+7 (800) 505-67-97

Повышение эффективности установки деэтанизации стабилизации газового конденсата путем разработки одноколонной схемы

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Кириллов, Александр Максимович Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Данная работа посвящена разработке одноколонной схемы установки деэтанизации стабилизации газового конденсата (УДСК). В процессе выполнения работы были изучены физико-химические свойства и характеристики газовых конденсатов различного происхождения, фракционного и группового состава и их целевых фракций. Проведен анализ различных типов тарельчатых ректификационных колонн, рассмотрены существующие конструкции теплообменных аппаратов с дальнейшим определением наиболее оптимального типа для использования в схеме УДСК. Произведены технологические, конструктивные, гидравлические, тепловые и прочностные расчеты ректификационной колонны и кожухотрубчатого теплообменника.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 11
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ……………………………………………………………………… 14
1.1 Теория процесса ректификации и теплообмена ……………………………………… 14
1.2 Конструкции теплообменных аппаратов ……………………………………………….. 17
1.3 Конденсатоотводчики ………………………………………………………………………….. 23
1.4 Состояние и перспективы развития первичной переработки
газоконденсатных смесей ………………………………………………………………………….. 24
1.5 Ректификация углеводородного сырья ………………………………………………….. 28
2. ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРЕДЛОЖЕННОЙ СХЕМЫ УДСК ……………………….. 32
3 РАСЧЕТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ ………………………………………. 34
3.1 Данные для расчета ……………………………………………………………………………… 34
3.2 Тепловой баланс ………………………………………………………………………………….. 34
3.3 Конструктивный расчёт ……………………………………………………………………….. 37
3.3.1 Механический расчёт клапанной колонны ………………………………………….. 37
3.3.2 Определение скорости пара и диаметра колонны ………………………………… 39
3.3.3 Определение высоты ректификационной колонны и числа тарелок ……… 41
3.4 Прочностной расчёт …………………………………………………………………………….. 42
3.4.1 Расчёт обечайки ………………………………………………………………………………… 42
3.4.2 Расчёт днища и крышки …………………………………………………………………….. 44
3.4.3 Расчёт клапанной тарелки ………………………………………………………………….. 48
3.4.4 Расчет ректификационной колонны на ветровую нагрузку …………………… 53
3.5 Гидравлический расчет клапанной ректификационной колонны …………….. 57
4 РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА…………………………………………… 60
4.1 Тепловой расчет ………………………………………………………………………………….. 60
4.1.1 Определение тепловой нагрузки аппарата и расхода воды …………………… 60
4.1.2 Расчет температурного режима теплообменника …………………………………. 61
4.1.3 Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления ………… 62
4.1.4 Уточненный тепловой расчет …………………………………………………………….. 63
4.1.5 Обозначение теплообменного аппарата ………………………………………………. 66
4.2 Конструктивный расчет ……………………………………………………………………….. 66
4.2.1 Выбор и расчет конструктивных элементов ………………………………………… 66
4.3 Гидравлический расчет теплообменного аппарата …………………………………. 73
4.4 Прочностной расчет теплообменного аппарата ……………………………………… 76
4.4.1 Расчет обечайки теплообменного аппарата …………………………………………. 76
4.4.2 Расчет распределительной камеры теплообменного аппарата ………………. 80
4.4.3 Расчет трубной решетки…………………………………………………………………….. 83
4.4.4 Расчет требуемой толщины теплоизоляции теплообменного аппарата ….. 90
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………….. 93
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………………. 93
5.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………. 94
5.3 Расчет производственной мощности ……………………………………………………… 96
5.4 Расчёт численности необходимого персонала ………………………………………… 99
5.5 Организация труда …………………………………………………………………………….. 100
5.6 Расчет основных фондов …………………………………………………………………….. 103
5.7 Расчет себестоимости продукции ………………………………………………………… 104
5.8 Расчет технико-экономических показателей ………………………………………… 107
5.8.1 Расчет точки безубыточности …………………………………………………………… 108
5.8.2 Расчет экономической эффективности инвестиционных показателей …. 110
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………… 114
6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 114
6.1.1. Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………….. 114
6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………….. 116
6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 118
6.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 125
6.3.1 Анализ воздействия объекта на атмосферу (выбросы) ……………………….. 125
6.3.2 Анализ воздействия объекта на литосферу (отходы) ………………………….. 126
6.3.3 Анализ воздействия объекта на гидросферу (сбросы) ………………………… 126
6.3.4 Мероприятия по защите окружающей среды …………………………………….. 126
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 127
6.4.1 Анализ возможных чрезвычайных ситуациях в условиях эксплуатации
разработки или процесса проведения работ ………………………………………………. 128
6.4.2 Возможные причины пожаров или взрывов ………………………………………. 128
6.4.3 Мероприятия по предупреждению пожаров ………………………………………. 129
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 131
Список литературы: ………………………………………………………………………………… 133
Приложение А ………………………………………………………………………………………… 137

Природные энергоносители, такие как нефть, природный газ и газовый
конденсат, имеют решающее значение для развития всех секторов национальной
экономики. Нефтяные и газовые месторождения в той или иной степени выносят
вместе с основными продуктами добычи конденсат, содержащий различные
углеводороды. Общая добыча конденсата в стране в настоящее время достигает
44,8 млн. тонн в год, поэтому он является значительным ресурсом углеводородов.
Широкий спрос на газ и нефтепродукты привел к быстрому росту
нефтехимической, газовой и нефтеперерабатывающей отраслей
промышленности, а также к повышению цен на большинство видов энергии и
сырья из-за изменения условий ценообразования на их стоимость. Поэтому одной
из основных задач нефтегазоперерабатывающей промышленности является
снижение себестоимости их продукции наряду с расширением ассортимента
товарной продукции и улучшением ее качества.
В большинстве случаев получение товарных нефтепродуктов происходит
путем разделения, которое часто и в большом объеме осуществляется
посредством использования процесса ректификации, главной особенностью
которой является чрезвычайная энергоемкостью [1-5].
Ректификация – это процесс разделения бинарных или многокомпонентных
смесей, основанный на противоточном массопереносе пара и жидкости.
Преимущества ректификации включают в себя способность полностью
разделять компоненты смеси и получать их в чистом виде, возможность
разделения газовых смесей после сжижения (сепарация углеводородных газов),
применимость для разделения газов, широкий по фракционному составу и
содержащие легкие компоненты (метан, азот, водород, этан и этилен).
В целях улучшения работы дистилляционных установок необходимо
решить ряд задач, а именно:
– обеспечить высокий выход целевых фракций дистиллята, отвечающих
требованиям номенклатуры и качества;
– снизить энергопотребление;
– обеспечить стабильную и эффективную работу при изменении состава и
качества поступающего сырья, производительности, ассортимента продукции;
– оптимизировать параметры процесса ректификации и технологические
схемы малогабаритных заводов, при этом технические решения должны
соответствовать строгим экономическим критериям.
Исходя из вышесказанного, была поставлена цель настоящей работы,
которая заключается в разработке одноколонной схемы ректификационной
установки и прогнозировании технологических режимов в процессе
эксплуатации месторождения для повышения эффективности технологии
стабилизации и деэтанизации газового конденсата.
Для достижения поставенной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать составы и физико-химические характеристики газовых
конденсатов различного происхождения, фракционного и группового состава и
их целевых фракций.
2. Проанализировать влияние основных факторов на процесс
ректификации газовых конденсатов.
3. По исходным данным сделать технологические, конструктивные и
прочностные расчеты оборудования.
4. После определения основных геометрических величин
оборудования, выбрать его исполнение по материалам, исходя из того, что в
оборудовании протекает тепло-, массообменный процесс разделения смеси
углеводородов.
5. Разработать аппаратурно-технологическую схему УДСК.
6. Смоделировать прочностные расчеты и различные нагрузки в
универсальных программных системах использующих метод конечных
элементов.
7. Рассчитать экономическую целесообразность проектируемого
оборудования.
8. Рассмотреть вопросы выполнения требования безопасности и
гигиены труда к промышленной безопасности, по охране окружающей среды.
Научная новизна работы:
 Построена CAD модель ректификационной колонны, теплобменного
аппарата и их отдельных частей.
 С помощью метода конечных элементов произведены прочностные
и гидравлические испытания в соответствующих программных модулях ANSYS
и SOLIDWORKS.
 Предложена оптимальная при заданных значениях аппаратурно-
технологическая схема ректификационной колоны.
Практическая значимость работы:
 Изучены физико-химические характеристики газовых конденсатов
различного происхождения, фракционного и группового состава и их целевых
фракций.
 Исследованы различные типы тарельчатых ректификационных
колонн и установленных в них тарелок.
 Рассмотрены существующие конструкции теплообменных
аппаратов с дальнейшим определением наиболее оптимального типа для
использования в схеме УДСК.
 Произведены технологические, конструктивные, гидравлические,
тепловые и прочностные расчеты ректификационной колонны и
кожухотрубчатого теплообменника.
На защиту выносятся:
 Оптимальная для заданных значений аппаратурно-технологическая
схема УДСК.
 Прочностные и гидравлические расчеты упрощенной 3D модели
ректификационной колонны.
 Прочностные и гидравлические расчтеы 3D модели теплообменного
аппарата.

В настоящей магистерской диссертации были исследованы физико-
химические характеристики газовых конденсатов различного происхождения,
фракционного и группового состава и их целевых фракций. Проведен анализ
различных типов тарельчатых ректификационных колонн, рассмотрены
существующие конструкции теплообменных аппаратов с дальнейшим
определением наиболее оптимального типа для использования в схеме УДСК.
Также были рассчитаны основные параметры установки клапанной
ректификационной колонны, предназначенной для переработки газового
конденсата с целью получения продуктов первичной перегонки
(углеводородных фракций):
Тепловой расчет включающий в себя:
 определение теплового баланса,
 расход греющего пара с учетом 5% потерь в окружающую среду
D=19791 кг⁄ч.
Конструктивный расчёт:
 Расчётное давление в аппарате при рабочих условиях: 2,46 Мпа.
 Давление при гидравлических испытаниях: 4,937 МПа.
 Условное давление: 3,95 МПа.
 Скорость пара в колонне: 0,87 м⁄с.
 Диаметр колонны: 2,24м.
 Общее число тарелок колонны: n = 25.
 Высота аппарата: H1=26,55 м.
Расчеты на прочность:
 расчет корпуса (обечайки, днища и крышки),
 клапанной тарелки,
 расчет аппарата на ветровую нагрузку.
Для горизонтального двухходового кожуха-трубного аппарата были
рассчитаны основные параметры, а именно:
Тепловой расчет:
 определение тепловой нагрузки и расчет температурного режима,
 выбор теплофизических характеристик теплоносителей,
 выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления,
 уточненный расчет коэффициентов теплоотдачи и коэффициента
теплопередачи
В конструктивном разделе:
 определены расчетные и исполнительные толщины элементов аппаратов.
В прочностном расчёте произвели:
 Расчет корпуса теплообменного аппарата
 Расчет трубной решетки
 Расчет толщины теплоизоляции
 количество передаваемого тепла в теплообменном аппарате, которое
составило 254,44 кВт;
 требуемое количество греющей воды – 2,5 кг/с;
 коэффициент теплопередачи аппарата 177,7 Вт/(м 2·К);
 расчетная площадь поверхности теплообмена 24 м2.
Рассчитана ветровая нагрузка и ее воздействие на колонну и
смоделирована в программном модуле SolidWorks Simulation.
С использованием данных, полученных в ходе расчетов, были построены
3D модели ректификационной колонны с клапанной тарелкой и кожух
трубчатый теплообменник в программах SolidWorks и ANSYS. Смоделированы
прочностные гидростатические испытания различных частей аппаратов с
рассчитанными значениями давлений. Получены эпюры напряжений,
деформаций и перемещений.
Предложена оптимальная при заданных значениях аппаратурно-
технологическая схема одноколонной ректификационной установки для
повышения эффективности технологии стабилизации и деэтанизации газового
конденсата.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Повышение эффективности установки деэтанизации стабилизации газового конденсата путем разработки одноколонной схемы»

    Последние выполненные заказы

    "Стратегия внедрения цифровых технологий в управление цепями поставок на примере ПАО "Транснефть""
    Большое спасибо автору! В установленные сроки полностью выполнен объем работы...
    Развитие образовательных комплексов города Москвы в современных социально-экономических условиях
    Работа была выполнена качественно и в установленный срок. Буду еще обращаться...
    Новое задание по государственному и муниципальному управлению
    Добрый день! Очень доволен работой, большое спасибо, что помогаете в написани...
    Особенности пересмотра судебных актов в арбитражном суде апелляционной инстанции
    Доволен работой автора
    "Наследование по закону в романо-германской и англо-саксонской правовых семьях: сравнительно-правовые аспекты"
    Хочу сказать огромное спасибо Вячеславу! Отвечал на все вопросы, вносил правк...
    Совершенствование контрольной деятельности по налогу на доходы физических лиц
    Она супер, выручила меня очень!

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Верификация Черкашинской свиты Приобского месторождения
    📅 2020 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)