книги / Переработка нефтяных и природных газов

Машина является однокорпусной, трехступенчатой, с восемью рабочими колесами. Компрессор соединен с двигателем с помощью повышающего редуктора. В качестве хладоагента применяют про­ пан 96%-ной чистоты (не менее).

Основные технические характеристики указанной машины даны

втабл. V.5.

Вкачестве холодильной машины на ГПЗ при условии приме­ нения хладоагента — пропана может быть использован отечествен­ ный пропановый агрегат АТКП 435-1600. Этот агрегат может ра­ ботать в диапазоне температур кипения пропана от —38 до —25 °С при температуре конденсации не более 47 °С. Агрегат состоит из центробежного компрессора, электродвигателя, повышающего ре­ дуктора, систем смазки компрессора и редуктора, дистанцион­ ного и местного щитов управления. Центробежный компрессор выполнен четырехступенчатым, двухсекционным, он работает по холодильной схеме с двухступенчатым дросселированием и про­ межуточным сосудом. Основные показатели работы АТКП-435-1600 представлены в табл. V.5

Для удовлетворения потребности в холоде современного газо­ перерабатывающего завода производительностью 1 млрд, м3 в год необходимо иметь холодильную установку производительностью 4640—5800 кВт на изотерме процесса от —30 до —38 °С (при усло­ вии применения хладоагента — пропана). При использовании АТКП-435-1600 для покрытия этой холодопроизводительности по­ требуется установить 5 машин (с учетом одной резервной).

Сцелью уменьшения капитальных и эксплуатационных затрат при строительстве холодильных установок в настоящее время со­ здается более мощный холодильный пропановый турбоагрегат АТП 5-5/3. Он состоит из центробежного компрессора, приводного электродвигателя, мультипликатора, систем смазки и щитов уп­ равления. Рабочим агентом может быть пропан технический по ГОСТ 10196—62 или пропан марки по МРТУ 38-1-208—66. Основ­ ные технические характеристики агрегата даны в табл. V.5.

381

В практике проектных расчетов тепловой расчет холодильных компрессоров, как правило, производить не приходится. Их под­ бирают [31, 32]. Исходной информацией для подбора холодиль­ ных компрессоров при проектировании холодильных установок являются холодопроизводительность и необходимые параметры холода, которые получаются из технологического расчета газо­ перерабатывающей установки в целом.

Глава 4

НАСОСЫ

На газоперерабатывающих заводах насосы используют для пере­ качивания стабильного и нестабильного бензина, сжиженных га­ зов, этана, пропана, бутанов, пентанов, воды, щелочей, гликолей; они работают в’ довольно широких диапазонах производитель­ ности, напора и температуры. Напор изменяется от 80— 100 до 600—700 м столба перекачиваемого продукта, давление нагнета­ ния — от 588—784 до 3923—7355 кПа.

Многие насосы работают с высоким давлением на всасывании и небольшими дифференциальными напорами. Так, давление вса­ сывания на приеме у насосов орошения деметанизатора, работаю­ щих на установках НТК с получением этана, 3138 кПа. Поскольку условия работы насосов ГПЗ довольно жесткие, обычные требова­ ния, предъявляемые к насосам (надежность и долговечность в экс­ плуатации, герметичность соединений и безупречная работа уп­ лотнений валов), приобретает в условиях ГПЗ чрезвычайно важ­ ное значение, так как неисправности в насосах и их узлах при­ водят к нарушениям технологического режима установок, а иногда и к авариям.

На современных ГПЗ применяют в основном центробежные насосы с электрическим приводом. Иногда используют плунжер­ ные и поршневые электроприводные насосы. Шестеренчатые, вин­ товые, струйные и другие насосы применяют главным образом в качестве вспомогательных. В последнее время получают распро­ странение герметические горизонтальные и вертикальные электро­ насосы [33, 34].

Центробежные насосы подробно описаны в технической лите­ ратуре, поэтому ниже даны лишь основные указания и расчетные формулы, необходимые при их выборе. Герметические насосы осве­ щены несколько шире.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ

Центробежный насос выбирают по его характеристике. При выборе насоса нужно придерживаться некоторых общих по­ ложений.

382

1.Учитывая возможные отклонения характеристик отдельных насосов при их изготовлении, напор для каждого насоса следует принимать на 2—4% выше требуемого.

2.Если марку насоса выбирают по его характеристике, то принимают ближайший больший наружный диаметр рабочего ко­

леса. Все остальные расчеты надо производить по величинам Q

иЯ, соответствующим выбранному значению D».

3.Необходимо принимать во внимание допустимую высоту вса­ сывания Hs или минимальный подпор А/гД011, обеспечивающие нормальную работу насоса при заданных параметрах. Так, тре­ буемый подпор для насоса 5 НГ 5 x 2 составляет 6,3 м, а для на­ соса 6 НГ 7 X 2 — 3 м. В конкретных условиях это может стать решающим фактором в пользу выбора последнего насоса. Учиты­ вая возможные колебания производительности насосов в процессе эксплуатации, рекомендуется определяемые по формулам [35] значения Hs уменьшать на 0,5— 1 м, а значения Ahmn увеличи­ вать на 0,5— 1 м. Для насосов, перекачивающих жидкости с тем­ пературой выше 200 °С, минимальная величина подпора не должна быть меньше 1,5—2 м.

4.Нельзя допускать, чтобы максимальное давление в нагне­ тательном патрубке превышало допустимое рабочее давление для данного значения условного давления в корпусе насоса при ра­ бочей температуре.

Для определения мощности электродвигателя, который при­ водит во вращение вал насоса, пользуются формулой

в которой k — коэффициент запаса мощности, имеющий для насосов различной мощности следующие значения:

В производственных условиях часто приходится изменять ра­ бочие параметры действующих насосов. Одно из главных досто­ инств рассматриваемых насосов спирального типа — возможность варьирования их характеристик обточкой роторов по наружному

383

диаметру. Новые характеристики насоса приближенно находят по формулам

с коэффициентом быстроходности ns — 60— 120 и на 4% для на­ сосов с ns = 200—300. Приведенные формулы можно применять при обточке колес по наружному диаметру для ns — 60—120 до D' = 0,8£)2 и Для ns = 200—300 до £)' = 0,85—0,9D2. При регу­ лировании параметров насоса изменением числа оборотов его ро­

где Q, Н, N, п — соответственно производительность, напор, мощность и скорость вращения ротора насоса до изменения числа оборотов; Qx, Их, Nx, пх — то же, после изменения числа оборотов.

Расчет величин по формулам (V.41)—(V.43) допускается при следующих условиях; 1) если измененное число оборотов пх от­ личается от исходного п не более чем в 2 раза; 2) если кинемати­ ческая вязкость перекачиваемой жидкости не превышает 2,5 X X Ю"6 м2/с.

ГЕРМЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОНАСОСЫ

В последние годы все шире распространяются герметические элек­ тронасосы, являющиеся разновидностью консольных насосов. Их основное достоинство — полная герметичность, совершенно ис­ ключающая утечки перекачиваемого продукта в окружающую среду. Герметические электронасосы обеспечивают надежную ра­ боту при давлениях до 10 МПа, а также при глубоком вакууме и в диапазонах температур от —270 до 450 °С. Основной особен­ ностью конструкций герметических электронасосов является от­ сутствие в них концевых уплотнений (рис. V.14).

384

Рис. V.14.

Герметизация электронасо­ сов достигается применением моноблочной конструкции насо­ сов и электродвигателя; при этом элементы ротора и подшип­ ники двигателя могут быть по­ гружены в рабочую жидкость. Конструкция объединяет на од­ ной станине центробежный на­ сос и встроенный электродви­

гатель. Насосная часть закрепляется на переднем фланце электро­ двигателя.

По способу герметизации электронасосы выполняют с экра­ нированным электродвигателем и с так называемым «мокрым» статором. Герметические электронасосы с экранированным элек­ тродвигателем представляют собой конструкцию (см. рис. V.14), в которой герметизация статора осуществляется с помощью спе­ циальной тонкостенной цилиндрической (экранирующей) гильзы, выполненной из немагнитного материала. Ротор двигателя также защищают специальной рубашкой, выполненной из такого же не­ магнитного материала. Герметические насосы с «мокрым» стато­ ром не имеют экранирующей гильзы, полость статора у них за­ полнена перекачиваемой жидкостью, имеющей непосредственный контакт с обмотками и железом статора и ротора. Для предохра­ нения от воздействия рабочей среды обмотки статора и ротора покрывают изоляцией, стойкой в рабочей среде. Железо статора покрывают защитным лаком.

Смазывать подшипники и охлаждать узлы электродвигателя можно двумя способами: либо перекачиваемой жидкостью не­ посредственно из напорного патрубка насоса, либо устройством автономной системы смазки подшипников. При температуре пере­ качиваемой жидкости 100—450 °С статор электродвигателя от­ деляют от корпуса насоса термобарьером, который чаще всего представляет собой водяную рубашку — охлаждающий промежу­ точный узел между полостью насоса и полостью электродвигателя и препятствующий передаче тепла от насоса к двигателю.

Герметические электронасосы с автономным контуром смазки подшипников могут использоваться для перекачки жидкостей с температурой от —270 до 450 °С.

мером частиц не более 0,2 мм, в которых коррозионная стойкость принятых в электро по ГОСТ 13819—68.

386

взрывоопасные жидкости и сжиженные газы с кинематической вязкостью не более 1,1 м/с, 2,51-103 Дж/(кг*К) с массовой долей твердых неабразивных включений до 2% и разнасосах материалов, соприкасающихся с перекачиваемой жидкостью, от 1 до 5 баллов

В качестве рабочего органа герметические электронасосы мо­ гут иметь центробежное, осевое, дисковое или лабиринтное рабо­ чие колеса. Электронасосы могут иметь вертикальное или гори­ зонтальное исполнение, выбор которого в основном зависит от типа применяемых подшипников (если применяют подшипники скольжения).

Изготовляют электронасосы во взрывозащищенном исполне­ нии ВЗГ в соответствии с «Правилами изготовления взрывозащи­ щенного оборудования». Их можно устанавливать в помещениях всех классов, включая наружные установки категории В-П, в ко­ торых возможно образование парогазовоздушных смесей до 3 ка­ тегории группы «Г» включительно [34].

Отечественные электронасосы могут перекачивать жидкость, содержащую до 0,2% масс, твердых включений размером до 0,2 мм.

В настоящее время наиболее распространенная конструкция герметичного электронасоса — с экранированным, сухим стато­ ром, т. е. с герметизацией металлической гильзой [34]. В нашей стране герметические электронасосы выпускает Кишиневский за­ вод герметических насосов им. М. В. Фрунзе. Завод (по ГОСТ 10791—75) выпускает насосы следующих типов: горизон­ тальные герметические электронасосы типа ЦГ и ХГ и вертикаль­

ные герметические электрона­ сосы типа ЦГ и ХГ и вертикаль­

В табл. V.6 приведены основные технико-экономические данные герметических электронасосов, выпускаемых Кишиневским за­ водом.

В обозначение насоса ХГ входят: а) первая цифра — диа­ метр напорного патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз; б) буквы после диаметра патрубка — обо­ значение типа насоса (для насо­ сов ХГ с вертикальным распо­ ложением вала к обозначению типа добавляется буква В—ХГВ); в) цифра после обо­ значения типа насоса — умень­

Рис. V.15.

Продольный разрез насоса ХГ,

388

после знака умножения — число ступеней, если их две или больше; д) буква после числа ступеней (для насосов одноступен­ чатых — после коэффициента быстроходности) — условное обо­ значение материалов по ГОСТ 20791—75, применяемых при из­ готовлении деталей проточной части; е) цифра после обозначения материалов — мощность электродвигателя, кВт; ж) последняя цифра типоразмера — обозначение конструктивного исполнения (по температуре и давлению).

Обозначение насосов ДГ расшифровывается следующим обра­ зом: а) ЦГ — центробежный, герметичный; б) дробь: числительноминальная подача в м3/ч, знаменатель — номинальный напор в м ст. жидкости; в) буква после напора — исполнение по материалу проточной части; г) цифра после обозначения материала — мощ­ ность электродвигателя, кВт; д) последняя цифра — обозначение конструктивного исполнения по температуре и давлению.

На рис. V.15 приведен продольный разрез насоса типа ХГ. В случае перекачивания сжиженных газов и других легкокипящих жидкостей во избежание их вскипания во внутренней по­ лости электродвигателя на линии подачи жидкости в эту полость могут быть установлены переохладители. Необходимость их уста­ новки в каждом отдельном случае согласовывается заказчиком

с заводом-изготовителем.

Глава 5

АБСОРБЦИОННЫЕ И РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а — ширима щелей решетчатой тарелки, м В — периметр слива, м

[е]— величина допустимого межтарельчатого уноса жидкости, кг жидкости/кг пара (газа)

Я с — высота сепарационного пространства, м Я 2 — эффективное расстояние между тарелками, м

h — высота сливного порога, м hi — высота приемного порога, м

Дпер — высота светлой жидкости в переливном устройстве, м Ап — подпор жидкости под сливным порогом, м

Кп — коэффициент нагрузки, характеризующий отклонение максимально допустимой скорости газа (пара) от предельной скорости газа (пара) или скорости «захлебывания»

389

О — толщина решетчатой тарелки, м [Л— коэффициент расхода при истечении жидкости через щели беспе-

АРж — гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя иа тарелке, Па

АРсух — гидравлическое сопротивление сухой тарелки в рабочих условиях,

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

На газоперерабатывающих заводах для очистки и разделения углеводородных смесей используют абсорбционные и ректифика­ ционные колонны тарельчатого и насадочного типа. Наиболее ши­ роко распространены аппараты с переливными и провальными

390