Газовая промышленность

Искусственный холод в газовой промышленности применяют при подготовке газов к транспортированию и при переработке природных и нефтяных газов. Для этих целей используют холодильные установки, реализующие закрытые и открытые циклы. В открытых циклах искусственный холод получают в технологических схемах переработки газа (дросселирование жидких углеводородов или расширение газовых фракций). Хладагентами в установках служат углеводороды (пропан, этан), получаемые при переработке газа.

Промышленные установки отличаются большим разнообразием технологических схем и процессов и высокими единичными мощностями применяемого холодильного оборудования. В качестве приводов компрессоров широко используют паровые и газовые турбины. Рабочие вещества конденсируются с помощью воздуха окружающей среды.

Подготовка газа к транспортированию

Основная цель подготовки газа к транспортированию — осушка его и удаление механических примесей, а также углеводородного конденсата, являющегося ценным технологическим сырьем. Осушивают газ вымораживанием влаги до достижения температуры точки росы более низкой, чем минимально возможная низкая температура в газопроводе. Например, для северных климатических зон температуру газа понижают до —20 −25°С, а для зон с умеренным климатом до —5-10°С.

Для получения искусственного холода наиболее широко используют естественные энергоресурсы, содержащиеся в пластах залегания природного газа. Избыточное давление газа срабатывает либо в дроссельном устройстве, либо в турбодетандере холодильной установки.

При истощении источников естественных энергоносителей используют холодильные установки с центробежными компрессорами, работающие на пропане. Особые трудности возникают при транспортировании газа по трубопроводам, расположенным в зонах с многолетней мерзлотой. В этом случае температуру газа необходимо понижать от 40 до —2-3°С.

С целью интенсификации процесса охлаждения и уменьшения необратимых потерь в качестве рабочих веществ холодильных машин применяют смеси веществ с различными нормальными температурами кипения. Например, рабочая смесь, состоящая из 60% пропана и 40% бутана, использована в установке. Для нормального функционирования установки предусматривают глубокое переохлаждение прямого потока хладагента перед подачей его в испаритель. Во избежание дебутанизации смеси, жидкий бутан, который может попадать в отделитель жидкости при переполнении испарителя, довыпаривают в постоянно подключенном — подогревателе. Производительность установки при переменной температуре кипения смеси в интервале 5-10°С составляет 18,6 МВт.

Процессы переработки газов. Основным процессом переработки газов является их конденсация, что обеспечивает извлечение отдельных компонентов исходного продукта. Обычно реализуют одно-, двух- и трехступенчатое температурное разделение с помощью установок одно- и двухступенчатого сжатия, а также каскадных машин. Причем низкотемпературную конденсацию используют как при переработке нефтяного, так и природного газов.

Нефтяной газ, в отличие от природного, выходит из скважин при низком давлении, поэтому его снижают с помощью холодильных машин. В схеме использован пропановый холодильный цикл, в котором предусмотрен один узел разделения двухфазной смеси. Очищенный от примесей газ охлаждается до —20-35°С и частично конденсируется в испарителе (пропановом), направляясь в отделитель жидкости — сепаратор, где отделяются сконденсированные углеводороды. Сухой газ после повышения его давления подают в магистральный трубопровод. Из нижней части сепаратора отводят конденсат для дальнейшего разделения смеси на ее составляющие. Технологический процесс, протекающий в колонне-диэтанизаторе, также обеспечивается пропановым циклом. Продукт, отводимый из нижней части емкости, представляет собой широкую фракцию углеводородов, из которой извлекают пропан, бутан, пентан.

При получении этана и других углеводородов используют схему двухступенчатой низкотемпературной конденсации с каскадным пропаноэтановым циклом. Для извлечения этана при —80 −100°С применяют комбинированный цикл, состоящий из пропанового кольца (внешнего) и внутреннего контура с турбодетандерными установками.

Пропановые (внешние) установки с центробежными компрессорами наиболее распространены в газоперерабатывающей промышленности при реализации широкой гаммы технологических процессов.

При сжижении природных газов технологические схемы производств существенно отличаются друг от друга в зависимости от применяемых холодильных циклов. Циклы могут быть детандерными, с дросселированием, каскадные, работающие на чистых рабочих веществах, а также-каскадные однопоточные, использующие многокомпонентную рабочую смесь.

Дроссельные циклы обычно реализуют при комбинации их с внешними циклами. Для сжижения природных газов чаще всего применяют трехкаскадные циклы:

в верхней ветви каскада (—30 −45°С)
используют пропан, пропилен; для среднего каскада — этан,
этилен с температурами кипения —80 −100°С; для нижнего каскада применяют метан.

Рабочую температуру кипения метана выбирают в зависимости от дальнейших условий использования сжижаемого природного газа. В данной установке наряду с тремя замкнутыми циклами (пропановым, этиленовым и метановым) применен разомкнутый цикл природного газа.

Такая схема обеспечивает сжижение 93% газа, поступившего на обработку. Полученный переохлажденный поток сжиженного газа дросселируют до атмосферного давления и направляют в хранилище. Недостатками данной схемы являются ее сложность, громоздкость теплообменной аппаратуры и необходимость иметь разнотипные компрессоры для хладагентов.

Более просты по конструкции установки, работающие по однопоточному каскадному циклу на смеси углеводородов с азотом. Компоненты смеси подбирают с учетом давления сжимаемого газа, начальной и конечной температур его охлаждения.

"Добавить комментарий"

Производство присадок к смазочным маслам

Для улучшения свойств масел (а иногда и придания новых, которыми масла не обладают) в них вводят присадки. Присадки способствуют существенному снижению расхода масел при их эксплуатации. В качестве присадок к маслам предложено несколько тысяч органических соединений. Однако Присадкипромышленное производство и практическое применение получили немногим более 100 композиций. Мировое промышленное производство присадок составляет около 2 млн. т/год.

При производстве присадок исходный продукт необходимо охладить до —40°С, а затем провести основной технологический процесс в реакторах периодического действия.

Режим работы реакторов характеризуется высокой степенью тепловой нестационарности (продолжительность процесса 2— 3 ч); при этом необходимо поддерживать постоянной температуру (—45°С) среды в рабочем объеме аппарата. Для охлаждения реакторов применяют переохлажденный аммиак, циркулирующий с помощью насоса в затопленной системе охлаждения с отделителем жидкости. Жидкий аммиак (—50°С) подается насосом в реактор из отделителя жидкости, расположенного на 10 м выше насоса, пройдя реактор, он подогревается, после чего часть жидкого аммиака вскипает в отделителе жидкости. Образовавшийся пар аммиака отводится компрессором. Холодопроизводительность установки средней мощности составляет 1500 кВт.

"Добавить комментарий"

Обезмасливанние побочных продуктов

Основным побочным продуктом, образующимся при депарафинизации масел, является твердый остаток (гач), содержащий в себе значительное количество масла. Получаемый из гача товарный парафин не должен содержать более 0,5—1% масла. Для удаления масел из гача применяют установки и оборудование, аналогичное оборудованию и установкам обычной депарафинизации масел, но процессы протекают при более высоких температурах охлаждения. В установках непосредственного кипения хладагента поддерживают температуру его кипения (—10-18°С); в системах с вторичным хладоносителем — температуру хладоносителя (—3 —10°С). В основном используют парокомпрессионные аммиачные холодильные машины производительностью 300—4000 кВт.

При получении товарного парафина применяют башенный метод охлаждения, при котором распыляемый с помощью форсунок продукт охлаждается в башне воздухом при температурах 10—15°С.

Искусственный холод при температуре 4°С используют для охлаждения парафина после его розлива и упаковывания. Для этой цели применяют воздушное охлаждение специальной камеры с помощью ребристых воздухоохладителей при непосредственном кипении аммиака. Расход топлива на 1 кг продукта 420 кДж.

"Добавить комментарий"

Нефтяная промышленность

Технологические процессы (депарафинизация масел, получение присадок к маслам, алкилирование, обезмасливание гачей и др.) протекают при использовании искусственного охлаждения.

Тепло- и массообменные процессы реализуются в специальных аппаратах (кристаллизаторы, реакторы, контакторы) при непосредственном кипении холодильных агентов на их поверхностях.

На предприятиях, этой отрасли в качестве рабочих веществ холодильных машин наряду с аммиаком широко используют углеводороды, что обусловливает дополнительные требования по взрывобезопасности установок. Крупные установки оборудуют центробежными компрессорами.

Депарафинизация масел. Удаление парафина из масляных фракций углеводородов способствует повышению качества смазочных масел, в частности существенно снижает температуру их застывания.

Депарафинизацию нефтепродуктов осуществляют с помощью холодильных установок. Масло вначале охлаждают водой до 40—45°С, затем добавляют к нему охлажденный растворитель (бензол, толуол, кетон). Полученная смесь поступает в кристаллизаторы, в которых образуются кристаллы парафина. Используют кожухотрубные теплообменники-кристаллизаторы со скребковыми механизмами, обеспечивающими удаление с поверхности теплообмена образовавшихся кристаллов парафина.

