулары 90% және оданда да көп болады.
Эмульсия түзілу үшін екі араласпайтын сұйықтық араласпауы
жеткіліксіз.Тағыда мұнайда ерекше заттар - табиғи эмульгаторлар болуы
қажет. Мұнай табиғи эмульгаторлар әртүрлі мөлшерде барлық жағдайда қабат
мұнайында кездеседі. Оларға асфальтендер, шайырлар, мұнайда ерігіш
органикалық қышқылдар және ұсақ механикалық қоспалар жатады.
Эмульсиялық түйіршік бетінде адсорбцияланып, олар су
тамшыларының ағуына кедергі болатындай өзіндік қабат түзейді. Су
түйіршігінің бетіндегі қабаттың түзілуі эмульсияның ескеруі деп аталады.
16
Ескіру процесі - уақыт өткен сайын эмульгатор қабатының нығаюы.
Белгілі бір уақыт өткен соң түйіршігінің айналасындағы қабат өте мықты
болады да оны бұзу қиындайды.
Сумұнай эмульсиясының тұрақтылығына кейбір факторлар әсер етеді:
температура, парафиннің болуы, эмульсияның түзілу жағдайлары,
эмульденген судың құрамы мен мөлшері.
Эмульсия тұрақтылығы мұнайды тереңдік электорадан тепкіш
сораптармен өндіруге қарағанда, скважиналық штангалық сораптармен өндіру
кезінде төмен болады.
Эмульсия түзілуін төмендету шараларына қоса, түзілген эмульсияларды
бұзу шараларына да көп көңіл бөлінеді. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін
әртүрлі химиялық деэмульгатор - реагенттері қолданылады. Олар табиғи
эмульгаторларға мұнай эмульсияларының тұрақтылығын төмендетуге әсер
етеді.
Деэмульгаторлар - реагенттер ретінде беттік актив қатар (БАЗ)
қолданылады. Деэмульгаторлар келесі негізгі талаптарға сай болуы тиіс:
Эмульсияның бір фазасында жақсы еруі тиіс (мұнайда немесе суда)
Жеткілікті активті заттары болуы тиіс
Металдарға қарағанда инертті болуы
Сонымен бірге деэмульгаторлар арзан, тасымалданғыш, температура
өзгергенде өз қасиетін өзгертпеуі, өңдеуден соң мұнайдың сапасын бүлдірмеуі
керек.
Деэмульгатор мұнай - су фазалар бөлінуі бетінде адсорбцияланып
беттік активті табиғи эмульгаторын орнықтырады.
Деэмульгатор су ерітіндідегі әрекетіне байланысты ионогенді емес
болып бөлінеді.
Ионогенді болса ерітіндідегі катиондар мен аниондар диссоциаланады,
ол ионогенді емес болса иондар түзбейді.
Қазіргі кезде ионогенді емес беттік актив заттар сусыздандыру және
тұзсыздандыру процесінде кеңінен қолданылады. Ионогенді емес беттік актив
заттар қабат суындағы тұздармен реакцияға түспейді және түзілуін
болдырмайды.
Ионогенді емес деэмульгаторлардың ішінде мұнайды дайындау кезінде
импорттық деэмульгаторлар - дисолвандар 4411 және 4490, сепералдар 25, 29,
5084, прохинор, доуфакс реагент - R - 11, прогалиттер, прогалиндер.
Деэмульгаторлар төменгі температурада қоюланып қалмауы үшін оларға 35%
метил спиртін қосады. Метил спирті жоғарытоксинді сұйық болып табылады.
Сондықтан деэмульгатормен жұмыс жасаған кезде қажетті шараларды сақтау
қажет.
17
1.2
Эмульсияларды
бұзу
әдістерін
жіктеу
және
мұнайды
тұзсыздандыру
Кен орындарындағы мұнай дайындау қондырғыларында мұнайды
тауарлық дәрежеге дейін дайындаудың негізгі процестеріне мұнайды
сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері жатады. Сусыздандыру
технологиясының негізіне су-мұнай эмульсияларын бұзу процесі жатады.
Бұл процесс негізінде эмульсиялар тұрақты ұсақ дисперісті күйде
кинетикалық тұрғыдан тұрақсыз дисперісті жуйеге ауысады.
Мұнайды деэмульгациялау ( эмульсиясыздандыру ) тәсілдерінің
шартты жүктемелері бар:
механикалық ( сүзу, центрифугалау )
термиялық ( тұндырып қыздыру, ыстық сумен жуу )
электрлік ( электромагниттік өрісте өңдеу )
химиялық ( реагент - деэмульгаторлармен емдеу )
Сонымен қатар, эмульсияларды бұзу үшін ультрадыбыстық және
акустикалық тербелістермен өңдеу әдісін де қолданады. Әр түрлі
әдістерді біріктіріп те пайдаланады.
