Автоматизация трехступенчатой фильтрации раствора ГАЧи

ВВЕДЕНИЕ

Процесс депарафинизации основан на удалении из нефтяных фракций масляных дистиллятов и остаточных рафинатов твердых углеводородов, выкристаллизовывающихся при охлаждении растворов сырья с растворителями до определенных температур.
Целью процесса депарафинизации является получение масляных компонентов с пониженными температурами застывания и высокозастывающих парафиновых углеводородов парафина-сырца, гача дистиллятного и петролатума.
Совмещённая установка депарафинизации масел с получением масляных компонентов и парафинов 39-40, титул 39-9М смонтирована и введена в действие в 1976 году по проекту проектного института ВНИПИНефть и расчетной документации научно-исследовательской организации ВНИИ НП.
Фильтрование сырьевой смеси, в зависимости от качества выпускаемых продуктов твердых парафиновых углеводородов, производится по двух или трехступенчатой схеме фильтрации:
Трёхступенчатая схема фильтрования применяется для получения парафинов марки Т-1, Т-2, Нс и петролатума с массовой долей масла ниже 5 %.
Современное состояние большинства объектов оценивается неэффективным производством, как результат снижение производительности работы оборудования и неоправданные затраты.
Целью проведения исследования является внедрение системы автоматизированного управления, и как следствие снижение энергозатрат и повышение энергоэффективности работы оборудования.
Для достижения поставленной цели в работе решён следующий ряд задач:
- сформулированы основные требования производственного процесса перекачки дегазированной сырой нефти;
- выполнен выбор оборудования для проведения модернизации;
- разработана принципиальная электрическая схема управления процессом;
Актуальность работы заключается в обеспечении оптимальных режимов эксплуатации оборудования при требуемых показателях надёжности и энергоэффективности.
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Сырьевая суспензия из ёмкости Е-1 поступает самотёком в нижнюю часть корыта вакуумного фильтра I ступени Ф-1Ф-4. Фильтрование масляной части с растворителем от твердого осадка осуществляется через фильтровальную ткань за счет вакуума, создаваемого в сборниках фильтрата Е-2, 2А и Е-2Б, 2В вакуумными компрессорами В-1В-3. Вакуум в фильтре и вакуумной системе поддерживается за счет равномерного распределения гачевой лепешки на барабане.
При вращении барабана вакуумного фильтра, фильтрующаяся суспензия последовательно проходит зоны нижнего, среднего и верхнего вакуума. Разделение вакуума на зоны обеспечивается вакуумной распределительной головкой фильтра. Предусмотрена возможность регулирования скорости вращения барабанов вакуумных фильтров.
Фильтрат и инертный газ, находящийся в корпусе фильтра, по внутренним трубкам барабана, соединенным в коллектор, отводится через зону нижнего вакуума в сборник фильтрата I ступени Е-2, Е-2А.
Из верхней части сборника фильтрата Е-2, Е-2А инертный газ с небольшим содержанием паров растворителя через пеноотделитель Е-14 и отделитель жидкости Е-15 поступает на приём вакуумных компрессоров В-1В-3.
Для дополнительного извлечения масла из гачевой лепёшки на её промывку через трубы орошения орошение сухим растворителем.
Растворитель из емкости Е-5 насосом Н-3 (Н-6А), I и II п. прокачивается через межтрубное пространство Т-3 и Т-4, охлаждается фильтратом I ступени, затем через трубное пространство пропановых холодильников Т-8 и Т-8А. Охлажденный до температуры фильтрации растворитель подаётся на орошение гачевой лепёшки в фильтры I, II, III ступени и в шнеки фильтров I, II ступени.
Инертный газ с нагнетания вакуумного компрессора В-1 (В-2, В-3) проходит межтрубное пространство водяного холодильника Т-9, трубное пространство пропанового холодильника Т-10 (Т-10А), охлаждается до температуры не выше плюс 30 оС. и через трапы Е-12 (Е-12А) поступает в приёмник Е-13. Из приемника Е-13 инертный газ направляется к вакуумным фильтрам на отдувку гачевой лепёшки и в коллектор питания фильтров.
Промытая гачевая лепёшка отдувается охлаждённым инертным газом и снимается с барабана специальным ножом в корыто шнека.
Автоматическое регулирование и регистрация параметров схемы фильтрации 1 ступени
Уровень в Е-1 регистрируется прибором поз. LIRA 4112/1,2.
Температура в Е-1 регистрируется прибором поз. TIRA 1131/1,2.
Температура сухого растворителя в шнек вакуумных фильтров регулируется регулятором поз. TIRCA 1361/1,2. Клапан установлен на линии подачи теплого растворителя в шнек фильтров.
Расход сухого растворителя в шнек вакуумных фильтров регулируется поз. FIRC 3102/1,2. Клапан установлен на линии подачи холодного растворителя в шнек фильтров.
Давление инертного газа в корпусах вакуумных фильтров 1 и 2 потоков регулируется регулятором поз. PIRC 2110/1,2, PIRC 2111/1,2. Клапана установлены на линии инертного газа на отдувку и на линии инертного газа в линию питания.
Общий вакуум, создаваемый в секциях вакуумных фильтров регистрируется прибором поз. PIR 2014 и поддерживается в пределах минус 0,2минус 0,4 кгс/см2.
Расход сухого растворителя от Н-3(6а) регистрируется прибором поз. FIR 3012/1,2.
Расход сухого растворителя в шнек вакуумного фильтра Ф-1Ф-6 1 и 2 потоков, регулируется регуляторами поз. FIRC 3104, FIRC 3106, FIRC 3108, FIRC 3110, FIRC 3112, FIRC 3114, клапаны установлены на линиях подачи растворителя в шнек вакуумного фильтра.
Расход сухого растворителя на орошение вакуумных фильтров Ф-1Ф-6 1 и 2 потоков, регулируется регуляторами поз. FIRC 3103, FIRC 3105, FIRC 3107, FIRC 3109, FIRC 3111, FIRC 3113, клапаны установлены на линиях подачи растворителя на орошение вакуумного фильтра.
Уровень фильтрата в Е-2 (1п, 2п) регулируется регулятором LIRCA 4119, с коррекцией по расходу от поз. FIRC 3010.
Температура сухого растворителя на выходе из пропановых холодильников Т-8, Т-8А регулируется регуляторами поз. TIRC 1027/1,2, TIRC 1029/1,2 с коррекцией по давлению паров пропана поз. PIRC 2011/1,2, PIRC 2012/1,2, клапаны установлены на линиях выхода паров пропана из Т-8,8а.
Давление паров пропана в холодильниках Т-10 (Т-10А) регулируется регулятором поз. PIRC 2013 с коррекцией по температуре инертного газа на выходе из теплообменников поз. TIRC 1033. Клапан установлен на линии выхода паров пропана из холодильников Уровень жидкого пропана в холодильниках Т-10 (Т-10А) регулируется регуляторами поз. LIRC 4021, LIRC 4022. Клапаны установлены на линии жидкого пропана в холодильники.
Давление на отдувку лепёшки в пределах от 0,3 до 0,5 кгс/см2 регулируется регулятором поз. PIRC 2016. Клапан установлен на линии сброса инертного газа на свечу от приемника Е-13 перед вакуумными фильтрами.
Расход инертного газа из заводской сети регулируется регулятором поз.FIRC 3019. Клапан установлен на линии входа инертного газа на установку.
технологическая схема 2 и 3 ступени фильтрации
Фильтрат I ступени накапливается в сборниках фильтрата Е-2, Е-2А и насосом Н-4 или Н-4А прокачивается через регенеративные кристаллизаторы и теплообменники, после чего поступает на регенерацию растворителя.
Разбавленный растворителем раствор гача I ступени из корыта шнека самотёком поступает в сборники Е-3/2, Е-3/4 (I п.) и Е-3/1, Е-3/2, Е-3/3, Е-3/4 (II п.), насосом Н-8/1 (Н-8/2, Н-8), I п. и насосом Н-8 ( Н-8А ), II п. откачивается в ёмкость загрузки вакуумных фильтров II ступени Е-1А.
Из емкости Е-1А раствор гача I ступени самотёком поступает в корыто вакуумного фильтра II ступени Ф-5 (Ф-4). На второй ступени фильтрования раствор гача I ступени разделяется на фильтрат II ступени и гач II ступени.
Промытая гачевая лепёшка отдувается охлаждённым инертным газом и при вращении барабана, снимается специальным ножом в корыто шнека. Разбавленный растворителем раствор гача II ступени из корыта шнека Ф-5 (Ф-4) самотёком поступает в сборник раствора гача II ступени Е-3/5 (Е-3/4) и насосом Н-10 (Н-9, Н-10А), I п. и насосом Н-9 (Н-10, Н-10А) II п. откачивается в ёмкость загрузки вакуумных фильтров III ступени Е-1Б.
Фильтрат II ступени накапливается в сборниках фильтрата Е-2Б, Е-2В, насосом Н-6 (Н-6А) откачивается на охлаждение до необходимой температуры в Кр-17, Кр-18, Кр-19 и подаётся на конечное разбавление сырьевой суспензии перед емкостью загрузки вакуумных фильтров I ступени.
Из емкости Е-1Б раствор гача II ступени самотёком поступает в нижнюю часть корыта вакуумного фильтра III ступени Ф-6 (Ф-4). На третьей ступени фильтрования раствор гача II ступени разделяется на фильтрат III ступени и гач III ступени (тугоплавкий парафин).
Промытая лепёшка отдувается охлаждённым инертным газом и снимается с барабана специальным ножом в корыто шнека. Для улучшения транспортировки гача III ступени в горловины фильтра подаётся горячий растворитель из Т-35. Раствор гача III ступени или тугоплавкого парафина самотёком поступает в сборник раствора гача III ступени Е-3/6 (Е-3/6). Из сборника гач (парафин) насосом Н-10А (Н-9), I п. и Н-9 (Н-10, Н-10А), II п. откачивается на регенерацию растворителя.
Фильтрат III ступени выводится в сборники фильтрата Е-2Б и Е-2В совместно с фильтратом II ступени.
При переключениях в технологической схеме, вакуумный фильтр Ф-4 может работать на первой, на второй и третьей ступени фильтрования.
Автоматическое регулирование и регистрация параметров схемы 2 и 3 ступени фильтрации.
Уровень фильтрата в Е-2а (1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4120
Уровень фильтрата в Е-2в(1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4122.
Уровень раствора гача в Е-3/2 (1п) регистрируется прибором поз. LIRA 4130/1, и регулируется:
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-8 поз. LV 4130/1;
- клапаном, установленным на линии нагнетания насоса Н8/1, (Н-8/2),
поз. LV 4130a/1;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-22, поз. LV 4105/1;
- частотой вращения электродвигателя Н-8/2.
