CC BY
29
УДК 614.842.6
АЗОТНЫЕ УСТАНОВКИ И СТАНЦИИ ДЛЯ ФЛЕГМАТИЗАЦИИ: РАЗВИТИЕ И ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ*
HL
Еланский Поляков
Евгений Александрович Георгий Алексеевич
Е. А. Еланский
начальник отдела маркетинга ЗАО ГРАСИС
Г. А. Поляков
директор по развитию ЗАО ГРАСИС, кандидат физико-математических наук
Описано применение мембранных газоразделительных установок ГРАСИС для предупреждения пожаров, создания огнетушащей и флегматизирующей концентраций путем вытеснения кислорода воздуха из технологических объемов. Дана принципиальная схема метода. Описаны типы установок по получению азота, приведены их технические характеристики.
Вопрос обеспечения пожаро- и взрывобезопас-
ности на предприятиях нефтегазового комплекса, химических, нефтехимических и других производствах в последнее время становится все более актуальным в связи с участившимися случаями катастроф. Широко известно, что пожар или взрыв экономически гораздо выгоднее предупредить, чем ликвидировать его последствия.
Самым важным аспектом пожаровзрывобезо-пасности на объекте является обеспечение таких условий, когда процесс воспламенения становится крайне маловероятным или невозможным. Горение, как известно, представляет собой реакцию быстрого окисления, которая обусловлена наличием кислорода в атмосфере, а также источника воспламенения — искры, электрической дуги, химической реакции со значительным выделением тепла. Поэтому для прекращения горения требуется остановить реакцию окисления.
Создание инертной газовой среды в технологических объемах является самым надежным и проверенным способом предотвращения пожаров и взрывов при проведении различного рода работ. При разбавлении газовой среды инертным газом и понижении концентрации кислорода до 8 - 12% горение подавляющего большинства веществ становится невозможным. К таким веществам относятся
углеводородные продукты: метан, этан, пропан, бензин, керосин, природный газ и др.
Криогенные системы позволяли получать азот только в жидком виде с возможностью последующей газификации и заполнением баллонов под давлением 150 атм. Ввиду сложности транспортировки как баллонов с газообразным азотом, так и цистерн с жидким, итоговая стоимость азота оказывалось весьма высокой.
Появившийся позднее альтернативный метод получения газообразной фракции азота на базе ко-роткоцикловой адсорбции (КЦА) также не позволил существенно удешевить себестоимость получаемого газа. Основными недостатками КЦА систем оставались их невысокая надежность и значительные габариты, а значит невозможность их размещения на удаленных объектах и небольших производствах. Ввиду того, что на объектах нефтегазового комплекса требовались компактные автономные мобильные системы, позволяющие не только осуществлять быстрое развертывание системы на участке, но и обладающие способностью эксплуатироваться в самых жестких климатических условиях, системы на основе адсорбционных систем не получили распространения.
Прорыв в области технологий получения азота произошел в начале 80-х годов, когда стали нахо-
* Статья публикуется на правах рекламы.
дить промышленное применение мембранные системы по производству азота из атмосферного воздуха. Обладая малыми габаритами и весом, минимальными требованиями к качеству подготовки воздуха, а также невосприимчивостью к тряске и ударам, комплексы на основе мембранных технологий быстро завоевали в экономически развитых странах широкое распространение. Из-за их высокой надежности и компактности все производимые в мире мобильные комплексы по получению азота производятся на базе мембранной газоразделительной технологии.
Принципиально схема метода может быть описана так. Нагнетаемый компрессором воздух поступает в газоразделительный блок, где происходит выделение азота. Газоразделительный блок состоит из мембранных картриджей, каждый из которых представляет собой полимерную мембрану в металлическом корпусе. Картридж компонуется из пучка полых синтетических волокон, которые позволяют разделять газовые смеси. Благодаря свойствам волокна газы, входящие в состав воздуха, проникают сквозь мембрану с разной скоростью. Вследствие этого происходит выделение азота из подаваемого под давлением воздуха, чистота производимого азота составляет от 90 до 99,9% и выше.
Вследствие отсутствия каких-либо движущихся частей мембранные комплексы по получению азота оказались исключительно надежными и неприхотливыми в использовании при малых габаритах и отсутствии эксплуатационных затрат. Эти и многие другие достоинства мембранных систем позволили наладить производство стационарных азотных установок и мобильных азотных станций, радикально отличающихся по своим технико-экономическим характеристикам от существовавших ранее систем.
В России и странах СНГ эксплуатация подобных систем началась недавно. В первую очередь такая задержка была связана с дороговизной зарубежных аналогов и отсутствием гибкого подхода к требованиям заказчика. С появлением на рынке газоразделительного оборудования компании ГРАСИС ситуация изменилась в лучшую сторону
Компания ГРАСИС за несколько лет смогла завоевать лидирующие позиции в России и СНГ на рынке систем получения и разделения технических газов, одним из основных направлений деятельности компании стало производство современных комплексов получения азота из воздуха. Разрабатываемые и производимые компанией мембранные комплексы получения газообразного азота из воздуха произвели настоящую революцию. Азотные комплексы оказались не только дешевле импортных аналогов, но и, что особенно важно, не уступа-
ли им по надежности и качеству и даже превосходили зарубежные комплексы по многим характеристикам. В частности, себестоимость производства азота с помощью комплексов ГРАСИС оказывалась в несколько раз ниже, чем при применении зарубежных комплексов, использующих альтернативные технологии.
Производимые компанией ГРАСИС стационарные мембранные системы для получения газообразного азота, размещаемые на самых разных производствах: от химических и нефтехимических до предприятий нефтегазового комплекса, а также азотные станции, обеспечивающие безопасность на удаленных объектах добычи и переработки нефти и газа, получили очень высокую оценку у эксплуатирующих организаций. Среди клиентов компании ГРАСИС уже сейчас насчитывается более 100 крупных широко известных компаний. Азотные комплексы ГРАСИС эксплуатируются такими компаниями как Газпром, Роснефть, ЮКОС, THK-BP, Лукойл, Сургутнефтегаз, Shell, Solvalub, РИТЭК, Татнефть, Славнефть, Котовский лакокрасочный завод, Эмпилс и многими другими.
В нефтегазовом комплексе азот является обязательной составляющей многих технологических процессов. Азотные установки и станции ГРАСИС применяются для обеспечения взрыво- и пожаробез-опасности при транспортировке, перевалке, хранении углеводородов, а также для испытания, продувки трубопроводов, очистки технологических емкостей от скопившихся взрывоопасных паров. Использование азота в нефтегазовом комплексе огромно, оно регламентируется несколькими категориями правил: "Правилами безопасности нефтяной и газовой промышленности" РД 08-200-98, "Правилами по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов" РД 39-132-94, "Правилами промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств" ПБ 09-310-99, "Общими правилами взрывобезопасности химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств" ПБ 09-170-97. Приведем выдержки из указанных выше правил, касающиеся регулирования применения инертных газовых сред при осуществлении ремонтных и регламентных работ.
Согласно требованиям к безопасному ведению работ при добыче, сборе и подготовке нефти, газа и газового конденсата при продувке технологических емкостей УКПГ содержание кислорода не должно превышать 1% об. Остаточное содержание кислорода после продувки оборудования и трубопроводов перед первоначальным пуском и после ремонта со вскрытием оборудования и трубопроводов не должно превышать 1% об. Перед регенерацией катализатора система реакторного блока
должна быть освобождена от жидких нефтепродуктов и продута инертным газом до содержания горючих газов в системе не более 3% об.
В химической и нефтехимической промышлен-ностях азотные комплексы компании ГРАСИС находят применение для очистки и защиты технологических емкостей в среде инертного газа с целью обеспечения пожаро- и взрывобезопасности. Также азотные системы используются при испытании систем трубопроводов, транспортировке химических веществ, регенерации катализаторов и в других технологических процессах.