Деэмульсация процесінің негізгі үш кезеңін былай көрсетуге :
1- сыртқы " бронды " қабықшаларды бұзу
2- тамшыларды ірілендіру
3- фазаларды айыру
Бірінші кезеңде, эмульсияны бұзудың негізгі және ең әмбебап түрі
химиялық - реагент - деэмульгатордың әсері болып табылады. Кейбір
жағдайларда қыздыру немесе қарқынды араластыру әсерінен сыртқы
қабықшаларды әлсіретуге немесе бір бөлігін бұзуға болады.
Қабықшалардың бір бөлігін электростатикалық және электромагниттік
өрістерді қолданып бұзуға болады. Жоғары және аса жоғары жиіліктегі
тербелістерді қолдану күрделі қондырғыларды қажет етеді және ол
қазіргі кезде әлі қолданыс тапқан жоқ.
Екінші кезеңде, маңызды және болашағы бар тәсіл - электр өрісін
пайдалану арқылы су тамшыларын ірілендіру болып табылады. Сондай-ақ,
эмульсияларды су қабатында шаю әдісі де кең тараған, бұл процестің
жақсы жүруіне көбінесе тесілген құбырлар - маточниктер арқылы сұйық
ағынның біркелкі таралуымен анықталады. Магниттік өрісті қолдану
шарасы қондырғыларды күрделігіне байланысты тежеліп тұр.
Үшінші кезеңде негізгі процесс - бұл гравитациялық тұндыру болып
табылады. Соңғы жылдары тұндырғыштардың жоғары өнімді
конструкциялары шықты, олар сыйымдылықтардың тиімді көлемін толық
пайдалануға және эмульсиялық
жүйелердің физикалық - химиялық
қасиеттерін ескеруге мүмкіндік береді. Құрамында механикалық қоспалары
едәуір мөлшерде көп болатын эмульсияларды өңдеу үшін центрифуга
әдісін қолдану тиімді болып табылады.
18
Қазіргі кезде МС түріндегі мұнай эмульсияларын бұзудың негізгі
әдістеріне: гравитациялық суық бөлу, құбыр ішіндегі деэмульсация,
центрифугалау, сүзгіден өткізу, сондай - ақ осы әдістердің үйлесімді
біріккен түрі жатады.
Сусыздандырудың қазіргі кездегі әдістері сулылығы 0,2 % - дан
төмен тауарлы мұнайды алуға мүмкіндік бермейді, сондықтан қабат
суларының минерализациясы жоғары мұнайларды дайындауда, оны
тереңірек сусыздандыру сатысынан өткізгеннен кейін сусыздандырылған
мұнайды тұщы сумен шаю арқылы тұзсыздандыру сатысы қарастырылған.
Тұзсыздандыру кезінде келесі процестерді бөліп көрсетуге болады:
Қыздырылған мұнаймен тұщы суды эмульсиялау;
Экстракция немесе тұздарды тең бөлу;
Тамшыларды ірілендіру;
Фазаларды бөлу;
Тұзсыздандыру кезінде химиялық реагенттер де қолданылады.
Тұзсыздандыру процесін сусыздандырумен бірге жүргізеді.
Дайындаудың қажетті тереңдігіне байланысты келесі қондырғылар
қолданылады:
мұнайды термохимиялық сусыздандыру (ТХҚ) ;
мұнайды электрлік тұзсыздандыру (ЭТҚ) ;
мұнайды кешенді дайындау (МКДҚ)- сусыздандыру, тұзсыздандыру
және тұрақтандыру.
Термохимиялық қондырғыларда және МКДҚ - да мұнайды
сусыздандыру процестері ұқсас. МКДҚ - да тұзсыздандыру кезінде
сусызданған мұнайға тұщы су қосып, қарқынды түрде араластырады . Осы
кезде түзілген эмульсия тұндырғыштарға түсіп, бұл жерде су бөлінеді.
Судың бөліну процесін жеделдету үшін эмульсияны
электродегидраторлар ( ЭТҚ ) арқылы өткізеді.
МКДҚ - да мұнайды тұрақтандыру арнайы колонналардағы
ректификация әдісіне негізделген, мұнда қысым мен жоғары температура
әсерінен мұнайдан жеңіл пропан - бутанды және шамалап бензинді
фракциялар бөлі ніп шығады. Жеңіл фракцияларды тереңірек өңдеу үшін
ГӨЗ - на өңдеуге айдайды, ал тұрақты мұнай МӨЗ - на шығынсыз
тасымалданады.
1.3 Мұнай эмульсияларын бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар
Мұнай эмульсияларын бұзу, сонымен қатар, олардың түзілуін
болдырмау үшін деэмульгаторлар - беттік әрекетті заттар ( БӘЗ ) -
қолданылады, олардың әрекеттілігі - эмульгаторларға қарағанда жоғары.
Деэмульгаторлардың негізгі міндеті
- су тамшыларының беткі
қабатының эмульгаторларды, яғни мұнай құрамындағы (асфальтендер,
нафтендер, шайырлар, парафин және механикалық қоспаларды) және су
19
құрамында болатын (тұздарды, қышқылдарды) табиғи беттік әрекетті
заттарды, ығыстырып шығару.
Су тамшыларының беткі қабатынан табиғи эмульсиялаушы (яғни,
эмульгатор болып табылатын) заттарды ығыстырып, деэмульгаторлар өз
кезеңінде гидрофильді адсорбциялы қабат түзеді. Нәтижесінде су
тамшылары соқтығысқанда ірі тамшыларға бірігіп тұнады. Деэмульгатор
тиімді болған сайын ол жабын қабықшаларының, яғни " бронның "
беріктігін соғұрлым азайтып, эмульсиялардың жедел бұзылуына әсер
етеді.
Эмульсиялардың бұзылуын жақсарту үшін және олардың "ескіруін"
тоқтату үшін деэмульгатроларды ұңғы түбіне жіберіп, ұңғы ішінде
деэмульсация жүргізу керек. Деэмульгаторларды ұңғы түбіне жібергенде
негізінен эмульсиялардың инверсиясы жүреді, яғни СМ түріндегі
эмульсия МС түріндегі эмульсияға айналады, оның тұтқырлығы 1 мПа *с,
себебі оның сыртқы фазасы су болғандықтан үйкеліске кететін қысымның
төмендеуі азаяды.
Теория бойынша, деэмульгатор белгілі бір фазалық қатынасы
дисперістік дәрежесі, сондай-ақ су тамшыларында адсорбциялық қабат
түзетін эмульгатордың мөлшері құрамы бар, қандай да болмасын бір
эмульсия үшін тиімді. Демек, теория бойынша, кен орнын игеру
процесінде эмульсиялардың құрамы мен физикалық қасиеттерінің
өзгеруіне байланысты деэмулгаторлар ауыстырылып тұру керек, бірақ іс
жүзінде бұл сирек болатын жағдай.
Деэмульгаторлардың тиімділігін оның шығынымен, дайындалған
мұнайдың сапасымен, минемалды температурамен және мұнайдың тұну
ұзақтығымен сипатталатын эмульсиясыздандыру қабілеттілігі деп түсіну
керек.
1.4
Деэмульсациялық
тұндыру
қондырғысына
қойылатын
талаптар
Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қолданылатын деэмульгаторлар екі
топқа бөлінеді:
1 - ионогенді (су ерітінділеріне ион түзуші)
2 - ионогенсіз (су ерітінділерінде ион түзбейтін)
Бірінші топқа тиімділігі аз деэмульгаторлар: НҚК (нейтралданған
қара контакт) және НҚГ (нейтралданған қышқылды гудрон) кіреді. 60-шы
жылдарға кейін НҚК базалық реагент болатын, бірақ оны қазіргі кезде одан
неғұрлым тиімдірек саналатын ионогенсіз деэмульгаторлар ығыстырып
шығарған, бұл деэмульгаторлардың артықшылығы: меншікті шығындары
аз (яғни, тоннасына 20-30 грамм жұмсалса, ал салыстырмалы түрде
ионогенді деэмульгаторлардың шығыны тоннасына 5-7 кг), бірақ бағасы
қымбаттырақ; қалдық сулануы төмен (1 %); мұнай мен суда жақсы ериді;
20
қабат сулары мен мұнай құрамында болатын тұздар мен қышқылдарға
инертті; аппарат пен құбырлар жүйесінде шөкпейді.
Деэмульгаторлар келесі талаптарға сай болуы керек:
1) қандай да бір фазада жақсы еруі қажет ( мұнай немесе суда );
2) "мұнай - су" шекарасынан табиғи эмульгаторларды ығыстыру
үшін қажетті беттік әрекеттілігі болу керек;
3) реагент аз жұмсалған кезде "мұнай - су" шекарасындағы
фазалық тартылыстың максималды төмендеуін қамтамасыз ету
керек;
4) қабат суларында каогуляцияланбауы керек;
5) металдарға қатысты инертті болу керек;
6) арзан болу керек;
7) температура өзгергенде қасиеттерін өзгертпеуі керек;
8) мұнай сапасын төмендетпеу керек;
9) әр түрлі құрамындағы бұзу керек, яғни әмбебап (универсалды)
болу керек;
10) тасымалдануы жеңіл болу керек;
Қазіргі кезде қолданылатын деэмульгаторлар осы талаптардың көп-
шілігіне сай келеді.
