Особливості апаратного оформлення типових термічних та термокаталітичних процесів

План лекції

9.1.Загальні принципи устаткування реакторів

9.2.Основні параметри роботи термокаталітичних реакторів та резервуарів

9.3.Погонорозподільна апаратура

 

Газосепаратор типу 1 Газосепаратор типу 2

Рис.9.1.Газосепаратори: 1-корпус, 2-днище, 3-опора, 4- підігрівач, 5 – насадка, 6 – коагулятор, 7 – захисний лист.

 

Газосепараторивикористовують для очищення природного та попутного нафтового газу від рідини конденсату у промислових установках підготовки газу до транспортування, у підземних сховищах, а також на НПЗ.

Температура робочого середовища 243-373К. Вміст рідини, яка надходить у газосепаратор із газом не повинна бути більш ніж 200см³/км³.

Стандарт установлює 2 типа сепараторів: тип 1 – циліндричні вертикальні із корпусним фланцем діаметром 600мм, 800мм, тиск 1,6-6,4МПа; тип 2 – циліндричні вертикальні, діаметром 1600мм, 2000мм, тиск 0,6-4,0МПа.

 

Резервуари - розроблено такі типи резервуарів:

Вертикальні циліндричні резервуари ємністю 100 - 5000 м³ із щитовим покриттям; надлишковий тиск у резервуарах- 2 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари на 5000 і 3000 м³ і меншою ємністю з безмоментною покрівлею; надлишковий тиск у резервуарах – 2 кПа.

Краплевидні резервуари ємністю 2000 м³ з опорним кільцем; надлишковий тиск у резервуарах – 40 кПа.

Краплевидні резервуари ємністю 2000 м³ з екваторіальною опорою; надлишковий тиск у резервуарах - 40 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари ємністю 200 - 2000 м³ зі сферичним покриттям; надлишковий тиск у резервуарах - 40 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари зі сферичними днищами й покриттями; надлишковий тиск у резервуарах до 30 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари ємністю 2000 м³ зі сфероциліндричним покриттям системи; надлишковий тиск у резервуарах- 20 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари ємністю 3200, 4600 і 6000 м³ з дихаючими дахами; надлишковий тиск у резервуарах до 2 кПа.

Вертикальні циліндричні резервуари ємністю 3200 і 4600 м³ із плаваючими дахами ємністю: 400, 2000, 3000 і 5000 м³.

Галузь застосування сталевих резервуарів для зберігання нафтопродуктів:

Висококиплячі світлі нафтопродукти (керосин, газолін, відбензинені нафти), масла й мазути мають низьку пружність пару. Їх можна зберігати у звичайних вертикальних циліндричних резервуарах під надлишковим тиском до 2 кПа.

Сірі нафти й світлі нафтопродукти із середніми значеннями температури кипіння (авіаційні й автомобільні бензини, лигроіни) мають пружність пару при температурах 40-500 від 0,4 до 1,2 кг/см². Такі нафтопродукти краще зберігати в краплевидних, горизонтальних циліндричних резервуарах і резервуарах зі сферичним покриттям.

Світлі низкокиплячі нафтопродукти (пускові й газові бензини) мають пружність пару від 1,2 до 2,0 кг/см². Тому їх варто зберігати в горизонтальних циліндричних резервуарах. Зберігання зріджених газів допускається під тиском від 2 до 20 кг/см² у сферичних резервуарах.

Для боротьби із втратами від «великих» подихів при високих коефіцієнтах оборотності (оперативні резервуари, резервуари головних станцій нафтопроводів і т.д.) варто застосовувати резервуари із плаваючими дахами, резервуари, що працюють під тиском, вертикальні циліндричні резервуари з газокомпенсаторами низького тиску. Для нафтопродуктів, що киплять при температурі навколишнього повітря, застосовують сфероіди й інші резервуари, що працюють під тиском разом з газокомпенсаторами високого тиску.