Вал скребкового механизма приводится в движение при помощи электродвигателя. Привод общий для всего блока кристаллизаторов установки. Частота вращения скребков 0,17—0,20. В скребковых кристаллизаторах может быть разное число секций (10 или 12), каждая из которых состоит из одной наружной и одной внутренней трубы. Поверхность охлаждения одного кристаллизатора соответственно равна 70 или 84 м. Кристаллизаторы, в которых охлаждение осуществляется в результате испарения хладагента, устанавливают под углом 70°.

Наряду с парокомпрессионными машинами используют абсорбционные водоаммиачные машины, работающие на водяном паре давлением 1 МПа. В данных машинах аммиак конденсируется так же, как и в парокомпрессионных аппаратах воздушного охлаждения, а теплота абсорбции отводится водой оборотного цикла. Для получения трансформаторного, авиационного, автомобильного и других типов масел депарафинизацию осуществляют при температурах —60 −65°С. В таких установках применяют каскадные холодильные машины с использованием искусственного холода на двух температурных уровнях: нижняя ветвь каскада при температурах —70 −75°С и верхняя при —40—45°С. Для получения искусственного холода при температуре 101°С применяют в нижней ветви каскада этилен, в верхней — пропан.

Пары этилена (—101°С) всасываются турбокомпрессором из испарителя. Сжатый до промежуточного давления хладагент смешивается с парами (—72°С), выходящими из пароохладителя и испарителя, и поступают в верхнюю ступень центробежного компрессора, а затем в испаритель-конденсатор.

В качестве растворителя в современных установках депарафинизации масел используют жидкий пропан, испарение которого способствует образованию кристаллов парафина.

"Добавить комментарий"

Холод в газовой, нефтяной и хим промышленности

Холод в газовой, нефтяной и хим. промышленности

Газовая, нефтяная и химическая промышленность является одним из наиболее крупных потребителей искусственного холода. В связи с этим обоснованный выбор производительности и режимных параметров, а также схемных решений холодильных станций имеет важное значение.

Технологические особенности предприятий нефтяной, газовой и химической промышленности обусловливают специфику холодильного оборудования: холодильные машины должны иметь большую производительность (десятки тысяч киловатт); высокую степень надежности; автоматическое поддержание заданных параметров, включая регулирование производительности; достаточно большой ресурс работы; использование энергетических ресурсов производства, в том числе низкопотенциальных; применение недорогих рабочих веществ, особенно основных и побочных продуктов производства.

Этим требованиям наиболее полно соответствуют холодильные парокомпрессионные машины с винтовыми и центробежными компрессорами, а также абсорбционные и пароэжекторные машины, использующие вторичные энергоресурсы и тепловую энергию технологических процессов производств.

При наличии отработавших горячих газов в качестве приводов компрессоров холодильных агрегатов применяют газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания. В качестве рабочих веществ широко используют аммиак, пропан, пропилен, этан, этилен, а в ряде производств — R11 и R12 — для высоких температур, R22, R502, R13— для низких.

В крупных установках с разветвленной сетью трубопроводов используют вторичные хладоносители: водные растворы хлорида натрия, хлорида кальция, кальциевой селитры и этиленгликоля, а также R30, Rll, R21, изопентан и др. Около 20% искусственного холода в химической промышленности затрачивается на охлаждение воды. Для этой цели обычно широко применяют теплоиспользующие абсорбционные либо пароэжекторные холодильные машины. По данным технико-экономического анализа, затраты на создание пароэжекторных в 7,5 раза и абсорбционных бромистолитиевых установок в 2 раза меньше, чем затраты на создание хладоновых холодильных установок с центробежными компрессорами.

В современных крупных установках тепло конденсации отводят с помощью воды и воздуха. Тип конденсаторов рабочих веществ выбирают в зависимости от наличия, качества и стоимости охлаждающей воды; стоимости энергии и качественных характеристик компрессорного оборудования.

Теплообменное оборудование холодильных станций (конденсаторы, испарители, теплообменники), так же как и абсорбционные холодильные машины, монтируют на открытых площадках. В закрытых помещениях устанавливают компрессоры, насосы, щиты управления машин. Кроме того, в зданиях устанавливают бромистолитиевые абсорбционные машины, работающие длительный период времени года.

"Добавить комментарий"

Еще...