1.5 Эмульсияларды бұзудың негізгі әдістері
Құбыр
ішіндегі деэмульсация
-
тиімділігі жоғарғы
деэмулгаторлардың пайда болуымен байланысты кең қолданыс тапты
және мұнайды дайындаудың басқа тәсілдерімен бірге қолданылады. Бұл
тәсіл бойынша, деэмульгаторды дозалық сораппен мұнай - су қоспасына
ұңғы сағасында құбыр аралық кеңістікке немесе ТӨҚ-на (топтық өлшеу
қондырғылары) жинау коллекторының басында енгізеді (1 тонна мұнай
эмульсиясына 15-20 грамм). Мұнай - су эмульсиясы көтергіш құбырлар
бойымен, жеткізу желілерімен және жинау коллекторларымен қозғалуы
барысында қарқынды араласып, эмульсияның бұзылуына әкеледі.
Зерттеулер көрсеткендей, құбыр ішіндегі деэмульсацияның тиімділігі
келесі факторларға байланысты:
эмульсия құрамындағы су мөлшеріне;
тасымалданатын эмульсияның температурасына;
деэмульгатор тиімділігіне;
эмульсияның араласуының қарқындылығы мен ұзақтығына;
Практикада байқалғандай, осы аталған факторлардың деңгейі
жоғары болған сайын құбыр ішіндегі деэмульсация қарқындырақ жүреді.
Мұндай құрамында асфальтендердің болуы және мұнай тығыздығының
жоғарылауы құбыр ішіндегі деэмульсацияның тиімділігін едәуір азайтады.
Ұзақ уақыт бойы және қарқынды араласу ( Re 5000 ) кезінде табиғи
эмульгаторлардан тұратын жабын қабаты " броны " бар әрбір су
тамшысының бетіне тиімді деэмульгаторлардың ( БӘЗ ) аз мөлшерінің
21
ғана түсуі - жабын қабатының " бронның " бұзылуына әкеледі. Содан соң
судың ұсақ
тамшылары коалесцирленіп, іріленеді және құбырлар
желісінде, тамшы түзгіштер мен тұндырғыштарда мұнайдан бөлінеді.
Құбыр ішіндегі деэмульсация суды алдын-ала бөліп шығарып алуды
ұйымдастыруға мүмкіндік береді, бұл ұңғы өніміндегі судың құрамы 30%
- дан асқанда тиімді.
Гравитациялық суық болу - шикізат резервуарларында мұнай
құрамындағы қабат суларының мөлшері 60 % - дан асқанда және мұнай
құрамында табиғи эмульгаторлар болмай, сондай - ақ эмульсиялар тұрақты
болмаған жағдайда жүзеге асады. Гравитациялық тұндыру қабат суы мен
мұнайдың тығыздықтарының айырмашылығы әсерінен жүзеге
асырылады. Гравитациялық бөлу деэмульгаторларды енгізу арқылы
немесе енгізбей - ақ жүргізіледі. Мұнай резервуарларындағы қыздырусыз
бөлінуі бірнеше сағатта өтеді. Эмульсия резервуарларға қабат суының
деңгейінен төмен орналасқан арнайы тарату құрылғысы арқылы
резервуардың барлық ауданы бойынша тепе - тең жіберіледі, бұл су
қабатымен әсерлесетін эмульсияның ыдырау процесін жеделдете түседі.
Фильтрация - қиыршықтас, сынған әйнек, ағаш және металл
қиындылары және басқа материалдан тұратын филтрлеуші қабат арқылы
тұрақсыз эмульсияларды өткізіп біріктіру үшін қолданылады.
Фильтрлер көмегімен мұнайды деэмульсациялау селективті суландыру
принципіне негізделген. Фильтрлеуші заттар келесі талаптарға жауап
беру керек:
суланғыштығы жақсы болу керек, соның арқасында су
глобулаларының фильтрлеуші заттармен ілінісуі және су тамшыларының
коалесценциясына әсер ететін эмульсияның фаза аралық пленкаларының
жарылуы жүреді ;
ұзақ пайдалану мерзімінде жеткілікті берік болуы керек;
су тамшыларына қарағанда электр заряды теріс болуы керек, бұл
су глобулаларының қабықшаларын зарядты алуды және олардың
арасындағы тебу күшін жоюды қамтамасыз етеді.
Конструкциясы жағынан филтрлер коалесцирлеуші элементпен
толтырылған колонналы аппарат болып табылады, оның өлшемдері
айдалатын эмульсияның көлеміне байланысты. Қыздырылған
эмульсия
колоннаның төменгі жағынан, ал мұнай колоннаның жоғарғы жағынан
шығарылады, ал су төменнен шығарылады. Фильтрация әдісі өздігінен
жүретін процесс ретінде қолданылмайды, оны жылу химиялық әдістермен
бірге үйлесімді қолданады.
Жылухимиялық деэмульсация. Жылусыз және беттік әрекетті
заттарсыз ( БӘЗ ) мұнайды деэмульсациялаудың қазіргі бар әдістері
тиімсіз болып табылады. Сондықтан қазіргі кезде барлық өндірілген
суланған мұнайдың 80% термохимиялық қондырғыларда өңделеді, бұл
қондырғылардың келесідей артықшылықтары бар:
22
қондырғы
барынша қарапайым (жылуалмастырғыштан,
тұндырғыштан және сораптан тұрады;
салыстырмалы түрде қондырғының жұмыс режиміне мұнайдағы су
мөлшерінің өзгеруі көп әсер етпейді;
эмульсия сипаттамасының өзгеруіне байланысты қондырғы мен
аппаратураны ауыстырмай-ақ деэмульгаторды ауыстыру мүмкіндігі.
Мұнайды деэмульсациялауға арналған термохимиялық
қондырғылардың атмосфералық қысымда және үлкен қысымда жұмыс
істейтін түрлері бар. Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін
қондырғылар өздігінен ағатын арынсыз мұнай дайындау жүйесі бар ескі
кен орындарында әлі күнге дейін жұмыс істеуде және олардың бірқатар
кемшіліктері бар.
Қазіргі кезде құбыр ішіндегі деэмульсациямен қатар мұнайды газдан
бөлу, оны сусыздандыру және тұзсыздандыру процестері қатар жүретін
блокты термохимиялық қондырғыларды қолдану кең тараған.
Мұнай өндірісінің қазіргі қарқынды беріп отыр. Зауыттардан
шығатын блокты термохимиялық қондырғылар технологиялық процесті
автоматтандыруға арналған жабдықтармен бірге жеткізіліп, қажетті жерде
15-20 күн ішінде тұрғызылады. Зауыттың жағдайында жасалатын
автоматты блокты - кешенді жабдықтарды қолдану бастапқы күрделі
қаржылар мөлшерін төмендетуге құрылыс - монтаж жұмыстарының
мерзімін азайтуға, технологиялық процестерді басқарудың
автоматтандырылған жүйелерін енгізуді тездетуге, мұнай өңдеу
зауытына тасымалданатын мұнайды стандарттарға сай дәрежеде
дайындауды қамтамсыз етеді.
1.6 Мұнайды дайындау және айдау қондырғысының негізгі
жабдықтары
Көлденең тұндырғыштар, жарым - жарты немесе толық бүлінген
эмульсия беру жанында, мұнайдан су айырылуы үшін арналады. Көлденең
тұндырғыштар, суландырылған мұнайдан суды алдын ала айыру үшін
қолданыла алады немесе мұнай қыздыру пештерден кейін мұнайды ақырғы
сусыздандыру үшін арналады.
Техникалық сипаттамасы:
Аппарат көлемі
Салмағы
Жұмысшы орта
Жұмысшы қысым
Өткізгіштік қабілеті
Суландырылуы:
өнімнің
шығатын мұнайдың
Температура:
23
200м3
34000кг
мұнай
0,6МПА
3000-6000м3сут
30% көбірек емес
0,5% көбірек емес
жұмысшы ортаның
қоршаған ортаның
100°С көбірек емес
55...+50°С
Блоктық құбырлы пеш, терең сусыздандыру және тұзсыздандыру
аппаратардың алдында суландырылған мұнайды қыздыру үшін арналады.
Техникалық сипаттамасы:
Жылытылатын орта
Жылу өнімділігі
Судан өткізгіштік қабілеті
Жылытылатын ортаның
жоғарғы қызу температурасы
Жұмысшы қысым
Отын газының қысымы:
қысым реттеуішіне дейін
жану камераларының алдында
Жағармайлық газ шығыны
Жану камераларының саны
Биік қысым желдеткіштерінің саны ВВД-11
Желдеткіштердің электр
қозғалтқыштардың саны
Электрқозғалтқыштарының
Қуаттылығы
Габарит мөлшерлері, мм
Салмағы
мұнай эмульсиясы
41900 МДжчас
150м3час
80°С
6,4МПА
0,98 МПА
0,05 МПА
1600м3
4
2
4
55 квт
16200 х 3150 х 8875
57104кг
БР-2,5 кез келген құбыр нүктесіне сұйық деэмульгатор және коррозия
ингибиторларын дайындап мөлшерлерлеп енгізуге арналған.
Техникалық сипаттамасы:
Мөлшер өлшемі
Мөлшер ортаның тұтқырлығы
Сорап берісі
Тоғыту қысымы
Температура:
реагенттің
қоршаған ортаның
Реагент қоры
Габарит мөлшерлері, мм
Салмағы
10-50гт
1000 дейін МПА с
2,5лч
10МПА
50-60°С
40 ... +50°С
15сут
3360 х 230
3000кг
Мұнай резервуарлар
Әртүрлі мөлшерлі сыйымдылықтар, дымқыл және тауарлық мұнайды
жинақталуға, тығыз таян сақтауға, есептеуге арналған мұнай резервуарлар деп
ұсынады.
Резервуарлар жабдықтаулары:
Гидравликалық сақтандыратын клапан (КПГ-250) артық қысымға
немесе резервуар газды кеңістігіндегі вакуумға, тыныс клапан алмауы
жанында шек қою үшін арналған.
24
Тыныс клапан (НДКМ-250) атмосферамен резервуар газды кеңістігін
автоматты қосады, температура өзгертуі нәтижесінде резервуарда шекті
мүмкін немесе вакуум жасалғанда, сонымен қатар резервуар толтырылу және
босауында жанында.
Оттан сақтандырғыш (ОП) резервуар газды кеңістігін тыныс немесе
гидравликалық клапандардан жалын енудің сақтап қалу үшін арналған.
Өлшеуіш қақпақ резервуарда мұнай және су деңгейін өлшеу сонымен
қатар сынамаалғышпен сынамалар алу үшін арналған.
Өтпетесік резервуар ішке адамдардың енуі үшін арналған және
резервуардың төменгі белдігінде орналастырады.
1.7 Мұнайды айдау және
дайындау
қондырғысының
технологиялық сұлбасына сипаттама
МДжЖЦ-да мұнайды дайындау сумұнайлы эмульсияны
термохимиялық сусыздандыру әдісімен айнымалы жиеліктің электр өріс
күштерімен әсер ету арқылы жүзеге асырылады.
№1,2 СААБҚ дан дайындау қондырғысына түсетін мұнай эмульсиясын
жылулық әсер ету жолымен және электр өрісі күшімен әсер етумен немесе
деэмульгатор реагенті пайдалану арқылы бұзылады.
Мұнайлы эмульсияны тиімді бұзу нәтижесінде мұнайдың қасиеттері
жақсы қызмет ету мерзімі өседі, мұнайды тасмалдауға кететін шығындар
төмендейді.
Біртіндеп сусыздандырылған мұнай, мұнай жинау коллекторымен 3,0-
3,5 кгссм2 қысыммен, 50-60оС температурамен, 10-15% дейін сулылығымен
мұнайды айдау және дайындау қондырғысына жіберіледі.
Сумұнайлы эмульсия тұндырудың І сатылы тұндырғыш-
аппараттарынын УДО өтеді. Диссольван-4411 деэмульгаторы өзінің физико-
химиялық қасиеті бойынша суда ериді, 12% дейін ылғалы бар мұнайда
ерімейді. Сондықтан тұндырғышқа жіберу алдында №1 резервуардан 150-
200м3сағ көлемде су беріледі. Сонымен бірге цикл басында қыздыру пеші
арқылы 9-метрлік резервуардан мұнайлы эмульсия қосылады.
Деэмульсациялық тұндыру қондырғысынан мұнай 14-18% шамасында
суылығымен сораптар арқылы ПТБ-540 пештеріне беріледі, онда 60-65оС
температураға дейін қыздырылады. Сораптың кірісінде БР-2,5
мөлшерлегішімен Диссольван - 4411 химреагент-деэмульгатор қосылады.
Қыздырылған мұнай терең сусыздандыру тұндырғышына ОГ-200
жіберіледі, онда пештегі ПТБ-540 қызған температурасында динамикалық
тұндыру арқылы сусыздандырылады.
ОГ-200 тұндырғыштарынан мұнай екі ағынмен электродегидраторлар
блогына ЭГ-200 жіберіледі.
Электродегидраторға берілместен бұрын мұнай ағыны су мен мұнай
аралластырғышынан өтеді.
25
Электродегидраторлар электр өрісінде мұнайлы эмульсияларды бұзу
үшін арналған және апараттық көлденең қимасын алатын, жоғарғы кернеу
өрісін тудыратын екі электродтармен жабдықталған көлденең сиымдылығы
болып табылады. Апараттың ішінде апараттың көлденең қимасы бойынша
мұнайлы эмульсияны енгізу үшін ағын таратқыш апараттан
сусыздандырылған мұнайды жинау және шығару үшін коллектор, бөлінген
қабат суын аппараттан шығару және айыру үшін коллектор орналасқан.
Электродегидраторларды қолдану мұнайдың өте сапалы дайындалуын
қамтамасыз етеді, себебі айнымалы тоқ өрісінде эмульсияларды бұзу
тиімділігі айтарлықтай жоғары, электірлік сусыздандыру минералды
тұздардың айтарлықтай мөлшерін жоюға мүмкіндік береді.
Электр өрісінің әсерінен мұнайда болатын су тамшылары
поляризациаланады, бір-біріне тартылады, коалесцияланып, тұнады.
Тұзсыздандырылған және сусыздандырылған мұнай аппараттың
жоғарғы жағына шығарылады және мұнайды терең газсыздандыруды жүзеге
асыру үшін соңғы газ айыру қондырғысына (КСУ) келіп түседі, одан 56-60%
келіп түсу температурасы кезінде оның газсыздандырылуы жүреді.
Бөлінген газ КСУ-дан 5-6 кгксм2 қысыммен газокомпрессорлы
қондырғы мен ГДҚ-ға (Газ дайындау қондырғысы) тасымалданады.
КСУ-ның шығысынан мұнай V-2000м3 көлеммен №4 РВС-тың
технологиялық резервуарларына келіп түсет, мұнда биіктігі 3-3,5м дейін
ағынды сулардың қалыңдығы арқылы мұнайды жуу жолымен судың қосымша
тұзсыздандырылуы және сусыздандырылуы жүреді.
Мұнай №4 РВС-тың технологиялық резервуарынан тұтынушыға берілуі
үшін РВС-10000м3 (5 дана) тауарлы парктің резервуарына келіп түседі.
Ауланған мұнайлы эмульсия №1,2 РВС-тен 9м-лік ағынмен алдын ала
ПТБ-1064 пештерінде 60-65 0С-ке дейін қыздырылып, Н-7А немесе Н-7Б
резервті сорабымен, сондай-ақ технологиялық парктің Н-2,3 сораптармен
процесс цикілінің басына беріледі.
Ағынды су №1,2 РВС резервуарына сораптық сүзу станциаларының
(ССС) сораптарымен есептеу торабы арқылы Өзен кен орнының мұнайлы
қабаттарына айдау үшін ҚҚС (қабат қысымын сақтау) жүйесіне бағытталады.
26
1.1 сурет
-
Мұнайды
айдау
және
дайындау
қондырғысының
технологиялық сұлбасы
1.8
Мұнайды
деэмульсациялық
тұндырудың
технологиялық
сұлбасы
Тiк деэмульсаторлар кәсiпшiлiкте мұнайды дайындаудың дүниежүзiлiк
тәжiрибесiнде ұсақ кен орындары мен жеке бөлшектенген учаскелердi
жабдықтауда кең қолданылады. Тiк жасалған мұнайды дайындау аппараттары
мұнай жинау пункттерiнiң ауданын қысқартуға қатаң талаптар қойылған кезде
мұнайды дайындау және жинауда артықшылықтары бар. Тiк
деэмульсаторлардың көлемi 5-80 м3 аралығында өзгередi. Бұл аппараттардың
айыру, кыздыру және сусыздандыру бөлiктерi және тұндыру бөлiгiнде
эмульсия ағынының қажеттi таралуын қамтамасыз ететiн қыздыру
құбырының астындағы эмульсияларды таратқыштар, тесiгi бар бөгеттер,
сөрелер және құрылғылармен жабдықталады.
Тік деэмульсаторлардың кейбір кемшіліктері бар: өнімділіктері төмен,
қыздырылған
мұнайдың қатты конвективті ағыны әсерінен тұндыру
бөлігіндегі эмульсияның нашар таралуы.
Көлденеңді деэмульсаторлар. Келесі түрдегі блокты қондырғылар
шығарылады: УДО-2М, УДО-3, УДО-1500б, СП-2000, " Тайфун " 1-400,
ДГ-2500, ДГ-6300, БН-М. Осы аппараттардың ішінде ең көп таралғаны
- деэмульсациялық тұндыру қондырғысы - УДО.
Көлденеңді (горизонтальды) деэмульсаторлар.
27
1.2 сурет - Мұнайды дайындауға арналған блокты жабдықтардың негізгі
түрлерінің жіктемесі
Деэмульсациялық тұндыру қондырғысы (1.3-сурет) қыздыру блогы І,
тұндыру блогы ІІ және бақылау-өлшеу блогынан тұрады. Қыздыру және
тұндыру блоктары тік бөгеттермен бөлінген, диаметрі 3,4 м көлденең
цилиндрлі тұрықта орналасқан.
Құрамында
деэмульгаторы бар мұнай эмульсиясы
жылуалмастырғышда алдын - ала қыздырылған соң жоғарыдан құбырша
(2) арқылы қыздыру бөлігіне келіп түседі, қыздыру бөлігі цилиндрлі
бөгетпен (3) екі қуысқа ішкі және сыртқы бөлінген. Ішкі қуыс бөлігінде
U түріндегі қыздыру құбырлары (4) орналасқан.
