Принцип работы системы улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов для нефтебаз и нефтезаводов

Техническое описание УРП и принцип работы

 

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА 

От точек загрузки смесь углеводородов и воздуха поступает по системе сбора паров в установку рекуперации паров (УРП).

Цель предлагаемой УРП отделить углеводородные фракции из потока паров и восстановить углеводороды в жидкий абсорбент. Восстановленные углеводородные пары представляют собой ценный продукт, который иначе был бы утерян в атмосфере. К тому же, оставшиеся пары, выпускаемые в атмосферу, практически не содержат углеводорода и поэтому не загрязняют атмосферу.

     Фильтры с активированным углем (Адсорберы)  

Узел УРП состоит из двух емкостей, наполненных активированным углем. Один из которых соединен с газоуровнительным трубопроводом – «режим адсорбции», а другой находится в процессе вакуумной регенерации.  Активированный уголь используется в системе для адсорбции углеводородов в потоке паров. Минерализированый активированный уголь, используемый в УРП, обладает чрезвычайно большой площадью поверхности по отношению к своему объему, и углеводороды адсорбируется в очень тонком поверхностном слое угля. Уголь способен адсорбировать лишь определенное количество углеводородов до полного насыщения ими. Если допустить такое полное насыщение угля, то углеводородные пары будут проходить через уголь уже без поглощения им углеводородов. Поэтому, для восстановления поглощающей способности угля периодически требуется его регенерация, что обеспечивает эффективную адсорбцию паров углеводородов в последующем цикле. В предлагаемой системе адсорберы спроектированы для цикла продолжительностью от 10 до 15 минут при указанных данных о парах и концентрации углеводородов. Регенерация адсорберов выполняется с помощью вакуумного насоса.

Регенерация адсорберов происходит в три этапа. На первом этапе пары выводятся из парового пространства адсорбера. На втором этапе происходит падение давления до уровня, при котором углеводороды начинают десорбироваться из поверхности активированного угля. Большинство углеводородов на этом этапе выводятся. На протяжении третьего этапа небольшой поток воздуха пропускается через абсорбер, для того чтобы полностью удалить остатки углеводородов и таким образом закончить период регенерации.

     Абсорбционная колонка 

Высоко-насыщенные углеводородами пары через вакуумный насос поступают в абсорбционную колонку. В этой колонке большая часть углеводородов абсорбируется встречным потоком подходящего жидкого абсорбента.  Присутствующий при этом незначительный объем воздуха, попавший во время воздушной продувки на стадии регенерации, выходит через верхнюю часть абсорбционной колонки, что приводит к уносу незначительной части углеводородов, подлежащих в дальнейшем возврату в угольный адсорбер, находящийся в стадии адсорбции.

 

     Система вакуумных насосов   

Как говорилось выше, уголь в адсорберах регенерирует с помощью вакуума. Вакуумный насос является важным компонентом УРП. Во время фазы регенерации, вакуумный уровень составляет от 100 до 50 мбар.

Для предлагаемой системы, мы предложили нашу последнюю разработку - Вакуумный насос сухого типа.

     Вакуумный насос сухого типа (DVP)  

В настоящее время наша компания использует Вакуумные насосы сухого типа в своих системах рекуперации паров. За это время мы убедились, что эта технология имеет много преимуществ по сравнению с жидкостными кольцевыми вакуумными насосами. Ниже мы приведем основные достоинства вакуумных насосов сухого типа.

    Отпадает необходимость в гликолевой “петле”- использование Вакуумного насоса сухого типа упрощает конструкцию УРП, так как отпадает необходимость в дополнительном оборудовании, необходимом для системы уплотняющей жидкости (этилен гликоль) жидкостного кольцевого насоса. Нет необходимости в сепараторе, насосе для уплотняющей жидкости, теплообменнике для уплотняющей жидкости, или связки контроля системы уплотняющей жидкости и трубопровода.

    Высокая надежность – предлагаемые вакуумные насосы сухого типа имеют высокую надежность. На данный момент установлено более 60 аналогичных насосов на наших УРП по всему миру, и за более чем 4 года их эксплуатации ни один из них не вышел из строя.

