Нефть. От первых скважин до новой эпохи - Глеб Олегович Трухин

Такой кабель отдает тепло посредством прохождения тока через большое сопротивление. Иными словами, берется электронагреватель гибкий ленточный (ЭНГЛ), который обматывается вокруг трубы или емкости и подключается к электросети. А для минимизации потерь тепла и стабилизации режима оборудование дополнительно снабжается теплоизоляцией.

Плюсы такого решения: снижение затрат на оборудование, простота диагностики неполадок, относительная легкость в ремонте, дешевизна самих ЭНГЛ. Их легко монтировать и следить за работой – как правило, они снабжены индикатором, показывающим состояние нагревателя. Также при отсутствии необходимости, например в летний период, их отключают и экономят на электроэнергии. Замена происходит просто снятием изоляции с конкретного участка и отсоединением от сети. К минусам можно отнести большие затраты при фазовом переходе, малую мощность, частоту выхода из строя.

Стоит упомянуть и такое оборудование, как чиллер – аппарат для создания отрицательных температур. Хладагентом будет выступать сам углеводородный газ, а именно легкие фракции нефти: метан, этан, пропан. Создание холода требуется для определенных низкотемпературных процессов. Холод в данном случае создается путем дросселирования – резкого сброса давления и фазового перехода легких углеводородов.

Сама установка представляет собой несколько блоков. Газ поступает на сжатие: уменьшает объем, повышает давление, становится жидким. Затем отправляется в теплообменный аппарат, где резко сбрасывает давление и переходит опять в газовое состояние, тем самым создавая отрицательную температуру. Конечно, любое испарение связано с поглощением тепла, однако такой низкой температуры можно добиться углеводородами. А в быту метан заменяется другими соединениями. В природе главным хладагентом является гелий – удивительный инертный газ, который получилось охладить до температуры, близкой к абсолютному нулю: –273 °C.

Глубокий холод, конечно, в нефтяной промышленности используется нечасто, по сравнению с повышенными температурами. А они – залог достижения глубокой переработки. Но здесь все проще. Как ни странно, но для достижения температур выше 200 °C тоже используют углеводородный газ, но не путем его сжатия и дросселирования, а путем сжигания в камерах печи. Я уже упоминал печи раньше – они фигурировали в рассмотренных схемах. Суть их проста: обогрев путем сжигания газа и нагрева змеевиков печи, где находится основная фракция, поступающая в процесс пиролиза или крекинга. Производственная печь представлена на рисунке 9.

Рисунок 9. Производственная печь нагрева сырья

Упомянуть стоит и о еще одном важном промышленном блоке – градирне. Именно от нее зависит весь водооборотный цикл на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Градирня – это теплообменный аппарат, а скорее даже сооружение, которое спроектировано для охлаждения воды путем охлаждения ее наружным воздухом и гравитационными силами. На производствах наиболее распространены вентиляторные градирни – благодаря своим габаритам. А те, что мы видим в городах, относятся к башенному типу. Оба варианта используются в зависимости от поставленных задач. Существуют и гибридные, закрытого типа. Но как же происходит охлаждение в этих аппаратах смешения?

Суть работы градирни сводится к тому, что вода, падая в чашу, охлаждается. Такой эффект можно наблюдать дома в ванне, когда температура воды становится ниже по мере удаления от лейки душа. Но порой этого эффекта недостаточно, тогда на помощь приходит воздух. Наверху градирни устанавливаются вентиляторы, которые подсасывают воздух через окна градирни. Проходя через слой падающей воды, воздух насыщается влагой и уносит лишнюю воду, что ведет к потере тепла и охлаждению воды. Принципиальная схема градирни обозначена на рисунке 10.

Рисунок 10. Устройство градирни

Если говорить о плюсах и минусах градирни, то стоит сказать, что они весьма эффективны для выполнения своей роли, компактны, а также экологичны. К их недостаткам можно отнести следующие факторы: зависимость от климата; риск развития бактерий, которые впоследствии могут осесть в аппаратах; необходимость в свежей воде.

Вода используется не только как хладагент, но и как теплоноситель – после преобразования в пар. Паровое хозяйство – одно из главных вспомогательных производств на заводе, наравне с градирнями и оборотным водоснабжением. Пар получают испарением воды при сжигании газа. После генерации сухой пар насыщают, впрыскивая воду в трубопровод отходящего потока от парогенераторной установки.

Эти два хозяйства обеспечивают не только работу установок, но и кондиционирование рабочих помещений в жаркий период или обогрев при отрицательных температурах. Существуют другие подсобные хозяйства: блок производства сжатого воздуха, азота, водорода, питьевой воды и т. д. Предприятия нефтедобывающей отрасли часто используют свой собственный ресурс для получения автономии от городского хозяйства.

Рисунок 11. Схематичное изображение теплообменных аппаратов на технологических схемах

В завершение темы теплообменного оборудования приведем обозначения, которые чаще всего используются для распознавания теплообменников на технологических схемах. Данный перечень указан на рисунке 11.

Глава 9. Гидромеханические и механические аппараты

Перейдем к механическим процессам в нефтехимии. Под механическими процессами подразумевается процесс механического разрушения твердого материала с целью получения фракций с меньшим размером частиц (кусков). На первый взгляд может показаться, что их здесь быть не может – ведь нефть сама по себе жидкость. Однако стоит вспомнить продукты, имеющие твердое состояние: сажа, кокс и пек.

Мы уже говорили о них раньше, когда обсуждали крекинг, пиролиз и их вариации. В нефтегазопереработке измельчение применяют при дроблении кокса, производстве молотой серы, катализаторов и отбеливающих глин для адсорбционной очистки масел. Несмотря на то что в этих процессах образование кокса старались избежать, но для полного и экологичного производства, а также для нужд других отраслей эти продукты необходимы.

Мера измельчения – это соотношение диаметра первоначальной фракции и конечной, для полноты картины используют также и объемное соотношение. Более полной характеристикой материала является его удельная поверхность, т. е. поверхность кусков, приходящаяся на единицу их массы или объема. В зависимости от размеров кусков исходного материала различают два вида измельчения: дробление и помол. Дробление осуществляют сухим способом, а помол часто проводят с использованием воды, что предотвращает загрязнение окружающей среды пылью и облегчает транспортировку измельченного материала.

Аппараты, используемые в данном процессе, – это щековая дробилка, валковая мельница и грохот. Сам процесс дробления подразделяется на открытый и замкнутый цикл. При открытом цикле измельчение проводят разово, на выходе получается смесь изначальной и конечной фракций. В закрытом исполнении крупная фракция возвращается в процесс, а мелкая выходит из него.

Но что же представляют собой сами аппараты? Щековая дробилка – это аппарат для механического измельчения с помощью контакта фракции между двумя плоскостями, называемыми щеками: 1 – неподвижная и 2 – подвижная. На рисунке 12 приведена схема такого аппарата, где 3 – ось, 4 – вал, 5 – маховик, 6,