Для боротьби із втратами при «малих» подихах застосовують резервуари, що працюють під тиском, резервуари зі змінним об'ємом газового простору й вертикальні циліндричні резервуари з газокомпенсаторами низького тиску.

На нафтобазах, де резервуари наповняють відразу, а потім не спорожняють у плині тривалого часу, зберігати нафтопродукти більш доцільно під тиском.

Висококиплячі світлі нафтопродукти (гас тракторний і освітлювальний, важкі й відбензинені нафти й т.д.) у більшості випадків зберігають у вертикальних металевих резервуарах.

Масла зберігають у металевих вертикальних і горизонтальних резервуарах, рідше в залізобетонних спеціально облицьованих.

Темні нафтопродукти (моторне, дизельне, котельне палива й т.д.) зберігають у типових металевих, залізобетонних і кам'яних резервуарах, а високов'язкі темні нафтопродукти (бітуми, мазути, гудрони) - у залізобетонних резервуарах.

Сірчисті нафтопродукти й нафти варто зберігати в резервуарах, що мають спеціальні захисні покриття.

У хімічній і нафтохімічній промисловості застосовують значну кількість резервуарів для продуктів, вельми різних по своїх властивостях: огне- і вибухонебезпечних, летючих, родірующих і застигаючих рідин. Оскільки із збільшенням об'єму резервуару зменшується питома витрата металу на одиницю об'єму, прагнуть максимально збільшити об'єм резервуарів.

Резервуари виготовляють циліндрові (вертикальні і горизонтальні) і кульові і вельми обмежено прямокутні. За способом установки резервуари можуть бути наземними, напівпідземними і підземними. У хімічній промисловості застосовують в основному наземні.

Вертикальні циліндрові резервуари. Їх виконують місткістю до 20000 м³ з плоским дном і конічним дахом. Обичайка циліндрового резервуару складається з декількох поясів зварених внахлестку. Верхній пояс роблять з листів ннаїменьшей товщини, а товщину наступних поясів збільшують донизу у міру зростання гідростатичного тиску. Для сталевих резервуарів з умов жорсткості і надійності зварки товщину стінки приймають не менше 4 мм. Оскільки розрахункова товщина стінки невеликі резервуарів (до 1000 м) не перевищує 4 мм, то їх роблять однакової товщини. Товщину днища резервуару приймають такій же, як і товщину нижнього поясу. Дах резервуару опирают на радіально розташовані балки, які в центрі зв'язані кільцем. Верхній край обичайки укріплюють кільцем жорсткості з куточка. У великих резервуарах (діаметром більше 12 м) в центрі встановлюють колону, на яку спираються балки крівлі.

Штуцера і люки на даху резервуару розташовують звичайно з краю і обслуговують із спеціального майданчика. Ходіння по крівлі резервуару, як правило, не допускається.

В даний час освоєний прогресивний метод збірки вертикальних циліндрових резервуарів з укрупнених елементів. Бічна стінка поступає у вигляді рулонної заготівки - цілісного зварного полотнища, закрученого в рулон транспортабельних розмірів, а днища і кришки - в

виді секторів і сегментів. На даху встановлюють штуцера для наповнення, вентиляційний штуцер, світловий люк, люк для виміру рівня і покажчик рівня. У нижній частині резервуару роблять люк для обслуговування і спусковий штуцер. Іноді заповнюють і спорожняють резервуар через один нижній приемо-роздаточний патрубок. Вентиляційний штуцер служить для «дихання» резервуару, входу і виходу повітря при вимірюванні рівня рідини. При роботі з взриво- і пожароопаснимі рідинами на вентиляційні штуцери послідовно встановлюють дихальний клапан і огнепреградітель. Дихальний клапан має дві плоскі тарілки, які піднімаються як при надмірному тиску, так і при вакуумі в резервуарі. Після вирівнювання тиску тарілка закривається і роз'єднує простір від зовнішнього середовища. Для захисту від примерзання поверхню тарілок покривають фоторопластової плівкою. Огне-преградітель - коробка, заповнена мідними кільцями, комплектом сіток або гофрованими мідними або алюмінієвими стрічками. Полум'я, що потрапило в огцепреградітель, гасне унаслідок швидкого охолоджування.

Для перекриття зливного трубопроводу у разі аварії на лінії встановлюють хлопавку, яка має штуцер з косим зрізом, закритий відкидною кришкою. Відкривається і закривається хлопавка за допомогою каната. Для подачі піни при гасінні пожежі встановлюють пенослівную камеру, в яку подають розчини піноутворювачів. Камеру встановлюють у бічної стінки резервуару у верхній його частині.

При зберіганні застигаючих продуктів встановлюють обігріваючі елементи. Для цього на дні резервуару укладають секційні теплообмінники. Іноді вставляють У-образниє елементи або обігрівають стінки сховища.

Горизонтальні циліндрові резервуари виконують з плоскими, тарілчастими, напівкульовими і еліптичними днищами. Плоскі і тарілчасті днища застосовують при тиску в резервуарі до 0,04 Н/мм², при вищому встановлюють напівкульові або еліптичні днища. На сталеві, сталеві гумовані і алюмінієві горизонтальні резервуари місткістю до 100 м³ складені каталоги, по яких їх виготовляють на заводах хімічного машинобудування. З міркувань габарітності, щоб забезпечити безперешкодне провезення по залізниці, каталожні резервуари роблять діаметром не більше 3200 мм. Горизонтальні резервуари доцільно встановлювати на двох опорах, інакше важко забезпечити те, що рівномірне спирається на всі крапки. Проте крупні резервуари встановлюють на трьох, чотирьох або навіть п'яти опорах. При пристрої фундаментів під резервуари, що мають три, чотири або п'ять опор, вживають спеціальні заходи, що забезпечують рівномірне навантаження на всі крапки, для чого, наприклад, при бетонуванні під опору подають рідкий бетон під резервуари роблять сталевими, привареними до

корпусу апарату, або у вигляді бетонних тумб з сідловиною. Переважні сталеві опори, які складаються з горизонтального листа (підошви) і вертикальних ребер, що пов'язують його з корпусом апарату. Кут обхвату апарату сталевою або бетонною опорою не менше 120°. На апаратах, схильних до значних температурних коливань, одну опору роблять такою, що жорстко скріпляє, а інші рухомі, встановленими на ролики.

Горизонтальні резервуари великих розмірів укріплюють кільцями жорсткості, розташованими над опорами усередині апарату (якщо це можливо) або зовні. При внутрішньому розташуванні їх іноді укріплюють розпірками у формі трикутника.

Спорожняють резервуари через штуцер нижнього спуску, передавлюванням або за допомогою погружних насосів. Такий насос має довгий вертикальний вал. Зверху, над кришкою резервуару, розташований електродвигун, на нижньому кінці валу встановлене робоче колесо насоса. Всмоктуючий патрубок опущений вниз, відстань його від дна апарату 40 - 60 мм. Глибина занурення насоса до 3 м. Погружниє насоси застосовують в тих випадках, коли пристрій нижнього спуску небажано із-за властивостей продукту і коли резервуар заритий на певну глибину в землю або стоїть па нульовій відмітці і установка відцентрового насоса нижче

за дно резервуару представляє труднощі.

Обігрівають горизонтальні резервуари за допомогою вставних У-образних елементів, або змійовиків, приварених до зовнішньої стінки.

Кульові резервуари застосовують для зберігання під тиском легколетучих рідин або зріджених газів, виготовляють з штампованих елементів. Вони спираються на нижні опори і стійки, розташовані по екватору. Обслуговування арматури, встановленої у верхній частині резервуару, проводять з майданчика.