   Долгий срок службы – основываясь на рабочем опыте, ожидаемый срок службы Вакуумных насосов сухого типа, прежде чем понадобится ремонт, составляет 5-6 лет.

    Долговечность – ротационный лопастной вакуумный насос сухого типа является устойчивым к возможным сыпучим загрязняющим веществам, таким как, песок и грязь. В отличие от спирального насоса сухого типа, который очень восприимчив и чувствителен  к сыпучим загрязняющим веществам.

    Экономное энергопотребление – энергопотребление вакуумного насоса сухого типа обычно на 25-30% меньше чем у жидкостного кольцевого вакуумного насоса того же размера, а также на 10-15% меньше, нежели у спирального вакуумного насоса того же размера. В результате Установка Рекуперации Паров, где используется вакуумный насос сухого типа, имеет меньшие производственные затраты нежели УРП, где используется жидкостный кольцевой насос или спиральный вакуумный насос.  Следовательно, мы рекомендуем использовать предлагаемый Вакуумный насос сухого типа как Лучшая Технология (ВАТ) для использования в нашей Установке Рекуперации Паров.

     Абсорбентом является бензин  

Абсорбент для этой системы должен подаваться из одного из резервуаров хранения бензина, используя насос подачи абсорбента, указанного в проекте установки. Важно что бы поток бензина в абсорбционную колонку был постоянный, даже при изменчивом противодавлении. Изменение уровня бензина в резервуарах хранения и постоянное изменение давления при подаче абсорбента в абсорбционную колонку также могут мешать сохранять постоянный поток. Чтобы обеспечить постоянный поток к установке наши системы клапаном контроля постоянного потока.

 

ОПЕРАЦИОННОЕ ОПИСАНИЕ

Предлагаемая УРП полностью работает автоматически и без вмешательства со стороны.

      Режим ожидания УРП

Находясь в режиме ожидания, УРП полностью готова к работе. Заранее заданный стартовый сигнал, например активация загрузочного насоса и/или подсоединение шланга возврата паров к автомобилю, приведет к немедленному запуску установки, открыв впускные клапаны паров и начав их переработку. Как вариант, можно использовать подходящий режим экономии энергии, смотрите ниже.

      Старт работы УРП

При поступлении стартового сигнала, впускные и выпускные клапаны откроются и пары начнут поступать в работающий адсорбер.

Выбор работающего адсорбера происходит в начале работы. Адсорбер, который был регенерирован последним во время предыдущей работы, и станет работающим при новом запуске УРП.

Запускается узел циркуляции абсорбента. Запускаются узел контроля впускного потока и узел контроля уровня абсорбера, и насосы подачи и возврата абсорбента начнут работать. Эти функции запускаются одновременно с открытием впускного и выпускного изоляционных клапанов абсорбента. Эти действия устанавливают цикл циркуляции абсорбента.

Система вакуумного насоса также запускается.

 Когда все цикли и системы запущены и подтверждены, запуск УРП закончен.

На протяжении периода подтверждения, проверяются все важные контрольные узлы и системы аварийного отключения. Если они стабильны, запуск считается завершенным.

При инициализации цикла запуска, неработающий адсорбер, то есть адсорбер, в который пары не поступают, начинает регенерацию сразу после успешного запуска.

      Нормальное состояние работы УРП

В процессе нормального функционирования системы, цикл работы адсорберов УРП обычно составляет от 10 до 15 минут. Период цикла означает, что работающий адсорбер находится в режиме адсорбции, получая пары, перед тем как переключиться в режим регенерации.

 

По окончанию каждого цикла адсорбции, адсорберы меняются местами, то есть тот адсорбер, который находился в стадии регенерации, становится рабочим, а его место занимает второй адсорбер, который только входит в фазу регенерации. Подвижные высоконадежные поворотные заслонки срабатывают, чтобы переключить направление потока паров из одного адсорбера в другой. С этого момента время цикла обнуляется, и чистый, готовый к работе адсорбер будет получать поток паров, в то время как предыдущий работавший адсорбер регенерирует.

 

Вакуумный(е) насос(ы) создает вакуум в адсорберах на протяжении фазы регенерации. Вакуумные насосы вытягивают высоконасыщенные углеводороды из регенерируемого адсорбера. Поток углеводородов, содержащий небольшое количество воздуха, проходит через вакуумные насосы и попадает в вертикальную абсорбционную колонку, где и происходит восстановление углеводородных фракций паров. В абсорбционной колонке, поток паров встречается с встречным потоком жидкого абсорбента, который абсорбирует углеводородные фракции в жидкость, которая затем возвращается в резервуар хранения абсорбента. Фракции, которые не были абсорбированы, состоящие из воздуха и небольшого количества углеводородных выбросов, выходят через верх абсорбционной колонки и переносятся в работающий адсорбер для полного восстановления остатков углеводородов.

УРП продолжает работать циклами до тех пор, пока установка не остановиться после прекращения подачи паров на вход. 

 

     Остановка работы УРП 

УРП остановит свою работу, как только поток загружаемого продукта прекратится, разве только установка не была остановлена иным способом во время контролируемой остановки работы. В любом случае, входные клапаны закроются, система подачи и возврата абсорбента остановится, изолируя, таким образом, УРП от линии возврата абсорбента, и система вакуумного насоса остановится.

 

       КОНТРОЛЬ РАБОТЫ УСТАНОВКИ 

Функции электрического контроля и работы установки УРП обеспечиваются четырьмя элементами   системы:

      MCC: Панель контроля двигателя (размещается в неклассифицированной щитовой). Защита двигателя; автоматические выключатели, и др.

      Панель управления (размещается в неклассифицированной комнате); контроллер PLC, высокоскоростная коммуникационная шина PROFIBUS и др.

      Блок ввода-вывода: дистанционное устройство ввода-вывода (установлено на основании установки УРП), модуль обработки аналоговых/ цифровых сигналов, поступающих в контроллер PLC.  Содержит соленоидные клапаны и другие пневматические соединители.

      Дисплей персонального компьютера (устанавливается в непосредственной близости от панели управления или отдельном помещении управления): на ПК установлено программное обеспечение FIX (соответственно отображено на дисплее), позволяющее обеспечивать контроль правильности выполнения функций установки УРП. 

      Контроль за работой УРП осуществляется с помощью контроллера PLC (программируемый логический контроллер), который посредством шины PROFIBUS подключается к дистанционному устройству ввода-вывода, установленному на основании установки УРП.

Управление работой установки УРП и контроль за ее работой осуществляется посредством пользовательского интерфейса, то есть ПК, монитора, «мыши» и клавиатуры.  Наглядное изображение технологического процесса установки УРП постоянно отображается на мониторе, при этом различные стадии процесса выделены с помощью различных цветов (см. ниже).                      

Установка УРП полностью автоматизирована и самостоятельно отключается в случае ложного срабатывания  системы.  Статус установки, локализация какой-либо проблемы и определенная аварийная сигнализация легко идентифицируются на мониторе процесса ПК.  Данные обо всех случаях срабатывания аварийной сигнализации автоматически заносятся в память компьютера, где хранятся в течение нескольких месяцев.  Кроме того, в базе данных ПК хранятся все важные параметры процесса, такие как циклы давления, температуры, а также уровнях углеводородов и СО (по желанию пользователя системы). Система контроля оснащена современными средствами  выполнения дистанционной диагностики.

Кроме того, работой установки УРП можно также управлять с помощью переключателей управления на передней панели дистанционного блока ввода-вывода.  Локальный перечень команд включает режимы: ручной /автоматический /поддержания работы/ остановки, а также индивидуальное управление насосами. Локальная панель также оснащена количеством лампочек статуса процесса, преимущественно используемые для принятия решений в экстренном порядке и/ или технического обслуживания.

 

В предлагаемой УРП используется шина PROFIBUS для всего инструментария и контроля. Использование PROFIBUS намного уменьшает количество необходимых кабельных разводок между УРП и пультом управления, до единственного кабеля связи. Это позволяет уменьшить количество устанавливаемых кабелей, что в свою очередь сокращает время установки УРП на рабочую площадку.