Совершенствование аппарата воздушного охлаждения попутного газа

ВВЕДЕНИЕ 6
1 Литературный обзор 8
1.1 Основные характеристики попутного нефтяного газа 8
1.2 Назначение и характеристики АВО 8
1.3 Принцип действия АВО 9
1.4 Конструкции АВО 11
1.5 Конструкция теплообменной секции АВО 14
1.6 Современное состояние АВО 15
2 Технологический расчет 23
2.1 Исходные данные 23
2.2 Тепловой и материальный баланс 23
2.3 Уточненный расчет аппарата воздушного охлаждения 25
3 Механический расчет 36
3.1 Проверка на прочность шпилек 37
4.2 Определение толщины трубной решетки 40
3.3 Проверка условия прочности крепления труб в трубной решетке 43
3.4 Определение размеров стенок крышки 44
3.5 Подбор сортамента опорных балок металлоконструкции 47
3.6 Выбор опоры-стойки металлоконструкции 49
3.7 Расчет фланцевого соединения 50
4 Безопасность и экологичность проекта 51
4.1 Безопасность проекта 52
4.2 Экологичность проекта 52
4.3 Безопасность и экологичность проекта в чрезвычайных ситуациях 53
5 Экономическая часть 60
5.1 Расчет производственной мощности объекта 60
5.2 Расчёт капитальных вложений 62
5.3 Расчет показателей по труду и заработной плате 62
5.4 Расчёт расходов на содержание и эксплуатацию оборудования и составление сметы общепроизводственных расходов 62
5.5 Расчёт себестоимости продукции 62
5.6 Расчет основных технико-экономических показателей 62
6 Автоматизация и управление технологическими системами 66
6.1 Обоснование необходимости совершенствования существующей системы контроля, регулирования, сигнализации и блокировки 66
6.2 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования 66
6.3 Выбор и обоснование средств контроля и регулирования 67
6.4 Выбор и обоснование средств защиты и блокировки 68
6.5 Сводная спецификация на средства КИПиА 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 71
Перечень иллюстрационно-графического материала ВКР 74

Весь текст будет доступен после покупки

Теплообменное оборудование используется во многих сферах нашей промышленности и везде играет ключевую роль, помогает промышленным отраслям нормально функционировать. Но трудно переоценить ту роль, которая отведена теплообменным агрегатам в нефтяной и газовой промышленности. Без внедрения теплообменных агрегатов не было бы возможно разрабатывать ключевые месторождения газа и нефти в нашей стране.
Сегодня область применения аппаратов воздушного охлаждения, ввиду их универсальности и экономичности, достаточно широка. Они работают в установках синтеза аммиака, в производстве метанола, хлорорганических продуктов, поливинилхлорида, в технологических линиях по производству азотной и серной кислот и, разумеется, в нефтехимии. Появилась область, где требуются специализированные аппараты воздушного охлаждения, рассчитанные на высокие давления, ? это компрессорные станции на линиях транспортирования природного газа.
Эти агрегаты используют для транспортировки газа, поскольку в охлажденном состоянии газ уменьшается в объеме. Соответственно при помощи охлаждения можно организовать более эффективную транспортировку газа.
До сих пор эффективная работа различных отраслей зависит от модернизации теплообменных агрегатов. В частности, при помощи модернизации системы воздушного охлаждения можно существенно повысить экономическую эффективность функционирования газовой отрасли.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор

1.1 Основные характеристики попутного нефтяного газа

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь газообразных углеводородов, которые растворены в нефти. Они выделяются в процессе добычи и перегонки. Пример компонентного состава представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Компонентный состав попутного нефтяного газа
Наименование компонента Обозначение компонента Состав попутного нефтяного газа, поступающего на КС
КС-1 КС-2
Содержание компонента, % мол.
Кислород O2 – –
Азот N2 0,166 0,21
Углекислый газ CO2 0,072 0,4
Метан CH4 87,115 97,12
Этан C2H6 4,705 1,130
Пропан C3H8 4,372 0,62
И-Бутан и-C4H10 1,311 0,13
Н-Бутан н-C4H10 1,429 0,019
Нео-Пентан нео-C5H12 – –
И-Пентан и-C5H12 0,292 0,03
Н-Пентан н-C5H12 0,173 0,020
Углеводороды C6+ 0,04 0,010
Углеводороды C7+ 0,051 0,000
Вода H2O 0,274 0,11
Метанол СН3ОН – –

1.2 Назначение и характеристики АВО

Уменьшение температуры технологического газа, поступающего в газопровод после его охлаждения в АВО, приводит к уменьшению средней температуры газа на линейном участке трубопровода и, как следствие, к снижению температуры и увеличению давления газа на входе в последующую КС. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению степени сжатия на последующей станции (при сохранении давления на выходе из нее) и энергозатрат на компремирование газа по станции.
Следует также отметить, что аппараты воздушного охлаждения газа являются экологически чистыми устройствами для охлаждения газа, не требуют расхода воды, относительно просты в эксплуатации. В эксплуатации применяются следующие типы АВО газа: 2АВГ-75, АВЗД.
В настоящее время установки охлаждения транспортируемого газа являются одним из основных видов технологического оборудования КС.

Таблица 1.2 – Допускаемые температурные пределы для деталей АВО
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 Материальное исполнение по ГОСТ Р 51364 Допускаемые температурные пределы, oС
УХЛ1 (умеренное и холодное) Б1, Б2, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1 -40…+300
Б5, Б5.1 -40…+250
У1 (умеренное) Б1, Б2, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1 -40…+300
Б5, Б5.1 -40…+250
C (северное) Б1, Б2, Б2.1, Б3, Б3.1, Б4, Б4.1 -55…+300
Б5, Б5.1 -55…+250

1.3 Принцип действия АВО

АВО представлен на рис. 1.1 и работает следующим образом: на опорных металлоконструкциях закреплены трубчатые теплообменные секции. По трубам теплообменной секции 1, которые имеют оребрение для повышения эффективности теплообмена между воздухом и газом, транспортируется природный газ, а через межтрубное пространство теплообменной секции с помощью вентиляторов 2, приводимых во вращение от электродвигателей 6, продувают наружный воздух. За счет теплообмена между нагретым при компремировании газом, движущимся в трубах, и наружным воздухом, движущимся по межтрубному пространству, происходит охлаждение попутного газа[1].


1 - теплообменная поверхность; 2 - вентилятор; 3 - патрубок; 4 - диффузор; 5 - клиноременная передача; 6 – электродвигатель

Рисунок 1.1 - Аппарат воздушного охлаждения газа с верхним расположением вентилятора

Работа АВО контролируется датчиками давления и температуры на входных и выходных коллекторах. Параметры температуры попутного газа на выходном коллекторе используются как входной сигнал для регулирования скорости вращения вентиляторов. При слишком высоком перепаде давления между входным и выходным коллекторами загорается предупреждающий сигнал. Это может указывать на то, что внутри трубок произошло засорение или гидрат образование. На каждом валу вентиляторов установлены датчики вибрации для контроля балансировки вентиляторов. Привод вентилятора будет остановлен в случае слишком высокого уровня вибрации.

Весь текст будет доступен после покупки

-

Весь текст будет доступен после покупки