В даний час виготовляють кульові резервуари діаметром до 20 м па робочий тиск до 3,0 Н/мм².

Прямокутні резервуари. Вони прості у виготовленні і дозволяють найкращим чином використовувати площу приміщення, в якому вони встановлені, проте витрата металу на одиницю об'єму у них в 3 - 4 рази більше, ніж у циліндрових, унаслідок значних вигинаючих напруг, що виникають в плоских стінках. Тому прямокутні резервуари великої місткості застосовувати недоцільно. Такі резервуари (коробки) використовують для зберігання невеликих об'ємів рідини і як корпуси занурених холодильників, кожухів сушарок і для інших допоміжних цілей. Грані прямокутних резервуарів зв'язують куточками для підвищення жорсткості конструкції. При значних розмірах коробки встановлюють також горизонтальні і вертикальні ребра жорсткості па бічних стінках. По можливості прямокутні резервуари великих розмірів забезпечують внутрішніми зв'язками з прокату або стрижнів із стяжними гайками. Резервуари, захищені антикорозійними покриттями, мають ряд конструктивних особливостей: корпуси футерованих резервуарів роблять звареними встик і товщина стінок збільшує для додання їм жорсткості. Плоскі днища великих резервуарів укріплюють балками. Резервуари звичайно футеруют кислототривкою цеглиною по непроникному підшаровуватиму. Для зручності футерування в нижній частині роблять люк великого діаметру (не менше 800 мм), який закладають цеглиною після виконання робіт. Дах резервуару захищають яким-небудь лакофарбним покриттям, причому для зручності захисту опорні балки доцільно виносити на зовнішню поверхню крівлі. Оскільки лакофарбне покриття не гарантує досить відмінкового захисту поверхні, ходіння на даху футерованих резервуарів категорично виключається. У разі потреби обслуговування центральної частини даху сховища над нею роблять перехідним місток. Футеровані резервуари встановлюють не на суцільну підставу, а на стрічкові фундаменти або балки, щоб мати доступ до днища для його огляду.

Разом з резервуарами, призначеними для великих об'ємів рідини, в хімічній і нафтохімічній промисловості застосовують значну кількість допоміжної апаратури місткості: невеликих буферних (проміжних) місткостей, напірних баків, мірників, Флорентійських судин, фазоразделітелей і ін.

Напірні баки служать для підтримки постійного натиску рідини. Мірники місткістю не більше 2 - 2,5 м³ застосовують переважно в періодичних процесах

для відмірювання заданого об'єму рідини. Відмірювання проводиться по зміні рівня рідини, для чого мерини забезпечують поплавцевим рівнеміром або мірним склом. Для точного визначення вимірюваного об'єму мірники мають відношення висоти до діаметру більше, ніж у звичайних апаратів місткостей. Мірники і напірні баки окрім патрубків наповнення і зливу мають звичайно переливні липни на випадок переповнювання апарату і воздушникі.

Флорентійські (розділові) судини служать для розділення двох рідин, що перемішуються. Після розшаровування через нижній штуцер зливається важча рідина, а через бічні штуцера - легка. Фазоразделітелі використовують для розділення рідкої і газової фаз. Вони є невеликими апаратами місткостей, в яких газорідинна суміш розшаровується, що дає можливість розділити її на два потоки.

 

Рис.9.2.Схема товарного резервуара із його обладнанням: 1- дихальний клапан, 2- вогневий запобіжник, 3- рівнемір, 4- сходи, 5-люк-лаз, 6- труба, 7-хлопавка, 8- засувка, 9- патрубок, 10-управління хлопавкою, 11- пінокамера, 12- запобіжний клапан.

Контрольні питання до лекції:

1.Які вимоги до конструювання резервуарів та реакторів?

2.Які основні параметри роботи газосепараторів?

3.Яке допоміжне знаряддя знаходиться у нафтовому резервуарі?