В лакокрасочном производстве азотные системы ГРАСИС служат для создания флегматизирую-щей концентрации в технологических объемах. Комплексы получения азота применяются также при упаковке продукции и для вытеснения кислорода с целью предотвращения полимеризации высыхающих масел.
Азотная компрессорная станция производительностью 20 нм3/мин чистотой 95% при давлении 250 атм (ЗАО ЗапСибГаз, ЯНАО)
В настоящий момент компания ГРАСИС производит различные модификации систем для получения азота из атмосферного воздуха. Компания выпускает стационарные азотные установки, мобильные азотные станции, а также передвижные азотные компрессорные станции.
Азотные установки представляют собой стационарные комплексы для производства газообразного азота. Они позволяют получать азот от 5 до 5000 нм /ч при чистоте от 90 до 99,96%, т.е. производят как Азотан, так и технический азот 1 сорта согласно НПБ 88-2001. Отметим, что в большинстве случаев уже 90%-ный азот создает флегматизирующую концентрацию, т.е. надежно предохраняет от возгорания. Комплексы работают в полностью автомати-
Азотная станция производительностью 210 нм3/ч чистотой 99% (ОАО Роснефть, Архангельскнефтепродукт, Архангельская обл.)
ческом режиме: поддержка и контроль рабочих параметров, отключение в случае неисправности происходят автоматически, присутствия человека не требуется. Возможность гибкой регулировки чистоты вырабатываемого азота является еще одним значительным преимуществом азотных станций ГРАСИС.
Азотные станции предназначены для получения от 5 до 5000 нм3/ч технического азота при чистоте от 90 до 99,6%. Мобильные азотные станции включают в себя компрессор с дизельным или электрическим приводом, блок подготовки воздуха, газоразделительный блок и систему управления. Станции также как и азотные установки полностью автоматизированы, контроль всех параметров работы осуществляется без непосредственного участия человека. Сочетание передовых технологий и многолетнего опыта позволяет гарантировать производимым воздухоразделительным станциям качество на уровне самых высоких мировых стандартов, проверенное в суровых условиях Сибири и Крайнего Севера.
Азотная станция производительностью 600 нм3/ч чистотой 90% (ОАО Газпром, Пермтрансгаз, Удмуртия)
Передвижные азотные компрессорные станции компании ГРАСИС производятся в двух модификациях: самоходные и мобильные. Самоходные азотные станции монтируются на базе автомобиля КамАЗ, МЗКТ или УРАЛ, мобильные выполнены в контейнерном варианте и по желанию заказчика могут быть помещены на салазки или шасси. Станции представляют собой высокоэффективные системы, которые предназначены для получения под давлением от 100 до 250 атм инертной смеси на основе азота с целью проведения различных технологических операций в нефтегазодобывающей, нефтехимической и химической промышленности. Станции предназначены для использования во всех климатических поясах России и СНГ.
Азотан и технический азот при производстве азотными станциями оказываются наиболее дешевыми из газовых огнетушащих составов. Азотан обходится примерно в 30 коп./нм3 (кубический метр при нормальных условиях), а технический азот — около 1 руб./нм3. Более широкое распро-
странение этих составов пока сдерживается неразвитостью нормативной базы. В этом направлении ведется работа, готовятся дополнительные инструкции и документы.
Тем не менее уже сейчас установки ГРАСИС находят широкое применение для предупреждения пожаров, создания огнетушащей и флегматизирую-щей концентраций путем вытеснения кислорода воздуха в целом ряде отраслей. Фактически каждый месяц возникает новое экономически оправданное использование этих установок в промышленности. В качестве последних примеров можно назвать заполнение взрывоопасных выработок в угольных пластах пеной из глинозема на основе Азотана или заполнение азотом высоконагруженных кабельных каналов. Творческий подход и тщательное изучение потребностей заказчика, совместный поиск возможностей решения его проблем наряду с индивидуальным проектированием установок под каждую конкретную задачу позволяют надежно получать хорошие результаты.
Поступила в редакцию 17.05.05.
