УДК 62
д.т.н. зав. кафедрой ОНГП 1 Кунина Полина Семеновна, к.т.н. ассистент кафедры ОНГП 1 Паранук Арамбий Асланович, директор 2 Братченко Ирина Викторовна, нач. отдела 2 Костин Сергей Павлович, нач. отдела 2 Чернова Юлия Николаевна, главный инженер 2 Климова Наталья Юрьевна, нач. отдела 3 Ковалев Юрий Серафимович
1 ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» г. Краснодар, ул. Московская 2 , E-mail: rambi.paranuk@gmail.com
2 ООО «ГрандЭкспертИнженеринг» г.Краснодар ул. Кожевенная, д. 40, оф.1
3 Северо-Кавказское управление Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, г. Краснодар, ул. Одесская, 42
Аннотация. В работе приводится описание печи для утилизации газообразных вредных и газовых углеводородных отходов, с целью обеспечения снижения негативного влияния предприятиях по переработке углеводородного сырья. Приведено описание печи со всеми характеристиками обеспечивающими его работу. Приводится детальный анализ основных конструктивных элементов для выявления достоинств и недостатков в работе оборудования.
Ключевые слова. ПДК, гудрон ,горелка двухступенчатая прогрессивная, рекуперация
На предприятиях нефтегазового комплекса, производственная деятельность которых связана с возможными выбросами в окружающую среду вредных веществ и продуктов распада тяжелых углеводородов , предписано выполнять требования по безопасности согласно ГОСТ 12.1.007.
Для выполнения соответствующих требований согласно ГОСТ 12.1.007. Необходимо устанавливать специальные системы выполняющие улавливание и утилизацию абгазов, рекуперацию вредных веществ и очистку от них технологических выбросов, нейтрализацию отходов производства.
Предлагаемая печь дожига для утилизации газообразных вредных и газовых углеводородных отходов, например при производстве битума на малотоннажных НПЗ, имеет следующие преимущества:
экономия топлива за счет тепла сгорания утилизируемых веществ;
эффективная система воздухораспределения;
широкий диапазон утилизируемых веществ;
высокая степень дожига;
невысокая стоимость.
В газах окисления гудрона содержится много опасных отходов. Например содержание 3,4-бензпирена, содержащегося в газах окисления, составляет от 2,5 до 16 мкг/м3, а его ПДК составляет 0,15 мкг/м3 для 1-го класса опасности. Наиболее эффективным способом утилизации газов окисления гудрона при производстве битума является сжигание, так как при водяной конденсации последних в конденсаторах смешения появляется большое количество загрязненных стоков, которые могут попадать в водоемы и загрязняют окружающую среду. Кроме того расход воды ухудшает экономические показатели производства.
В зависимости от природы сырья количество всех отходов при окислении гудрона составляет от 16 до 31 % масс.
В составе газов окисления гудрона содержится 75% масс. азота, 3% масс. кислорода, до 15% масс. воды, 2% масс. диоксида углерода, до 5% масс органических соединений. Сконденсированные, но нерастворимые в воде органические соединения состоят из: 90% масс. масел и смол, до 7,5% масс. органических кислот, и до 2,5% масс. нерастворимых в бензоле примесей.
Основная часть горючих составляющих газов окисления при производстве битумов - сложные углеводороды. При сжигании последних, в существующих печах требуется большой расход топлива и воздуха для обеспечения процесса горения.
Особенность конструкции данной печи заключается в том, что при сжигании газов, содержащих сложные молекулы углеводородов, процесс сгорания разделен на два последовательных этапа:
- разложение сложных молекул углеводородов в топке на простые за счет тепла разогретой топки без избытка воздуха;
- окисление (сжигание) простых молекул при взаимодействии с воздухом без дополнительного нагрева.
Эта организация процесса позволяет работать горелке на минимальной мощности, поддерживая только температуру в самой топке. Простые продукты разложения сразу сгорают при взаимодействии с воздухом на выходе из топки.
При утилизации газов, представляющих собой легкие горючие соединения (этилен и др.), подача воздуха в предлагаемой печи осуществляется одновременно с подачей утилизируемых газов в печь. Для этого в печи предусмотрен отдельный распределитель воздуха в нижней части топки. Сгорание в этом случае происходит сразу с выделением дополнительного тепла на нагрев топки.
Печь дожига предназначена для утилизации отходов газов, паров углеводородов, дымовых газов, аммиака, сероводорода и других газообразных вредных выбросов.
Печь должна эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -40 до +40°С.
Печь разрабатывается в соответствии с требованиями:
ГОСТ Р 52630-2012 «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия»
Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».
Печь декларирована и сертифицирована.
Печь оборудована системой управления технологическим процессом (АСУТП) и системой противоаварийной защиты (ПАЗ).
Технические характеристики печи:
производительность при дожиге, м3/ч, не более 1000
Температура газов на входе в печь, °С 60
Номинальная температура газов в печи, °С, 1200
Полезная мощность теплообменника, кВт 100
Горелка двухступенчатая прогрессивная F.B.R. GAS X 5/2
Мощность горелки, кВт 81,2/151,0 ... 349,0
Расход природного газа, м3/ч 15,2 ... 35
Давление в камере сгорания, мбар (кПа) 8(0,8) ... 5(0,5)
Установленная мощность электродвигателя вентилятора, кВт 3
Печь, как изображено на рисунке 1 , состоит из вертикального цилиндрического корпуса, установленного на раме, вытяжной трубы, вентилятора с воздуховодами и распределителями газов и воздуха.
В корпусе размещена вертикальная топка, выложенная из огнеупорного материала. В нижней части топки установлена газовая горелка F.B.R. Италия.
Снаружи корпуса внизу предусмотрен цилиндрический распределитель газов, совмещенный с распределителем воздуха (сечение А-А, вид В на рисунке). В сопла распределителя газов вставлены трубки распределителя воздуха. Сопла распределены равномерно по окружности близко к тангенциальному положению. К распределителю газов подведен патрубок входа газов с огнепреградителем и тягонапоромером. К распределителю воздуха подведен воздуховод от вентилятора с регулировочной заслонкой. В верхней части корпуса расположена камера охлаждения. Камера снаружи обрамлена цилиндрической обечайкой, в которой расположены под углом два ряда сопел для подачи воздуха. К камере подведен воздуховод от вентилятора. В камере установлен термометр сопротивления, который управляет работой горелки для поддержания заданной температуры в топке.
Электродвигатель вентилятора работает от частотного преобразователя для регулирования подачи воздуха.
На корпус печи установлена вытяжная труба. В вытяжной трубе размещен змеевик теплообменника, в котором нагревается теплоноситель и охлаждаются вытяжные газы.
В случае утилизации газов окисления при производстве битума, печь работает следующим образом. Открывается подача топливного газа на горелку, включается горелка. Горелка настроена на подачу через нее воздуха с коэффициентом избытка воздуха α = 1,05. Этого достаточно для горения топливного газа. После разогрева топки до температуры 1200°С открывается подача газов окисления в распределитель газов. Включается вентилятор. Газы окисления втягиваются в топку и закручиваются благодаря ориентации сопел распределителя. Органические соединения разлагаются в топке без окисления. Полученные таким образом простые соединения направляются в верхнюю часть топки.
Воздух, подаваемый через сопла охлаждающей камеры смешивается с нагретыми газами и простыми органическими соединениями, где происходит их окисление (дожиг).
В установившемся режиме расход топливного газа через горелку уменьшается, так как температура в топке поддерживается в основном за счет сгорания разложенных углеводородов в верхней части топки. Сгорание разложенных газов позволяет достигать высокой степени утилизации газов окисления.
Далее уходящие газы охлаждаются воздухом в камере охлаждения до температуры 400°С и проходят в зону змеевика теплообменника. В змеевике теплообменника тепло уходящих газов передается теплоносителю, который нагревается, охлаждая газы до температуры 150 -200°С.
При утилизации газов, в составе которых нет сложных органических примесей, печь работает следующим образом. Пуск в работу производится также, как описано выше. После разогрева топки до температуры 1200°С, включается вентилятор, открывается регулировочная заслонка на воздуховоде подачи воздуха в распределитель воздуха, открывается подача газов окисления в распределитель газов. В топке сразу газы смешиваются с воздухом и сгорают. Коэффициент избытка воздуха в топке при этом возрастает, что увеличивает количество кислорода для обеспечения горения. Несгоревшие газы сгорают при смешивании с воздухом на входе в камеру охлаждения.
Список литературы
Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие. – СПб.: Недра, 2006. -868с.
Григорьев Б. А., Богатов Г. Ф., Герасимов А. А. Теплофизические свойства нефти, нефтепродуктов, газовых конденсатов и их фракций / Под редакцией Б. А. Григорьева. – М.: Издательство МЭИ, 1999. – 379с.
Глаголева О. Ф., Капустин В. М. и др. Технология переработки нефти. Ч. 1. Первичная переработка нефти.- М.: Химия, 2005. – 400 с.
Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение / Под редакцией В. М. Школьникова. – М.: Техинформ, 1999.- 596 с.
Эмирджанов Р. Т., Лемберанский Р. А. Основы технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1989. – 192с.
Рабинович Г. Г., Рябых П. М., Хохряков П. А. и др. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник / Под редакцией Е. Н. Судакова. -3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1979. – 568 с.
Кузнецов А. А., Кагерманов С. М., Судаков Е. Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. -2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1974.- 344 с.
(с) Электронный журнал "Вокруг газа", ноябрь 2015
Специально для журнала «Вокруг газа» -
Тэги:Италия
Первая десятка: США, Россия, Иран, Катар, Канада, Китай, Норвегия, Саудовская Аравия, Алжир, а также Индонезия.
Читать дальше
27-27 мая 2016 года
Российский рынок газа. Биржевая торговля
Санкт-Петербург, "Кемпински Мойка 22"
Биржевая торговля газом способна стать эффективным инструментом совершенствования системы газоснабжения в России.
Подробности
ЖЖ Михаила Корчемкина
Цена газа для Украины - выше спотовой
Цена на российский газ для Украины снова стала выше спотовой.
Читать полностью
Группа газовых месторождений Большой Горгон
Группа газовых месторождений Большой Горгон находится на шельфе северо-западного побережья Австралии в пределах бассейна Северный Карнарвон, где известно не менее 100 месторождений нефти и газа с общими запасами более 1 трлн. куб. м. Месторождения были открыты при бурении скважины Горгон-1 в 1980 г.
Читать дальше
А. Паранук
Адсорбенты цеолиты и их применение в промышленности
В данной статье приводиться применение адсорбентов цеолитов в газовой промышленности, выделены их преимущества и недостатки перед другими адсорбентами
Читать дальше
«ЛУКОЙЛ» и «КазМунайГаз» совместно разведают недра Казахстана
Компании «ЛУКОЙЛ» и «КазМунайГаз» совместно оценят углеводородный потенциал некоторых участков на территории Республики Казахстан.
Читать дальше
© «Компания ИНТАРИ - сбор, анализ и хранение данных о трубопроводах», 2009 - 2017