Уровень раствора гача в Е-3/1, Е-3/2, Е-3/3 (2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4130/2, и регулируется:
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-8, 8А поз. LV 4130/2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-22, поз. LV 4105/2;
Уровень раствора гача в Е-3/4 (1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4132/1,2 и регулируется:
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-22, поз. LV 4105/1, 2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-8, 8А (2п.) поз. LV 4130/2 при работе на 1 ступени фильтрования;
- частотой вращения Н-8/2 (1п.) при работе на 1 ступени фильтрования;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-8 (1п.) поз. LV 4130/1 при работе на 1 ступени фильтрования;
- клапаном, установленным на линии нагнетания насоса Н-8/1 (1п.), Н-8/2 (1п.), поз. LV 4130a/1 при работе на 1 ступени фильтрования;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-9 поз. LV 4134/1, поз. LV 4133/2 при работе на 11 и 111 ступени фильтрования;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10а поз. LV 4134а/1, поз. LV 4134/2 при работе на 11 и 111 ступени фильтрования;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10 поз. LV 4133/1, поз. LV 4134/2 при работе на 11 и 111 ступени фильтрования;
Уровень раствора гача в Е-3/5 (1п,2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4133/1,2 и регулируется:
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-9 поз. LV 4134/1, поз. LV 4133/2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10а поз. LV 4134а/1, поз. LV 4134/2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10 поз. LV 4133/1, поз. LV 4134/2;
Уровень раствора гача в Е-3/6 (1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4134/1,2 и регулируется:
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-9 поз. LV 4134/1, поз. LV 4133/2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10а поз. LV 4134а/1, поз. LV 4134/2;
- клапаном, установленным на линии пара к насосу Н-10 поз. LV 4133/1, поз. LV 4134/2;
Уровень в Е-1а (1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4113.
Температура в Е-1а (1п, 2п) регистрируется прибором поз. TIR 1132.
Уровень в Е-1б (1п, 2п) регистрируется прибором поз. LIRA 4114.
Температура в Е-1б (1п, 2п) регистрируется прибором поз. TIR 1132.
Уровень в корытах вакуумных фильтров Ф-1Ф-6 (1п, 2п) регулируется регуляторами поз. LIRCA 4123, 4124, 4125, 4126, 4127, 4128, соответственно, клапаны установлены на линиях загрузки вакуумных фильтров.
Технологическая схема двухступенчатой фильтрации
Двухступенчатая схема фильтрации отличается от трехступенчатой фильтрации частичным отключением оборудования:
1. Выключены из технологической схемы ёмкость загрузки вакуумных фильтров III ступени Е-1Б, вакуумный фильтр III ступени Ф-6 (Ф-4), насосы Н-10, Н-10А;
2. Раствор гача II ступени из корыта шнека Ф-5 (Ф-4) самотёком поступает в сборник раствора гача II ступени Е-3/5 и насосом Н-10А (Н-9) откачивается на регенерацию растворителя. Горячий растворитель из Т-35 в этом случае подается в горловину вакуумного фильтра II ступени, холодный растворитель из Т-8А в шнек не подаётся;
3. В сборники фильтрата Е-2Б и Е-2В выводится и подаётся на конечное разбавление сырьевой суспензии фильтрат II ступени.
3.3.3 Промывка вакуумных фильтров горячим растворителем
Горячая промывка вакуумных фильтров производится для восстановления фильтрующей способности фильтровальной ткани.
С течением времени фильтровальная ткань забивается кристаллами парафина и льда, в результате забивки происходит снижение скорости фильтрования, проявляющееся в повышении уровней в корытах вакуум-фильтров, накоплением с повышением уровня в ёмкости загрузки Е-1, Е-1А, Е-1Б, снижении уровня в сборниках фильтрата Е-2, Е-2А, Е-2Б, Е-2В.
Для очистки от кристаллов парафина фильтровальная ткань периодически промывается горячим растворителем. На период промывки вакуумный фильтр отключается из технологической схемы. Промывка осуществляется вручную с пульта управления промывкой фильтра (ПУФ-1), расположенного у каждого фильтра.
При промывке сухой растворитель из ёмкости Е-5 насосом Н-3 (Н-6А), прокачивается через трубное пространство пароподогревателя Т-35 и нагретый до температуры 7080 С по линии орошения подаётся в промываемый фильтр.
Остаток сырьевой смеси из корыта фильтра дренируется в сборник раствора гача I ступени Е-3/2, а фильтрат горячей промывки отводится в сборники фильтрата II, III ступени Е-2Б, Е-2В.