CC BY
6
УДК 002.55
Салимгереев М.А. студент магистратуры 2 курса кафедра «Трубопроводный транспорт» Самарский государственный технический университет научный руководитель: Заборовский Е.И., к.техн.н.
доцент Россия, г. Самара ПРИНЦИП РАБОТЫ КРИОГЕННОЙ АЗОТНОЙ СТАНЦИИ Аннотация: азотные установки дают возможность получать азот чистотой до 99,9995 %. Такая чистота азота может быть получена также криогенными системами, но они значительно сложнее и оправданы только при очень большом объёме производства. На сегодняшний день в производстве работ по вытеснению нефтепродуктов с трубопроводов используют такие современные азотные установки как акс, аку, амб. Каждая из них имеет свое конструктивное исполнение и представляет собой установку (блок), оснащённую инженерными системами (автоматики, освещения, отопления), смонтированную на автомобильном шасси в случае акс или в мобильном контейнере в случае аку, амб.
Ключевые слова: азот, чистка, криогенная система, нефтепродукт, установка.
Salimgereev M.A.
2-year student of master's programme Dept. Pipeline Transport Samara State Technical University
Russia, Samara Academic adviser: Zaborovskii E.I.
Candidate of technical sciences, associate professor THE PRINCIPLE OF OPERATION OF THE CRYOGENIC NITROGEN STATION Abstract: Nitrogen plants make it possible to obtain nitrogen with a purity of up to 99.9995%. Such purity of nitrogen can also be obtained by cryogenic systems, but they are much more complex and justified only with a very large volume of production. To date, in the work on the displacement of oil products from pipelines using such modern nitrogen plants as ACS, AKU, AMB. Each of them has its own design and is a unit (unit) equipped with engineering systems (automation, lighting, heating), mounted on a car chassis in the case of ACS or in a mobile container in the case of AKU, AMB.
Key words: nitrogen, cleaning, cryogenic system, oil product, installation.
В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод низкотемпературной ректификации, базирующийся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся
в равновесии жидких и паровых смесей. В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая высококипящим компонентом. Таким образом, поднимаясь по ректификационной колонне вверх, пар обогащается низкокипящим компонентом - азотом, а стекающая вниз жидкость насыщается высококипящим компонентом - кислородом. Криогенный метод -единственный метод, который обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения, что немаловажно, при высоком коэффициенте извлечения, и любом количестве продукта, что обуславливает высокую экономичность. При этом метод позволяет одновременно получать несколько продуктов разделения и получать продукты, как в виде газа, так и в виде жидких продуктов. Таким образом, криогенная технология обеспечивает более высокую гибкость технологии.
К недостаткам криогенных установок можно отнести более длительный, по сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных стационарных комплексов большой производительности с длительным периодом непрерывной работы.
На сегодняшний день перед предприятиями ставятся задачи по сокращению материальных затрат, экологической безопасности, безопасности своих работников и т.д. Все эти задачи решаемы, необходимо лишь правильно сделать выбор, просчитать все моменты которые могут возникнуть во время производства работ, и привести к непредвиденным ситуациям.
На Рис.3.4 изображён график экономической целесообразности различных способов доставки и производства азота.
.о 99,995
адсорбционные установки
ф криогенные w установки
(б) мембранные установки
доставка в баллонах
криогенные установки
Поток азота, нм3/ч
доставка в баллонах Ш или жидким
Я1 адсорбционные E2I установки
доставка жидким
мембранные установки
Рисунок 3.4График экономической целесообразности различных способов доставки и производства азота
Из графика Рис.3.4 видно, что самым экономически выгодным способом производства и доставки азота является мембранный метод. И это действительно так, ведь при малых размерах, мобильности и ремонтопригодности одновременно с чистотой и объёма производства азота зарекомендовали себя с лучшей стороны.
Современная система вытеснения нефти газом содержит мобильную азотную установку, предназначенную для получения газообразного азота и последующего его нагнетания в нефтепровод, поршни - разделители сред, подвижную насосную установку, предназначенную для откачки нефти из трубопровода, а также устройства контроля параметров процесса. В соответствии с наиболее прогрессивной технологией жидкость откачивают на одном конце участка, направляя ее в соседний участок того же нефтепровода, отделенный от него задвижкой. Образующуюся пустоту заполняют инертным газом, который нагнетают в трубопровод мобильной азотной станцией, установленной в начале участка.
Одно из основных требований, предъявляемых к рассматриваемой технологии, состоит в том, что давление газа в газовом пространстве освободившейся полости трубопровода должно быть достаточным для того, чтобы столб движущейся жидкости оставался целостным, т. е. давление во всех его сечениях превышало упругость насыщенных паров вытесняемой жидкости. Для выполнения этого требования необходимо достаточное количество азота.
На сегодняшний день в производстве работ по вытеснению нефтепродуктов с трубопроводов используют такие современные азотные установки как АКС, АКУ, АМБ. Каждая из них имеет свое конструктивное исполнение и представляет собой установку (блок), оснащённую инженерными системами (автоматики, освещения, отопления), смонтированную на автомобильном шасси в случае АКС или в мобильном контейнере в случае АКУ, АМБ.
На Рис.3.5 изображен общий вид одной из компрессорных станций применяемых сегодня на предприятиях, это ТГА-50/25 С90.
Рисунок 3.5Общий вид автомобильной азотной компрессорной
станции
Данная станция может работать в двух режимах - 50 и 100% мощности. Это позволяет оптимизировать производительность под конкретную задачу.
Главное отличие и уникальность данной станции - в ее непревзойденно высокой производительности - более 3000 м3/час, что сокращает время проведения работ. Вырабатываемый станцией азот высокой концентрации способствует обеспечению безопасности на объекте, а давление продуктового газа до 25 атм. позволяет выполнять большой спектр работ.
Использованные источники:
1. Статья Крашенинникова Е.Г., Еланского Е.А. «Азотные установки и азотные станции для обеспечения безопасности», журнал «Промышленная безопасность. Экология».
2. Журнал «Транспорт и хранение нефти». Статья №11 2016г. Авторы: Н.С. Арбузов, М.В. Лурье.
3. Пат.на полезную модель № 56550. Система опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода / М.П. Чемакин, В.Л. Скоморохин и др. Опубл. 10.09.2006.
4. Бергер, Г. Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400: Г. Бергер.- 2-е изд., 2001.- 1 диск
5. Бергер, Г. Автоматизация с помощью программ STEP7 LAD и FBD и программируемых контроллеров SIMATIC S7 -300/400: Г. Бергер.- 2-е изд., 2001.- 1 диск