Мұнай эмульсиясы бөгеттің төменгі тесіктері арқылы 1 бөлікке
келіп түседі, мұнда ол қыздыру құбырларында газдың жануы әсерінен
60°С дейін қыздырылады. Қыздырылған эмульсия бөгеттен асып төгіліп,
тарату коллекторы 2 арқылы тұндыру бөлігіне ІІ келіп түседі, одан ол
аппараттың барлық қимасы бойынша желобтар көмегімен су қабатынан
өтіп, таза мұнай жинағышқа 10 келіп түседі, одан әрі арнайы тік
орналасқан құбыр шалар 10 а және таза мұнай коллекторы 12 бойымен
клапан 13 арқылы аппараттан шығарылады.
Аппараттың қыздыру бөлігінде мұнайдан бөлінген газ алдымен
айырғышқа 5, одан кейін сұйық ұстағыш 7 арқылы ІІ бөлікке келіп түседі.
ІІ бөліктен газ 5а айырғышқа жиналады, одан "өзіңе дейін" қысымды
реттегіш 8 арқылы газ желісіне бағытталады. Су аппараттан
28
деэмульсатордың төменгі
жағында
орналасқан
құбырша
арқылы
шығарылады.
1 - аппараттың тұрқы; 2 - қыздырылған эмульсияны енгiзу құбыршасы;
3 - төменгi жағы тесiлген цилиндрлi бөгет; 4 - түрiндегi қыздыру құбырлары; 5
- айырғыштар; 6 - тiк бөгет; 7 - сұйық ұстағыш; 8 - өзiңе дейiн қысымды
реттегiш; 9 - деңгей теңестiргiш линиясы; 10 - таза мұнайды жинағыш; 10а -
таза мұнайды шығаратын тiк орналасқан құбырша; 11 - тарату коллекторы; 12
- таза мұнай коллекторы; 13 - таза мұнайды шығаратын клапан
1.3 сурет - деэмульсациялық тұндырудың технологиялық сұлбасы
1.1 кесте - Деэмульсациялық қондырғылардың техникалық сипаттамасы
29
Көрсеткіштер
Деэмульсатор
Көрсеткіштер
УДО-2М
УДО-3
УДО-15006
Сұйықтық бойынша
3
өнімділігі, м тәу
Эмульсиялардың сулылығы,%
Мұнайдағы судың қалдық
мөлшері, %
Жұмыстық қысым, МПа
Эмульсияларды қыздыру
0
температурасы, С
3
Сыйымдылықтың көлемі, м
Қондырғының массасы, т
1600
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
100
42,5
3000
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
200
56,5
1500
30-ға дейін
1
0,6
60-қа дейін
160
50,6
2
Арнайы бөлім
2.1 Мұнайдың деэмульсациялық тұндыруын автоматтандыру
процесін сипаттау
Сулы мұнай эмульсиясы мұнайды есепке алу жүйесінің кірісінде ВСН-2
ылғал өлшегіші және қысым датчиктері Honeywel STG97LS900R300 арқылы
бақыланады. Деэмульсациялық тұндыру қондырғысында сұйықтың деңгейін,
ортаның (мұнай-су) температурасы мен қысымын бақылайтын
ультрадыбысты деңгей датчиктері ДУУ-4-06-хх-3,1-2,0-ОМ-1,5, мәліметтерді
өңдеу блогы (VEGA-03), шығын датчигі ДРС-50М, шығын өлшегіш
НОРД М-150 орнатылған.
Деэмульсациялық тұндырғышының шығысында ВСН-2 шикі мұнай
ылғал өлшегіші және реттегіш клапандар орнатылған.
Ішкі айдау сораптарының кірісі мен шығысында қысым датчиктері
Honeywel STG94LR-E10-B07P орнатылған.
Пештің кірісінде қысым датчиктері H STG 930-E1A 00000-MI SM F1,
3S-B77P және электртүйіспелі манометр ДМ 2005 CzIExУ3 бар. Пештің
шығысындағы өнімнің температурасын Метран-271 ТХАУ и ТХА-1293
термотүрлендіргіштері бақылайды.
Ультрадыбысты деңгей датчиктері ДУУ-2 технологиялық
сыйымдылықтардағы сұйық өнімдердің деңгейін үздіксіз бақылауға арналған.
Датчиктер:
сұйық өнімдердің деңгейін автоматты өлшеуге;
араласпайтын сұйық өнімдердің бөлінген кездегі төрт деңгейді де
автоматты өлшеуге;
бір нүктеде бақыланатын ортаның температурасын өлшеу;
бақыланатын ортаның қысымын өлшеуге мүмкіндік береді.
Өнімнің деңгейін өлшеу болат сымдағы серпімді деформацияның қысқа
импульсінің таралу уақытын өлшеуге негізделген сым ұзындығы бойымен
катушка оралған, ол арқылы ток импульсі магнит өрісін түзе отырып жүреді.
Сым бойымен сырғып тұратын тұрақты магниті бар қалытқының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz