Повышение эффективности технологических процессов в нефтяной промышленности

В нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности на различных стадиях технологических процессов требуется нагревание или охлаждение продуктов, в том числе с высокой вязкостью.

Применение пластинчатых теплообменников для решения задач передачи тепла позволяет:

• повышать эффективность технологических циклов;
• экономить тепловую энергию путем оптимизации тепловых процессов;
• снижать эксплуатационные и ремонтные затраты.

В настоящей статье рассмотрены возможности использования пластинчатых теплообменников на примере реконструкции Установки Первичной Подготовки Нефти (УППН).

В технологическую цепочку установки первичной подготовки нефти входит большое количество теплообменных аппаратов, служащих в основном для нагрева и охлаждения нефти в процессе ее очистки. В настоящее время для этих целей используются трубчатые аппараты марок ТТ и ТП. Вследствие их невысокой тепловой эффективности для обеспечения требуемого подвода или съема тепла на каждом этапе подготовки нефти устанавливаются группы из 5—8 таких теплообменников.

Принципиальная схема установки первичной подготовки нефти

Естественно, стоимость группы трубчатых теплообменников, монтажные и эксплуатационные затраты на нее высоки. Кроме того, надежность таких аппаратов оставляет желать лучшего. Нередки случаи, когда трубки выходят из строя, и происходит смешение сырой и товарной нефти или товарной нефти и воды. Это ведет к ухудшению сортности товарной нефти и дополнительным затратам на восстановление работоспособности всей системы.

При работе с тяжелой нефтью требуется высокий нагрев для ее очистки и достижения качества не ниже1-госорта. После этого нефть необходимо охладить для сдачи на узел учета. Трубчатые теплообменники зачастую не могут эффективно охладить товарную нефть до заданной температуры, особенно в летнее время.

Примером подобной ситуации служит работа блока рекуперации установки первичной подготовки нефти, на котором установлены девять теплообменников типа «труба в трубе» ТТ-31—48/89. Для обеспечения дополнительного охлаждения товарной нефти эксплуатирующей организации пришлось смонтировать водяную систему оросительного охлаждения.

Эта система орошения, конечно, частично помогла решить проблему охлаждения товарной нефти, но принесла с собой следующие недостатки:

1. при ее работе началась интенсивная коррозия наружной поверхности трубок;
2. отобранное ею тепло бесполезно терялось и не передавалось сырой нефти т. к. охлаждающая вода сбрасывалась в окружающую среду.

Типовая схема охлаждения и нагрева нефти на УППН с помощью трубчатых теплообменников и дополнительного оросительного охлаждения

Поэтому специалисты компании «Ридан», будучи привлечены к решению проблемы охлаждения товарной нефти, предложили отказаться от использования трубчатых теплообменников с водяной системой охлаждения и установить на блоке рекуперации установки первичной подготовки нефти пластинчатые теплообменники.

После обследования блока рекуперации были подобраны и установлены два специальных пластинчатых теплообменника S86, обладающих высоким коэффициентом полезного действия для заданных параметров нефти и способных за один проход охладить товарную нефть до требуемых температур. В данном случае разделение на два аппарата вызвано не недостатком теплообменной поверхности, а вопросами резервирования и надежности.

Оптимизация блока рекуперации УППН с помощью пластинчатых теплообменников «Ридан», установленных взамен трубчатых аппаратов

Такое технологическое решение имеет следующие достоинства:

• Температура охлаждаемой нефти понизилась на 10°С за счет применения грамотно подобранного оборудования, обладающего коэффициентом теплопередачи на порядок выше, чем трубчатые теплообменники.
• Как следствие появилась возможность повысить температуру нагрева нефти до 80°С в процессе ее очистки и повысить сортность сдаваемой нефти.
• Также произошло повышение температуры сырой нефти подаваемой на очистку. Эффект рекуперации вырос более чем на 170% за счет более эффективного теплосъема и отсутствия сброса тепла в окружающую среду водяной системой охлаждения. Это привело к экономии тепла, подаваемого на нагрев сырой нефти для ее очистки.
• Вес одного пластинчатого теплообменника равен трем тоннам, против 13 тонн для трубчатого. Таким образом, процесс монтажа упрощается и для него не требуется применять крупные ГПМ.
• Небольшая площадь под монтаж для нового оборудования позволила смонтировать его на существующей площадке.

Это только одно из решений, которое позволило эффективно устранить ряд проблем и достичь заданных параметров подготовки нефти на блоке рекуперации установки первичной подготовки нефти. Возможна и дальнейшая замена трубчатых теплообменников на остальных блоках технологической цепочки установки первичной подготовки нефти.

Это даст, как минимум:

• экономию средств при замене самого оборудования на 50%;
• высвобождение от 30 до 50% площадей;
• снижение монтажных и эксплуатационных затрат в 4 раза.

А как максимум — оптимизацию теплового процесса, экономию энергоресурсов и возможность точного управления процессами нагрева и охлаждения нефти.