Горячая перекачка высоковязких и застывающих нефтей

"Горячая" перекачка относится ко второй группе технологий, в которых реологические свойства нефти (вязкость и главное напряжение сдвига) изменяются путем предварительного нагрева жидкости.

При "горячей" перекачке чрезвычайно плотная нефть нагревается в головной части и закачивается в трубопровод. По мере охлаждения при прохождении по трубопроводу увеличиваются потери на трение. Поэтому нефть подогревается на промежуточной станции подогрева.


Fig264
Принципиальная схема магистрального трубопровода с устройствами для предварительного подогрева нефти:
1 - подводящий трубопровод (магистральный); 2 - резервуарный парк, оборудованный подогревателями; 3 - подпорный насос; 4 - подогреватель; 5 - основной насос; 6 - магистральный трубопровод; 7 - ГПС - головная перекачивающая станция; 8 - промежуточная тепловая станция

Схема магистрального трубопровода с предварительным подогревом нефти показана на рисунке выше.

Сырая нефть по магистральному трубопроводу 1 направляется в резервуарный парк 2, который оборудован нагревателями для поддержания температуры нефти, необходимой для работы бустерного насоса 3, который перекачивает нефть через нагреватель 4 к основному насосу 5, который перекачивает нефть в магистральный трубопровод 6. Нефть нагревается в диапазоне от 70°C до 120°C. Верхний предел температуры ограничен сопротивлением изоляции, разрушением молекул масла и возможностью грануляции масла в теплообменнике.

По мере охлаждения жидкости при движении по трубам температура снижается, а вязкость и потери напора увеличиваются. В зависимости от природы нефти, температуры предварительного нагрева и скорости потока нефти станция предварительного нагрева располагается на расстоянии 25-80 км.

Для предварительного нагрева нефти используются паровые или пламенные нагреватели. Принципиальная схема радиально-конвективной печи Г9ПО2В показана на рисунке справа.

Вся камера печи, установленная на металлической раме 6, разделена на две зоны: радиальную I и конвективную II.

Радиальная зона разделена на две части стенкой 2 из огнеупорного кирпича. Днище печи оборудовано шестью форсунками 3 для распыления мазута или газового топлива. В радиальной зоне печи на опоре установлен трубный змеевик 1, по которому течет нефть. Нефть в этой зоне печи нагревается в основном за счет лучистой энергии факела.

Затем продукты сгорания поступают в конвективную зону печи, где теплопередача к нефти, протекающей через трубы теплообменника, осуществляется конвекцией. Из конвективной зоны печи продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 4.

Регулирование разрежения в печи выполняется посредством шибера 5.

Стенки печи покрыты изнутри огнеупорной футеровкой, а снаружи - изоляцией.

Высота печи, без учета дымохода, составляет 10,5 м. Производительность составляет 600 м3/час. Нефть нагревается до 35-65°C. Максимальное рабочее давление потока нефти на входе в змеевик не должно превышать 6,5 МПа. Тепловая мощность печи составляет 10 500 кВт, а КПД достигает 0,77 (фактическое значение 0,5).

Для нагрева попутной нефти могут использоваться спутниковые трубопроводы, использующие жидкие, паровые или газовые теплоносители. Для повторного нагрева могут использоваться системы электрообогрева. Перекачка нефти по попутным трубопроводам с электрическим подогревом перспективна, поскольку не требуется сложного нагревательного оборудования и людей для его эксплуатации.
Fig265
Принципиальная схема радиально-конвекционной печи Г9ПО2В

"Горячая” перекачка высокозастывающих нефтей наиболее широко используется в мире. Однако эта технология имеет серьезные недостатки:

  • часть перекачиваемой нефти сгорает в печи, загрязняя воздух продуктами сгорания;
  • метод нельзя использовать для подводных трубопроводов без дорогостоящей специализированной изоляции;
  • метод неэффективен из-за высоких потерь тепла.

Одним из способов снижения затрат на нагрев и тепловых потерь перекачиваемой нефти является использование изоляции.

При использовании изоляции материал, толщина и конструкция изоляции выбираются заранее.

Материал, используемый для изоляции, должен обладать следующими характеристиками:

  • низкая теплопроводность;
  • низкая влагоёмкость и водопоглощение;
  • низкая плотность;
  • негорючесть;
  • биологическая инертность к плесени, насекомым и грызунам;
  • теплостойкость;
  • устойчивость к многократному охлаждению и нагреванию;
  • прочность и долговечность;
  • низкая стоимость;
  • недефицитность.

Этим условиям удовлетворяют в основном пенополиуретан, пенополистирол, минеральная вата, стекловата, вермикулит и газобетон.

Пенополиуретан (ППУ) является наиболее широко используемым изоляционным материалом для "высокотемпературных" трубопроводов как внутри, так и снаружи помещений.

Пенополиуретан устойчив ко всем видам нефти и нефтепродуктов, надежно работает в диапазоне температур 80-400 К, обладает высокой термической и механической стойкостью, низкой водо- и паропроницаемостью и высокой адгезией к различным материалам.

Конструкция изоляции ППУ состоит из концентрической оболочки из изоляционного материала, покрытой защитной оболочкой из полиэтилена, рубероида, бризола, экструдированного пластика, стального листа или алюминия.

Использование изоляции в магистральных трубопроводах позволяет сократить количество тепловых пунктов, тем самым снижая строительные и эксплуатационные расходы.

Наиболее сложными и ответственными задачами при эксплуатации "горячего" трубопровода являются заполнение, остановка и освещение трубопровода.


Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту