Мұнай өңдеу, мұнайхимиялық және химиялық өндірістегі технологиялық қондырғылар
КІРІСПЕ
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Тұтқырлығы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерін айдаудың негізгі тәсілдері
1.1.1 Еріткіштермен қосып айдау
1.1.2 Тұтқырлы майлар мен мұнай өнімдерін гидротасымалдау
1.1.3 Термоөңделген мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
1.1.4 Мұнайларды присадкалармен айдау
1.1.5 Алдын.ала қыздырылған мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
1.2 Пештің конструкциясы мен жұмысының сипаттамасы
2 АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Пеш тиімділеу обьектісі ретінде
2.1.1 Тиімділеу критериін таңдау
2.1.2 Құбырлы пештердің тиімді жылулық және технологиялық режимін қамтамасыз ететін АБЖ.дың синтезі
2.2.1 Пештердің шығысындағы шикізаттың температурасын ұстап тұратын АРЖ.ң классификациясы мен құрылымдық синтезі
2.2.2 Каскадты . байланысқан жүйелер
2.2.3 Каскадты.байланысқан АРЖ.ні есептеу
2.1.1 Жүйенің қызметі
2.1.2 Автоматтандырылған жүйенің функциялары
2.2 Есептің қойылымын сипаттау
2.5.1 Пешті қосу (технологиялық операциялардың тізімі)
2.3.2 Жергілікті пультпен (батырмалы панель РР.17) пешті жартылай автоматты түрде жағу.
2.3.3 Жергілікті пульттен пешті автоматты түрде жағу (РР.17 кнопкалы панельмен)
2.3.4 Пештің жұмыс режимі
2.3.5 Пешті тоқтату
2.3.6 Блокадалаулар
2.4 Техникалық құралдар кешенінің құрылымы
2.6.1 Техникалық құралдар кешенінің құрылымын таңдап алуын негіздеу
2.4.2 Техникалық құралдар кешенінің құрылымдық схемасының сипаты
2.4.3 Автоматтандыру жүйесінің құралдары
2.5 Бағдарламалық қамтамасыздандырудың сипаты
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Тұтқырлығы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерін айдаудың негізгі тәсілдері
1.1.1 Еріткіштермен қосып айдау
1.1.2 Тұтқырлы майлар мен мұнай өнімдерін гидротасымалдау
1.1.3 Термоөңделген мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
1.1.4 Мұнайларды присадкалармен айдау
1.1.5 Алдын.ала қыздырылған мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
1.2 Пештің конструкциясы мен жұмысының сипаттамасы
2 АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Пеш тиімділеу обьектісі ретінде
2.1.1 Тиімділеу критериін таңдау
2.1.2 Құбырлы пештердің тиімді жылулық және технологиялық режимін қамтамасыз ететін АБЖ.дың синтезі
2.2.1 Пештердің шығысындағы шикізаттың температурасын ұстап тұратын АРЖ.ң классификациясы мен құрылымдық синтезі
2.2.2 Каскадты . байланысқан жүйелер
2.2.3 Каскадты.байланысқан АРЖ.ні есептеу
2.1.1 Жүйенің қызметі
2.1.2 Автоматтандырылған жүйенің функциялары
2.2 Есептің қойылымын сипаттау
2.5.1 Пешті қосу (технологиялық операциялардың тізімі)
2.3.2 Жергілікті пультпен (батырмалы панель РР.17) пешті жартылай автоматты түрде жағу.
2.3.3 Жергілікті пульттен пешті автоматты түрде жағу (РР.17 кнопкалы панельмен)
2.3.4 Пештің жұмыс режимі
2.3.5 Пешті тоқтату
2.3.6 Блокадалаулар
2.4 Техникалық құралдар кешенінің құрылымы
2.6.1 Техникалық құралдар кешенінің құрылымын таңдап алуын негіздеу
2.4.2 Техникалық құралдар кешенінің құрылымдық схемасының сипаты
2.4.3 Автоматтандыру жүйесінің құралдары
2.5 Бағдарламалық қамтамасыздандырудың сипаты
Қазіргі уақытта мұнай өңдеуде, мұнайхимияда және химияда техникалық прогресстің негізгі жолдары-технологиялық қондырғылардың қуатын көбейту мен экономикалық тиімділігін көтеру, мақсатты өнімнің өзіндік құнын төмендету және тауарлы өнімнің сапасын жақсарту болып табылады. Алынатын өнімдердің сапасы мен саны және барлық қондырғылардың технико-экономикалық көрсеткіштері құбырлы пештің жылулық және технологиялық режимдеріне байланысты болады, бұл берілген жұмыстағы шешілетін мәселелердің практикалық құндылығы мен актуалдығын көрсетеді.
Мұнай өңдеу, мұнайхимиялық және химиялық өндірістегі технологиялық қондырғыларының көбісінің негізгі аппараттарының бірі болып табылатын құбырлы пешті автоматтандыру деңгейі, технологиялық қондырғылардың басқа аппараттары үшін жасалған автоматтандыру деңгейінен едәуір төмен.
Құбырлы пештердің автоматты басқару жүйелеріне жоғары талаптар қойылу керек, себебі олардың жылулық және технологиялық режимдері технологиялық қондырғының жұмысына ықпалын тигізеді, мақсатты өнімнің сапасы мен санына әсер етеді.
Технологиялық үрдістің жоғары технико-экономикалық көрсеткіштерін қамтамасыз ететін шешуші фактор болып – оның жүрісінің оптималды шарттарын ұстану табылады. Алынатын өнімнің сапасын сипаттайтын параметрлерді оптималды деңгейде тура ұстап тұруын қамтамасыз ету, тек үрдісті тиімділігі жоғары автоматты басқару жүйелері арқылы мүмкін болады. Осыған байланысты технологиялық үрдістерді автоматтандыру мәселелері өте актуалды болып табылады.
Мұнай өңдеу, мұнайхимиялық және химиялық өндірістегі технологиялық қондырғыларының көбісінің негізгі аппараттарының бірі болып табылатын құбырлы пешті автоматтандыру деңгейі, технологиялық қондырғылардың басқа аппараттары үшін жасалған автоматтандыру деңгейінен едәуір төмен.
Құбырлы пештердің автоматты басқару жүйелеріне жоғары талаптар қойылу керек, себебі олардың жылулық және технологиялық режимдері технологиялық қондырғының жұмысына ықпалын тигізеді, мақсатты өнімнің сапасы мен санына әсер етеді.
Технологиялық үрдістің жоғары технико-экономикалық көрсеткіштерін қамтамасыз ететін шешуші фактор болып – оның жүрісінің оптималды шарттарын ұстану табылады. Алынатын өнімнің сапасын сипаттайтын параметрлерді оптималды деңгейде тура ұстап тұруын қамтамасыз ету, тек үрдісті тиімділігі жоғары автоматты басқару жүйелері арқылы мүмкін болады. Осыған байланысты технологиялық үрдістерді автоматтандыру мәселелері өте актуалды болып табылады.
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта мұнай өңдеуде, мұнайхимияда және химияда техникалық
прогресстің негізгі жолдары-технологиялық қондырғылардың қуатын көбейту мен
экономикалық тиімділігін көтеру, мақсатты өнімнің өзіндік құнын төмендету
және тауарлы өнімнің сапасын жақсарту болып табылады. Алынатын өнімдердің
сапасы мен саны және барлық қондырғылардың технико-экономикалық
көрсеткіштері құбырлы пештің жылулық және технологиялық режимдеріне
байланысты болады, бұл берілген жұмыстағы шешілетін мәселелердің
практикалық құндылығы мен актуалдығын көрсетеді.
Мұнай өңдеу, мұнайхимиялық және химиялық өндірістегі технологиялық
қондырғыларының көбісінің негізгі аппараттарының бірі болып табылатын
құбырлы пешті автоматтандыру деңгейі, технологиялық қондырғылардың басқа
аппараттары үшін жасалған автоматтандыру деңгейінен едәуір төмен.
Құбырлы пештердің автоматты басқару жүйелеріне жоғары талаптар қойылу
керек, себебі олардың жылулық және технологиялық режимдері технологиялық
қондырғының жұмысына ықпалын тигізеді, мақсатты өнімнің сапасы мен санына
әсер етеді.
Технологиялық үрдістің жоғары технико-экономикалық көрсеткіштерін
қамтамасыз ететін шешуші фактор болып – оның жүрісінің оптималды шарттарын
ұстану табылады. Алынатын өнімнің сапасын сипаттайтын параметрлерді
оптималды деңгейде тура ұстап тұруын қамтамасыз ету, тек үрдісті тиімділігі
жоғары автоматты басқару жүйелері арқылы мүмкін болады. Осыған байланысты
технологиялық үрдістерді автоматтандыру мәселелері өте актуалды болып
табылады. Әсіресе, автоматты бақылау мен күрделі өзіндік байланыстары,
кіріс, режимді және шығыс параметрларінің көп саны мәнді кешігулер мен
көптеген уақыт тұрақтылары бар үрдістерді басқару маңызды. Бұндай
үрдістерге құбырлы пештерде болатын технологиялық үрдістер жатады.
Қазіргі уақытта құбырлы пеш шығысындағы шикізаттың температурасы
үрдіс күйін бағалаудың жалғыз критериясы болып табылады. Ол ылғи берілген
мәнде ұсталып тұрады.
Құбырлы пештердің автоматтандыру жүйесінің жеткіліксіз деңгейі,
автоматиканың көзқарасы бойынша, олар теория жүзінде де, эксперимент
жүзінде де өте аз зерттелінген.
Типі мен міндетіне байланыссыз құбырлы пештерді реттеудің автоматты
жүйелері құбырлы пештің шығысындағы шикізаттың оптималды температурасын
ұстпа тұру және жағу үрдісінің оптималды басқаруын жүзеге асыру керек.
Құбырлы пештердің басқарылуына тек осындай кешенді түрде келгенде ғана,
олардың жұмысының талап етілетін технологиялық және жылулық режимдері
қамтамасыз етіле алады.
Дипломдық жобада мұнай қыздыру пештерінің автоматтандыру жүйесі БТП-
10М-Э пешінің мысалында қарастырылған. Тұтқырлығы жоғары және тез қатып
қалатын мұнай мен мұнай өнімдерінің негізгі айдау тәсілдеріне анализ
берілген. Пеш жұмысының режимдерінің автоматты реттеу жүйесі мен оның
бақаруын оптималдауы сипатталғын.
Мұнай қыздыру пештерінің автоматтандыру жүйелерін енгізу – басқарудың
сапасы мен сенімділігінің жоғарылауымен, жоғалулардың төмендеуімен,
өнімділіктің жоғарылауымен және т.с.с анықталған
автоматтандырылатынөндірістің тиімділігін жоғарытылуына рұқсат етеді.
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Тұтқырлығы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай
өнімдерін айдаудың негізгі тәсілдері
Қазіргі уақытта қалыпты температурада тұтқырлығы жоғары болатын
немесе көп мөлшерлі парафинді болатын және соның нәтижесінде төмен
температурада қатып қалатын едәуір көлемді мұнайларды өндіреді. Мұндай
мұнайларды құбырлармен қалыпты тәсілмен айдау қиынға түседі. Тұтқырлығы
жоғары және қатуы жоғары мұнайларды құбырлармен тасымалдау үшін келесі
тәсілдер қолданады: тұтқырлы және қатуы жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін
тұтқырлығы аз өніммен араластырады; гидротасымалдау – сумен араластыру және
айдау; қатуы жоғары парафинді мұнайларды термоөңдеу; мұнайларды газбен
қанықтыру; мұнайларды құбырға айдау алдында вобро және бародайындау;
прсадок-депрессаторды қосу; барлық мұнайды немесе оның бөлігін
деструкциялау; түйіршіктер мен контейнерлерде айдау; алдын-ала қыздырылған
мұнай мен мұнай өнімдерін айдау.
Айдау тәсілін таңдау технико-экономикалық есеппен негізделу керек.
1. Еріткіштермен қосып айдау
Тасымалданатын тұтқырлы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерінің
реологиялық қасиеттерін (тұтқырлықты төмендету, жылжу және қату
температурасының кернеулері) жақсарту жолдарын, оларды еріткіштермен
араластыру арқылы алуға болады. Еріткіштер ретінде: тұтқырлығы аз
мұнайларды, газды конденсаторды, керосиндерді, бензиндерді, үстірт-активті
заттар (ҮАЗ) бар сұйқтықтарды, сұйық мұнай газдарын қолданады. Ерітуді кең
пайдаланады. Оның жақсы перспективалары бар, және келесі шарттармен
түсіндіріледі.
Бір көппласталы немесе жақын орналасқан кен орындарында өндірілетін
әртүрлі физико-химиялық қасиеттері бар мұнайларды айдау қажеттілігі;
парафиндер, шайлар, тұздар, күкірттер, сулар және т.б. мөлшері бойынша
белгілі сапалы өнімді тұтынушыларға жеткізу талаптары (қайта өңдеу мен
экспортқа шығару шарттары).
Белгілі құбырлы жүйелердің, іске қосымша қуаттары енгізбейді,
өткізгіштік қасиетін жоғарлату мәселелері.
Алдын-ала қыздырып айдаудың тиімсізділігінен, қатып қалған топырақты
аймақтардағы қоршаған ортаны сақтаудың орындылығы.
Оны тек мұнай шикізатына келтірілетін технологиялық талаптарды
бұзбаған жағдайда ғана еріткіштермен араластыруға болады. Еріткіштің
парафинді мұнайлардың реологиялық қасиеттеріне әсері келесі түрде жүзеге
асады: қоспадағы парафиннің концентрациясы төмендейді, ал бұл өз кезегінде
тұтқырлықтың төмендеуіне әкеледі; еріткіште асфальтеношайырлы заттар болған
жағдайда, олар депрессатор ретінде істейді де, парафин кристалдарының
көбеюіне әсер етіп, тұтқырлық пен қату температурасын төмендетеді.
Тұтқырлықты немесе жоғары парафинді мұнайлардың әрбір сорты үшін еріткіштер
мөлшерін әртүрлі концентрациялы қоспалардың тұтқырлығы мен қату
температурасы бойынша жүргізілетін зертханалық зерттеулер негізінде анықтау
керек. Еріткіштің табылған тиімді концентрациясын тасымалдау кезінде қатаң
сақтау керек.
Мұнай мен мұнай өнімдерін резервуарларда немесе құбырларда
араластыруға болады. Араластыру технологиясы келесідей: басты станцияда
(немесе араластыру аймағында) тұтқырлы немесе жоғары парафинді мұнайы бар
резервуарға қажетті мөлшерде еріткішті айдайды және арнайы сораптармен
тұйық сақина арқылы айдаумен қоспаныберілген нормаға дейін келтіреді.
Белгілі қоспа мөлшерін дайындағаннан кейін оны магистральға жібереді, ал
басқа резервуарларда келесі партияны дайындайды. Құрылғылар саны,
резервуарлар және сорапты станцияларды байланыстыру жүйесі араластырылатын
мұнай көлеміне байланысты.
Құбырдағы компоненттерді араластыру, негізгі сұйықтың ағынына керекті
мөлшерде еріткішті қосқан кезде, арнайы мөлшерлегіш сораптар көмегімен
жасалады. Копоненттерді араластыру қарқындылығын жоғарылату үшін құбырда
арнайы конструкциялы араластырғышты (әр типті турбулизаторларды)
орналастырады.
Тұтқырлы мұнайларды бензиндармен, керосиндермен, дизельді отынмен,
әдетте, ерітпейді, себебі өндіріске еріткішті параллельді құбырмен жіберу
керек, ал оны құру мен пайдалану қосымша шығындарды талап етеді. Сондықтан,
сондай еріткіші бар тұтқырлы мұнайды тасымалдау, басқа тәсілдерге
қарағанда, әлдеқайда қымбатқа түседі. Мұнай өнімдеріне де (мазуттарға,
гудрондарға және т.б.) мұндай еріткіштер тиімсіз, өйткені ақырғы пункттарда
оспаларды айыру үшін қондырғыларды құру қажет болады. Ллойдминстер-Хардисти
(Канада) және Арлан-Салаваттың (Башкирия) кейбір құбырларында тұқырлы
мұнайларды еріту үшін газды конденсаттарды қолданады. Ллойдминстер-Хардисти
құбыры бойынша 14 бөлігіне жуығы конденсатпен ерітілген, өте тұтқырлы
мұнайды
(V50 = 2,9x10-4 м2с) айдайды. Бұдан басқа, қысқы уақытта қоспаны айдау
алдында 3300К-ға дейін қыздырады. Ллойдминстер кен орнына Хардистиден
конденсаты жіберу үшін арнайы құбыр салынса да, тұтқырлы мұнайды
тасымалдаудың мұндай тәсілі басқа тәсілдерден экономикалық жағынан тиімді
болып шықты.
Қоспадағы әр компонент мөлшерін ақырға өнімге қойылған талаптар
негізінде құрастырылған араластыру рецепіне сәйкес етіп анықтайды. Мысалы,
экспортқа шығарылатын мұнайдың құрамындағы күкірт мөлшері 1% -тен аспау
керек. Бұдан басқа, барлық жағдайларда экономикалық жағынан ең тиімді
араластыру рецепін сақтау қажет және де бұл жағдайда халық шаруашылығының
мүдессіне ең қолайлы жағынан көрсетілуі керек – пайда, рентабельділік,
айдауға кететін шығындардың аз болуы және т.б. Мұнай мен мұнай өнімдерін
тиімді араластыруы бойынша келтірілген есептердің барлық кешендерін ЕЭМ-да
арнайы жасалған алгоритмдер көмегімен шығаруға болады.
Қоспаны тасымалдау үшін құбырдың гидравикалық есептелуі кәдімгі мұнай
құбырының есептелуінен ажыратылмайды.
Мұнай ерітудің бірден-бір тәсілі – ол сұйықтатылған мұнайдың газдарын
қолдану болып табылады. Тәсілдің мәні келесідей: мұнай өндірістерінен
мұнайды бөлудің бірінші сатысынан кейін, қалған мұнай газдарымен қоса қайта
өңдеу аймақтарына тасымалдайды. Ол жерде мұнай, газ өңдейтін зауыттар
немесе мұнайхимиялық клмбинаттар орналасқан. Сонымен қатар, соңғы бөлу мен
мұнай тауарлы есепке алу, және де оны будың серпімділігі бойынша қажетті
нормасына жеткізу, өндіру аймақтарынан немесе өндіретін станциялардан мұнай
мен газды өңдейтін аймақтарға тасымалдайды, яғни әлде қайда жақсы
жабдықталған және қоныстанған аймақтарға тасымалдайды. Газбен қаныққан
қоспаларды, жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз ететін қысымы бар сораптан
сорапқа айдау схемасы бойынша айдайды. Сонымен қатар, газбен қаныққан
мұнай, гомогенді қозғалатын жән қаныққан буда қысымы атмосфералықтан көп
болатын мұнай мен газ қоспасы болып табылады.
Газбен қаныққан мұнайларды айдау технологиясы олардың тасымалдану
қасиеттерін тұқырлық пен тығыздықтың төмендеуі арқылы жақсартуын, мұнай
өндіру аймақтарына мұнай газдарының жоғалуын төмендетіп, оның пайдаға асыру
коэфициентін жоғарлатуын, мұнай өндірілетінаймақтардың газдануын
төмендетуін, мұнай құбырлары жүйесінің тиелуін жоғарлатуын, кең
ассортиментті мұнайхимиялық өнімдерін алу үшін қымбат шикізат болып
табылатын мұнай газдарының ауыр көмірсутектер фракциясын өңдеуге тартуын
қамтамасыз етеді. Энергетикалық эквиваленті бойынша мұнай құбырының
өткізгіштік қасиеті газ құбырының өткізгіштік қасиетінен бірнеше есе жоғары
болғандығын ескерсек, мұнайды газбен қаныққан күйінде бірлесіп айдау
тәсілінің артықшылығы айқын көрінеді.
Қаныққан булардың, тұтқырлық және тығыздықтық қысымдарының газбен
қаныққан мұнай компоненттерімен байланысы аса күрделі болады, және
көбінесе, эксперимент түрінде немесе эмпирикалық формулалар арқылы
анықталады, сондықтан газбен қаныққан мұнайларды айдау үшін құбырлардың
гидравикалық есебін арнайы әдіспен жүргізеді.
2. Тұтқырлы майлар мен мұнай өнімдерін гидротасымалдау
Тұтқырлы немесе парафинді қатуы жоғары мұнайларды немесе мұнай
өнімдерін сумен бірлесіп айдау – құбырлы тасымалдаудың тиімді тәсілдернің
бірі болып табылады. Тұтқырлы мұнайларды гидротасымалдаудың бірнеше
варианттары бар.
Олардың біріншісі келесідей: Құбырғы тұтқырлы мұнай өнімі мен суды,
мұнай өнімі су сақинасының ішінде қозғалатындай етіп, бір уақытта айдайды.
Мұнай су сақинасының ішінде қалқып шықпау үшін ағынды спиральды құбырлар
арқылы айналдырады. Мұнай құбырлардың ішкі бетінде зауытта жасалған
бұранданың ширатылма жолы немесе қажетті пішіні мен берілген адамы бар
пісірілген металды сым болады. Спиральды ширатылма жол қозғалып жатқан
ағынды айналдырады, соның нәтижесінде ауыр суды құбыр қабырғаларына
лақтыратын центрге бағытталған күштер пайда болады. Мұнай өнімімен
салыстырғанда судың тұтқырлығы аз болғандықтан, нәтижесінде үйкеліске
кететін жоғалулар болады, және мұнайдың жалғыз өзін айдаумен салыстырғанда,
берілген қысымда мұнайдың (мұнай өнімдерінің) көп мөлшерін айдауға болады.
Мұндай тәсілмен тығыздығы судікінен аз болатын мұнайды (мұнай өнімдерін)
айдауға болады. Құбырдың ақырғы пунктінде су мен мұнайды айыруды кез-
келген белгілі тәсілмен (химиялық, термиялық, термохимиялық, тұнба, т.б.)
жүргізеді.
Сақинада судың турбулентті қозғалысы кезінде турбулентті соғуының
арқасында айырудың шегінде эмульсионды қабат пайда болады. Біраз уақыттан
кейін су сақинасы толығымен жойылады, сондықтан оны мезгіл-мезгіл қалпына
келтіріп отыру керек, ал бұл мұнайдың сулануын жоғарлатады, олай болса
балластылы суды айдауға кететін өндірістік емес шығындарды да жоғарлатады.
Мұнда, пайда болатын эмульсияның тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығынан не
кіші (гидрофобты), не үлкен (гидрофильді) бола алатынын ескеру қажет.
Гидротасымалдаудың бұл тәсілі құбырлардың ішкі бетіне бұранданың
ширатылма жолын жасау күрделілігінен кең таратылмады.
Құбырда ағынның айналуы болған кезде, су мен мұнай өнімінің
тығыздықтарының әр түрлілігінен, су құбырдың төменгі бөлігіне жеткілікті
тез ағады. Нәтижесінде құбырдың төменгі бөлігімен қозғалатын айырылған
судың және сол судың үстімен сырғанайтын мұнайдың ағыны пайда болады. Су
мен мұнай қозғалыстарының жылдамдықтарына байланыстыолардың арасындағы
айыру шегі жазық немесе қисық сызықты болуы мүмкін. Сонымен бірге, ағын
қозғалысының жылдамдығы жоғарлаған сайын, сегментті су сақинасының
қалыңдығы кішірейді.
Сонымен, гидротасымалдаудың екінші варианты, құбырда мұнай мен су
арасындағы нақты айыру шегі болатын, ағынды жасауға негізделген. Бұл
жағдайда төселетін судың ламинарлы және турбулентті режимдерін және
тұтқырлы мұнайдың күрделі ағынын қарастырады. Құбырдың өткізгіштік қасиеті
өседі және суық тұтқырлы мұнайдың өзін ғана айдаған кезде өткізгіштік
қасиетін максимум 1,5 есе асып кете алады, бұл біріншіден, тұтқырлы
мұнаймен суланған құбырдың периметрінің кішіреюімен, екіншіден, төселетін
судың эффектісімен түсіндіріледі. Бірақ, бұл тәсіл де іске асырылмады,
себебі су мен мұнайдың арасындағы нақты айыру шегі тек қана ламинарлы
режимде болады. Құбырда компоненттердің ламинарлық ағыны мұнайдың да, судың
да өте аз берілуіне әке соғады. Ағынның 0,07 мс және одан да көп
жылдамдығы кезінде төселетін су қабатының турбулизайиясы басталады, және де
ол құбырда эмульсияның пайда болуына әкеп соғады.
Бұдан шидротасымалдаудың үшінші варианты шығады – мұнай мен судың
қоспасының пайда болуы және оның кейінгі айдалуы. Мұнай – су қоспаларының
қасиеттері неньютондық сұйықтықтардың қасиеттеріне тән болады. Эмульсияның
тұтқырлығының төмендеуін, сонымен бірге, үйкеліске жойылуының азаюын “судың
ішіндегі мұнай” (СМ) типтегі эмульсия пайда болған жағдайда алуға болады.
Мұндай мұнай – сулы қоспа судағы мұнайдың әр түрлі өлшемдері қатып
бөлшектерінің салмағы (мұнда су – тұтас фаза болады) болып табылады.
Мұнайдың әр бөлшегі су пленкасымен қоршалған, сондықтан олар құбырдың ішкі
бетімен және бірімен-бірі жұғыспайды. Нәтижесінде құбырдың барлық ішкі
бетінде мұнай – сулы қоспа сырғанайтын су сақинасы болып табылады.
Бұл құбылыс сырғанау эффектісі деп аталады. СМ типті эмульсияның
пайда болу және сақталу (өмір сүру мерзімі) шарттарын жақсарту үшін мұнай –
сулы қоспаға әртүрлі, көбінесе анион типті, ҮАЗ-дарды қосады. Бұл суда
ерітілген заттар құбырдың ішкі бетін сумен сулануын жақсартады, ал ол өз
кезегінде айдау кезіндегі үйкеліске кететін энергияны едәуір төмендетеді.
СМ эмульсиясының тұрақтылығы ағындағы ҮАЗ-дың, тесператураның, ағын
қозғалысы тәртібінің, су мен мұнай қатынасының сипаттамалары мен
концентрациясына байланысты болады. Мұнайлар сумен қосылып (ҮАЗ-сыз) “кері”
деп аталған “мұнай ішіндегі су” типті жеткілікті берік эмульсиялар түзеді.
Бұл эмульсияларда тұтас фазамен әртүрлу пішінді су бөлшектері қосылған
мұнай бар. олардың тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығын едәуір асады.
Айдау жылдасдығының, ағын температурасының, қысымының күрт өзгеруі
кезінде фазалар инверсиялы болады. СМ эмульсиясының МС эмульсиясына
айналады, және ол құбырдың “қатып қалуына” әкеп соғады.
Қоспадағы судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын азайтады, ал
тасымалданатын судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын жақсартады, бірақ
берілген гидротасымалдау түрінің экономикалық көрсеткіштерін төмендетеді.
Судың минималды мөлшері көлемі бойынша тасымалданатын қоспаның бүкіл
мөлшерінің 30% -ін құру керектігі эксперимент түрінде анықталған.
Гидротасымалдаудың тиімділігін жақсарту үшін суда еритін ҮАЗ-дарды
қолданған жақсырақ болады. Белгілі шарттарда дөрекі шашыралған
(грубодиспергированный) ағындарда гравитациялық қатпарлану болуы мүмкін, ал
оның жылжуы су мен мұнай өнімдері тығыздықтарының айырымы үлкен болған
сайын қарқындылай түседі. Гидротасымалдау кезінде айдауды тоқтатуға
болмайды, себебі олар ағынның қарқынды қатпарлануымен қосақталып жүреді.
Құбырдағы жетілген турбулентті режим кезінде эмульсиялар жақсы
сақталады. Басты станцияларда оларды арнайы араластырғыштарда немесе
центрден тепкіш сораптарда 300 К температура шамасында дайындайды. Айдау
кезіндегіфазалар инверсиясының алдын алу үшін температуралық режимді, ҮАЗ-
ның берілген концентрациясын және қоспадағы судың проценттік құрамын қатал
түрде ұстау қажет.
Жоғары парафинді мұнайдың (33% парафин) гидротасымалдаудың Танджунг-
Баликпалан (Индонезия) магистральді гидромұнай құбырында пайдаланады.
Берілген құбырда жақсы дайындалған гидроқоспалардың (30% су) айдауын 5
тәулікке дейін тоқтата-тоқтата айдауға болатындығы эксперимент жүзінде
анықталған. Айдауды қайтадан бастағанда жібергіш қысым жіберілген мәндерді
аспады. Соңғы пунктінде мұнайды термиялы сусыздандырады да, ҮАЗ-ның
регеренциясы немесе нейрализациясы болады.
3. Термоөңделген мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
Шайыр мен асфальтендері бар жоғы парафиндімұнайларды құбырмен
тасымалдау үшін дайындаудың тәсілдерінің бірі – термиялық өңдеу болып
табылады. Оның мәні – мұнайды белгілі температураға дейін қыздырып, кейін
оны берілген қарқынмен суытуы.
Жоғары парафинді мұнайларды (мұнай өнімдерін) табиғи суытқанда
парафиннің бөлініп шығатын кристалдары бірімен-бірі қосыла отырып,
жеткілікті берік құрылымдық торды құрайды, және оның ұяшықтарында мұнайдың
сұйық фазасы орналасқан. Мұнайда парафин мен асфальтошайырлы заттар көп
болған сайын, тор соғұрлым берік болып, ν тұтқырлық, Т3 қату температурасы
мен τ0 жылжуының статикалық кернеуі көп болады. Парафин кристалдарының
өлшемі оның балқу температурасы мен суу қарқынына байланысты. Баяу балқитын
парафиндер мен церезиндер майда дисперсиялы құрылымды (майда шашырайтын),
ал балқу температурасы төмен парафин кенет көрсетілген пластиналық немесе
ленталық құрылымды түзеді.
Суытудың берілген қарқынында біріншіден, адсорбыланған шайыр мен
асфальтендер қабатымен жабылатын баяу балқитын парафиндер кристалдана
бастайды, және қалған парафиннің кейінгі кристалдануы бар кристалдардың
қабырғалары мен шеттерінде болады. Нәтижесінде парафинді-шайырлы заттардың
жеткілікті үлкен друздар түріндегі және бірімен-бірі қосылмайтын
агломераттарды түзеді. Сондықтан мұнай жылжымалы болып қалады және оның
тұтқырлығы, қату температурасы мен жылжудың статикалық кернеуі бастапқы
мұнай үшін қарағанда елеулі аз болады.
Термоөңдеудің эффектісіне жету үшін мұнайды қыздыру температурасы мен
суыту жылдамдығын мұқият таңдау қажет. әрбір мұнай үшін олардың мәндері
термоөңдеуден кейін ең жақсы реологиялық параметрлер ала-алатындай болу
керек. Термоөңдеу кезінде мұнайдың температурасы оптималдық температурадан
асып кетсе, жақсы әсер бермейді, керісінше реолоиялық параметрлердің
нашарлауына әкеп соғады. Жоғары парафинді мұнайлардың реологиялық
параметрлерінің шамасына термиялық жайт (предыстория), ғни берілген мұнайды
қанша уақыт және қалай қыздырып суытқаны әсер етеді. Мұнайдың қыздыру
температурасы мен суыту қарқындылығының мәндерін осыған байланысты ұсынады.
Берілген суыту қарқындылығы статикалық та, динамикалық та жағдайларда
қамтамасыз етіле алады. Динамикалық шарттарда белгілі қарқынды қамтамасыз
ету аса қиын, сондықтан суыту көбінесе статикалық жағдайда арнайы
тоңазытқыштарда өткізеді.
Термоөңделген мұнайлардың жылу физикалық параметрлері (Т3, ν, τ0)
уақыт өткен сайын нашарлап, мұнайдың термоөңдеуге дейінгі болған алғашқы
шамаларына жетеді. Әртүрлі мұнайлар үшін қасиеттерінің қалпына келу уақыты
әртүрлі болады. Мысалы, термоөңделген өзексуат мұнайының қасиеттері үш
тәулікке жетер – жетпес уақытта қалпына келсе, маңғышлақ мұнайының
қасиеттері 45 тәулікте қалпына келеді. Термоөңделген мұнайдың параметрлері
бастапқа мәндеріне дейін қалпына келу мерзімін білу қажет, себебі құбыр мен
айдау ұзақтығы едәуір үлкен болып кетуі мүмкін. Осыған байланысты маңғышлақ
мұнайының термоөңдеуін іске асыруға болады, себебі 20-40 тәулік ішінде
мұнайды 2000-5000 км аралыққа дейін айдауға болады, ал өзексуат мұнайларын
термоөңдеуге ұшыратпаған дұрыс. Соңғы жағдайда құбырдың “қатып қалу” қаупі
бар.
Егер өңдңрңлетін мұнай өз параметрлері бойынша термоөңдеу талаптарына
сәйкес келмесе, онда термоөңделген мұнайды берілген қашықтыққа айдауға
арналған магистральді құбыр, тұтқырлығы аз мұнайды айдауға арналған
құбырдан тек басты станцияларда термоөңдеу пунктарының бар болуымен ғана
ажыратылады. Гидравликалық есепті, сорапты станцияларын орналастыруын
кәдімгі құбырға жасаған сияқты орындайды.
Термоөңделген мұнайдың қасиеттері келесі термиялық әсер етулерде де
өзгереді. Термоөңделген мұнайларды тасымалдау кезінде не сораптардың сору
қасиеттерін жақсарту үшін, не ағызу-құю операцияларын үдету үшін және т.б.
үшін көбінесе оларды қайта қыздыру қажеттілігі туындайды. Термоөңделген
мұнайларды парафинді балқыту температурасына төмен температураға дейін
қайта қыздырылуы оның реологиялық қасиеттерін күрт нашарлатады. Осыдан,
термоөңделген мұнайды шамалы ғана жылытуды ұсынуға болмайтындығы шығады.
Мұндай мұнайды термоөңдеудің оптималды температурасына дейін қайта
қыздырған дұрыс, себебі суығаннан кейін реологиялық параметрлер қажетті
деңгейде сақталады. Іске асыру процесінде термоөңделген мұнайдың
температурасының 5-6 К-ге дейін жоғарлауы немесе 20К-ге төмендеуі қату
температурасын, тиімді тұтқырлықты және жылжудың бастапқы кернеуін
өзгертпейді.
Берілген тәсіл бойынша Индиядағы Нахоркатья – Барауни магистральді
мұнай құбырын пайдаланады. Нахоркатья кен орнындағы 11,5% парафині бар және
қату температурасы 305К болатын мұнайды термоөңдеуге ұшыратып, 1158 км
қашықтыққа айдайды. Құбырда төрт аралық сорапты станциялар салынған.
4. Мұнайларды присадкалармен айдау
Тұтқырлы және жоғары парафинді мұнайлар мен мұнай өнімдерінің
реологиялық қасиеттерін депрессорлы присадкаларды (депресаторларды)
пайдалану арқылы жақсартуға болады. Депрессорлы присадкалар есебінде ЕСА,
ДН-1, “Паранин”, А3 және т.б. типті присадкаларды пайдаланады. Олрадың
жұмыс істеу механизмі аяғына дейін анықталмаған, бірақ шамамен келесідей:
температура төмендеген кезде тығыздық флуктуациясының пайда болуы арқасында
присадкалар парафин микрокристалдарының шашырамдылығын жоғарылатады
(парафин кристалдарының өлшемдері төрт-тоғыз есе кішірейеді), және олар
парафин кристалдануы кезінде ұрықтар болып табылады. Присадка парафин
кристалының өлшемін макромолекуланың өзіндік өлшемінің шамасында шектейді
де, парафиннің бөлек кристалдарының торына бітіп кетуінен сақтап қалады.
Нәтижесінде парафинді мұнайлардың реологиялық сипаттамаларын жақсартады.
Көптеген присадкалар күрделі эфирлер, акрилді және метакрилді
қышқылдар мен жоғары қаныққан спирттер негізіндегі сополимерлер болып
табылады.
Депрессорлы присадкаларды пайдалану көптеген көмекші капиталды
шығындарды керек етпейді, және присадкалар өндірісін кеңінен меңгерген
кезде жоғары парафинді мұнайларды айдаудың басқа тәсілдерімен
салыстырғанда, экономикалық жағынан тиімді болуы мүмкін. Депрессаторларды
пайдалану айдауға кететін энергошығындарды ғана төмендетпей, сонымен қатар,
капиталды шығындарды да азайтады, себебі оларды пайдаланған кезде сорапты
және жылу станцияларының саны қысқарады. Бұл айдатылатын мұнайдың тиімді
тұтқырлығы төмендейді де, құбыр трассасының ұзындығы бойымен мұнайды
қыздыруды керек етпейтіндігін түсіндірледі.
Жоғары парафинді мұнайларды тасымалдауға арналған құбырларды пайдалану
эксперименті мен тәжірибе, массасы бойынша 0,02-0,2 % мөлшерінде “Парамин”
типті тімді присадкаларды қосу, қоршаған ортаның температурасына жақын
температуралар кезінде, қатуы жоғары парафинді мұнайларды ағымына Ньютондық
сипаттама беретіндігі анықталды. Присадкаларды енгізудің төменгі шегі мұнай
тұтқырлығын төмендетпейді, бірақ құбырлар мен жабдықтардың парафинделуінен
сақтайды.
Присадкаларда енгізу алдында мұнайды парафиннің толық балқуы мен
мұнайда таза парафин ерітіндісі пайда болғанға дейін қыздыру керек
(мұнайларды қыздыру температурасы 320-350К болу керек). Егер присадканы
парафиннің кристалдану температурасынан төмен температурада енгізсе, онда
эффект өте төмен болады. Бірақ мұнайдың парафиндер балқуының
температурасына дейінгі келесі қыздыруы депрессатор тиімділігін қайтадан
көтереді.
Присадкалар жұмысына мұнайдың араластыру қарқынымен суу темпі елеулі
әсер етеді. Қарқынды араластырудың әсері – ол парафин кристалдарын
депрессатор молекулаларымен толық қоршау болып табылады. Бұл жағдайда
присадканың әсері емес, термоөңдеу эффектісі үлкен роль ойнайтындығы айқын,
себебі олардың әсерін бөлу мүмкін емес.
Айдау тоқтап қалған кездерде мұнайда депрессатормен бірге әлсіз
беріктікпен сипатталатын құрылымдық тор пайда болады және ол айдаудың
жаңаруын жеңілдетеді. Сонымен, модельдегі тәжірибе мен эксперименттер
(Батыс Еуропадағы Финнарт-Гринжемаут құбыры) 277К-нен жоғары температура
кезінде депрессатормен өңделген мұнайды айдаудың тоқтауы уақыт бойынша
шектелмеген. Депрессатормен өңделген мұнайы бар Финнарт-Гринжемаут мұнай
құбыры 13 тәулік бойы тұрды, одан кейін айдау қайтадан жеңіл жасалған, және
мұнай құбыры есепті жіберілуге жеткілікті тез шықты.
Депрессаторды пайдалану шарттарының маңыздыларының бірі – ол ұзақ
уақыт ішінде олардың мұнайға әсерінің тұрақтылығы болып табылады.
Депрессаторлардың көбісі осы талапқа сай келеді.
Әшейінде, жоғары парафинді мұнайды депрессорлы присадкамен бірге
айдау, айдалатын мұнайдың барлық көлемін өңдеуді қарастырады, ал бұл
присадкалардың көп мөлшерін және барлық мұнайды қыздыру мен араластыруға
кететін едәуір шығындарды талап етеді. Присадкалар бағасы әлі де жоғары,
және олардың қолданылуы ыстық айдау тәсілімен салыстырғанда тиімсіз. Осыған
байланысты ВНИИСПТ қызметкерлері мұнайға депрессорлы присадканы тек
сақиналы қабырғаға жақын қабатқа енгізуді ұсынды. Бұл мұнайды айдауға
кететін энергошығындарды төмендетуін қамтамасыз етеді. Сақиналы құбырға
жақын қабат депрессатор қосылғанмұнайдан тұрады, сондықтан ағын ядросы
тығыздықтар тепе-теңдігіне байланысты қалқып шықпайды.
Сасақиналы қабатпен айдау технологиясы шамамен келесідей болады:
жоғары парафинді мұнайды қыздырудың керекті температурасымен құбырға
ендіреді, содан кейін сорапты станциядан белгілі бір қашықтықта, қатысты
температурада, сақина түрінде присадканы құбырдың ішкі қабырғасының жанына
енгізеді. Бұл жағдайда депрессатордың шығыны, осы барлық айдалатын мұнайға
енгізумен салыстырғанда, шамамен 10 есе қысқарады.
Депрессаторлар әлі де өте қымбат, сондықтан оларды максималды бола
алатын техникалық немесе технико-экономикалық әсер алу үшін пайдалану
қажет.
1 Алдын-ала қыздырылған мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
Қыздырылған мұнай мен мұнай өнімдерінің айдау түрлері. Қазіргі уақытта
тұтқырлы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерінің құбырмен
тасымалдауының ең тараған тәсілі – оларды қыздырып айдау. Тұтқырлы және
жоғары парафинді мұнайларды қыздырып айдаудың бірнеше варианттары бар.
Қысқа мұнай базалы құбырлар үшін құбырдың қыздыруының әртүрлі
тәсілдерін кеңінен қолданады. Егер қатып қалатын мұнай өнімі үшін бу және
құбыр желілері бір бағытта өтсе, онда айдауды жол бойы қыздырып
ұйымдастыруға болады. Құбырларды бір-бірінің қасынан өткізіп немесе бу
құбырын мұнай құбырының ішіне орналастырып және оларды жылу изоляциясымен
бүркесек, (сурет 1.1, а,б,) жол бойы бумен жылытатын жүйені аламыз. Мұнай
бұл жүйе бойынша әртүрлі режимдерде және жылдың әр кезеңінде айдала алады.
Бірақ магистральді құбырлар үшін бұл тәсілді оның күрделілігінен,
қымбаттылығынан және техникалық жүзеге аспайтындығынан қолданбайды.
Тұтқырлы мұнайларды қыздыру үшін кеңінен электроқыздыруды; индукционды
қыздыруды; құбырдың тікелей электроқыздыруын; кабельдер немесе жылыту
ленталар 2 арқылы қыздыруды (сурет 1.1, в) қолданады. Жылу
тасымалдағыштармен (ыстық су, бу) салыстырғанда электроқыздырудың ПӘК-і,
қуатты кеңінен реттеу, құрастыру жеңілділігі, тұтастығы әлде қайда болады.
Индукциялық электроқыздырудың құны жоғары болғандықтан оны құбырды
қыздыру үшін іс жүзінде онша қолданбайды. Құбырды тікелей электроқыздыру
үшін құбырдың жекелеген бөлігіне кернеуі 50 В-тан көп болмайтын айнымалы
тоқты қосу қажет. Бұл тәсілдің қолданылуы шектелген, себебі қыздырылатын
бөлік барлық жағынан электрлі қорғалған болу керек. Осыдан, оны тоқтың көп
шығыны кететіндіктен жер астықұбырлар үшін қолдану тиімсіз екендігі шығады.
Ең кең тараған қыздыру элементтері – негізінен құбырдың сыртқы бетіне
құрастырылатын кабельдер мен ленталар түрінде болады. Олардың энерготұтынуы
– құбырдың 1м-ге 100 Вт құрайды. қыздырылатын кабельдердің кемшілігі –
құбырдың перимтрі бойынша қыздырудың біркелкі болмауы, ол кабельде жоғары
температураны ұстап тұруда қажет етеді. Қыздырылатын кабельдің тұтынатын
қуаты 4000 кВт-қа жетеді, ал қыздыру ұзындығы 13 км жуық болады.
Магистральді құбырдағы мұнайды үзіліссіз қыздыру үшін бұл тәсілді
қолданбайды.
Қысқа құбырларды қыздыру үшін электроқыздырылатын ленталар кеңінен
тараған, және оларды құбырдың сыртқы жағынан, қыздырудың берілген қуатын
қамтамасыз ететін қадаммен орайды.
Құбырдағы мұнайды электроқыздырудың барлық тәсілдерін апаттық жағдайда
немесе қатып қалған мұнайды қыздыра айдауды жаңалау үшін айдаудың жоспарлы
тоқтаулар кезінде пайдалануға болады.
Алдын-ала қыздырылған мұнайлар үшін құбырды құрылымдық схемасы.
Қазіргі уақытта тұтқырлы және қатуы жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін
құбырлы тасымалдаудың ең кең тараған тәсілі – алдын-ала қыздырылған
сұйықтарды айдау (ыстық айдау) болып табылады. Бұл жағдайда мұнайды немесе
мұнай өнімдерін құбырдың басты пункттеріндегі пештерде (жылу
алмастырғыщтарды) қыздырып, сораптармен магистральға ендіреді.
Құбыр бойымен әрбір 20-30 км сайын аралық қыздыру пункттерін
орналастырады, ал 70-150 км сайын аралық сорапты станциялар құрастырады,
сол станцияларда да мұнайды қыздыратын құрылғыдлар бар, ол жерде мұнайды
қыздырады да, қайтадан құбырға айдайды. 1.2 суретнде магистральді ыстық
құбырдың принципті технологиялық схемасы келтірілген. Мұнай өндірістен
құбыр 1 бойынша басты қопарғыш станциялардағы резервуарлы паркіне 2
беріледі. Жылу жоғалуын қысқарту үшін резервуарларда көбінесе жылу бүркегіш
болады. Оларды міндетті түрде қыздырғыштармен жабдықтайды, және солар
арқылы мұнайды тіректі сораптармен 3 сорып алуға болатын температураны
сақтап тұрады. Сораптар мұнайды қыздырғыштар 4 арқылы өткізеді.
Қыздырғыштарды, әдетте, тіректі және жұмыс сораптары 5 арасында
орналастыррады, ал өз кезегінде жылу алмастырғыштарды жеңіл етіп жасауды
рұқсат етеді, себебі тіректі сораптармен берілетін қысым онша көп емес.
Қыздырғыштар арқылы температураны берілген мәнге дейін жоғарлата, барлық
айдалатын мұнайды немесе оның бөлігін, есепті температурадан жоғары
температураға дейін қыздырып, ал жылу алмастырғыштың шығысында оны,
қыздырудың берілген температурасын алу үшін, салқын ағынмен араластырып
өткізуге болады. Жылу алмастырғыш аппараттардан 4 кейін мұнай сорап
станцияларының негізгі сораптарына 5 жіберіледі де солар арқылы
магистральға айдалады. Құбыр арқылы мұнайдың қозғалуы кезінде ол суып
қалады, және де оның тұтқырлығы жоғарылап, үйкеліске жоғаулары да
жоғарлайды. Суық мұнайды айдауға кететін мұнайдың көп шығындарының алдын
алу үшін оны аралық жылу станцияларында 6 және 7 қыздырады. Егер мұнайды
үлкен қашықтыққа тасымалдаса, онда жылдамдықтан басқа жылу станциясымен 9
қосарланған аралық сорапты станцияларын да 8 құрастырады. Берілген схемада
аралық жылу станциялары 10 дәне 11 мұнай өндіретін зауыттың шикізат паркі
де 12 орналасқан.
Сипатталған тәсіл бойынша қазіргі уақытта әлемде шамамен 50 50 құбыр
пайдаланылады. Ең үлкен ыстық құбырларының бірі - Өзен-Гурьев-Куйбышев.
Ыстық құбырдың ұзындығы бойындағы мұный температурасының өзгеруі.
Құбыр бойымен мұнайдың (мұнай өнімінің) температурасының өзгеру заңын
анықтау үшін құбыр басынан х қашықтықта ұзындығы dx қарапайым бөлігін
ажыратайық та, ол үшін жылу балансының теңдеуін құрасатырайық. Уақыт
бірлігіндегі қарапайым бөліктен қоршаған ортаға жылу шығындары:
dx=K(T-T0)πDdx
мұнда К – мұнайдан (мұнай өнімінен) қоршаған ортаға жылу беру
коэффициенті; Т – қарастырылатын бөлік үшін мұнай өнімінің температурасы;
πDdx – қарапайым бөліктің жылу беретін беті; D – құбырдың ішкі диаметрі; Т0
– қоршаған ортаның температурасы. Стационарлы жылу алмасу үшін Т0 және К
шамаларын тұрақты етіп қабылдайды.
Қарастырылатын қарапайым бөліктен өтетін сұйықтықтың қозғалысы
кезінде, ол а-а қимасынан а΄-а΄ қимасына дейін dT-ға суиды да,
dq = -G·cpdT
жылу мөлшерін жоғалтады, мұндағы G = Q·ρ – мұнайдың массалық шығыны; Q –
мұнайдың көлемдік шығыны; ρ, cp – мұнайдың тығыздығы мен жылу сыймдылығы.
Графиктен құбырдың басты бөлігіндегі температураның құлауы, соңғы
бөлігіне қарағанда қарқындылау екендігі шығады. Мұнда бөліктің ұзындығы
бойынша орташа температура да Т ср келтірілген. Төменгі температураларда
парафин кристалданады да, мұнайдың барлық көлемі бойынша кеңістікті тор
түзді, және оның ұяшықтарында мұнайдың сұйық фазасы орналасқан.
Жоғары парафинді мұнайдың суытылуы келесідей жүзеге асады: бастапқы Тн
температурасынан парафиннің кристалдануы бастаған кездегі Тп
температурасына дейінгі мұндай мұнайлар (1.2) заңы бойынша суытылады, ары
қарай суытқанда температураның түсу темпі баяуланады, себебі жылу алмасу
парафиннің кристалдануынан бөлінетін жылумен бірен-саран орнын толтырады.
Бөлінетін парафиннің мөлшері температураның төмендеуіне пропорционал.
Айдалатын мұнай температурасы Ткр-ден төмендегенде онда жылжудың
динамикалық кернеуі пайда болуы мүмкін. Жылжудың динамикалық кернеуі пайда
болған кездегі температураны Ту арқылы белгілейік. Сонда ағынның ламинарлы
режимі байқалатын құбыр бөлігінің ұзындығын келесі формула бойынша
бағалауға болады
Критикалық шығынға жеткен кезде изотермиялық құбырлардың бір режимнен
екінші режимге өтуі құбырдың барлық ұзындығы бойынша іске асады.
Сұйықтықтың температурасы айнымалы болатын құбырлар үшін тұрақты шығын
кезінде де бір режимнен екінші режимге өту айдалатын сұйықтықтың суу
қарқыны бойынша бйқалады. Сондықтан “ыстық” құбырларда ешқандай секірмелі
өтулер болу мүмкін емес.
Құрылымдық режимді бөліктің ұзындығы lc = L – lT – lЛ. Температуралық
режимге байланысты құбырда мұнай ағынының бір, екі немесе үш режимі
байқалуы мүмкін.
“Ыстық” құбырлардағы үйкеліске жоғалуларын анықтау. Турбулентті lT ,
ламинарлы lЛ және құрылымдық lс ағын режимдерінің ұзындықтарын біле
отырып, олар үшін үйкеліске қысымның жоғалуын және құбырдағы энергияның
жоғалуларының қосындысын h=hT + hЛ + hc анықтайды. Ыстық құбырдағы
үйкеліске, қысымның жоғалуларын құбырдың ұзындығымен қоса оның радиусы
бойынша мұнай температурасының өзгеруін ескере отырып, анықтай қажет, яғни
h=hИЗΔlΔr
мұндағы hИЗ – сұйықтықтың Т=Тн болғандағы изотермиялық ағыны кезінде
үйкеліске қысымның жоғалулары; ΔlΔr – ағынның ұзындығы мен радиусы бойынша
температураның құлауын ескеретін сұйықтықтық ағынының изотермиялы болмауына
түзегіш коэффициенттері.
Аз шығындар аймағында құбырдағы мұнай өнімі Т0 – ге жақын
температураларға дейін тез суиды, және құбырлар ұзындығының үлкен бөлігінде
оның тұтқырлығы ылғи тұрақты, ν0-ге жақын болып қалады. Шығын көбейген
сайын қыздырылған бөліктің ұзындығы да үлкейеді, және ол орташа
температураның өсуі мен үйкеліске шығындардың төмендеуіне әкеледі. Демек,
шығын өскен сайын шын сипаттама l түзуінен оң жаққа қарай ауытқиды. Н
өзгеруінің мұндай сипаттамасы Q өскен сайын (үйкеліске жоғалулар өсіп
жатыр) К нүктесіне дейін жалғаса береді. К нүктесінен бастап шығынның өсуі
үйкеліске жоғалулардың азаюына әкеледі. Бұл Q – дың өсуі құбырдағы
температураның (орташа) өсуіне әкеп соғатындығымен түсіндіріледі, демек,
мұнайдың тұтқырлығын төмендетеді, және сол мұнай тұтқырлығының әсері Q-дің
өсуі үйкеліске жоғалуының мәніне тигізетін әсеріне қарағанда әлдеқайда
үлкен дәрежеде көрінеді. Мұндай жағдай мұнайдың орташа температурасының
өсуі тұтқырлықтың өзгеруіне әсерін тоқтатпағанға дейін сақталады.
Құбырдың арынды сипаттамасының 3 (1.4 суретті қараңыз) Б нүктесінен
бастап, мұнай шығынының өсуімен үйкеліске жоғалулар көбейе береді және 2
қисығына асимптотикалық жақындайды. Қисық 3 –те турбулентті режимнен
ламинарлыға өтуінің кенет өзгеруі болмайтындығын ескеру қажет, бұл құбыр
ұзындығы бойымен температураның төмендеуі мен тұтқырлықтың өсуіне
байланысты бір режимнен екінші режимге бірқалыпты өтумен түсіндіріледі.
К және Б нүктелері арқылы жүргізілген екі вертикальді сызықтармен ыстық
құбырдың сипаттамасы үш зонаға бөлінеді: I, II және III.
Сипаттаманың II зонасы к-дан б нүктесіне дейін изотермиялық емес құбырдың
тұрақсыз жұмыс зонасы болып табылады, себебі температураның немесе шығынның
шамалы төмендеуі кезінде арынның жоғалулары күрт өседі де, сораптың (а
нүктесі) максималды арынын асып кетуі мүмкін.
Бұл жағдайда айдалатын сұйықтықтың шығыны күрт түседі де ОК қисығының
бөлігіне өтеді, бұл құбырдың “қатып қалуына” эквивалентті болады. Сондықтан
сипаттаманың I зонасы айдауға кететін энергияның өте аз берілетіндігі мен
үлкен шығындарына байланысты жұмыс істейтін болып табылады. Істейтін болып
сипаттаманың тек III зонасы болып табылады.
Құбырдың барлық сораптық станциялардың жиынтық сипаттамаларын да осы
графикке салады. Егер сораптық станциялардың жиынтық сипаттамалары К
нүктесінен (5 қисығы) жоғары өтсе, онда мұнайдың құбырмен айдалуы кез-
келген шығындарда (0-ден QМ-ге дейін) іске аса береді. Егер сораптық
станцияларының жиынтық сипаттамасы құбырдың сипаттамасымен (a, b, n
нүктелері) қиылысса (көп жағдайда осылай болады), онда III – жұмыс зонасы
болады. Егер құбыр мен жабдықтың беріктігі рұқсат етсе (бұл құбырды
пайдаланғандағы барлық жағдайда қамтамасыз етіледі), онда сорапты
станцияларда аз шығындар диапазонындағы кедергілерден және жіберілетін
мезгілді өту үшін қосымша сораптарды орнатады.
Сорапты станциялардың жиынтық сипаттамалары мен құбырдың қиылысуы ( n
немесе М нүктелері) жүйенің параметрлерін ( QM, Hм немесе Qn Hn) анықтайтын
жұмыс нүктесін береді. “Ыстық” магистральді құбырлар үшін сораптардың
(сораптар жинағының) тиімді параметрлері сипаттаманың III зонасына сәйкес
болу керек. Әдетте “ыстық” құбырларды пайдаланған кезде айдаудың
турбулентті режимі орын алады, себебі ламинарлы режимде шығындар өте аз.
Сорапты-жылу станциялардың құрылғысы. “Ыстық” тұтқырлы және қатуы
жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін поршеньді сораппен айдаса, сол сияқты
центрден тепкіш сораппен де айдай алады. Бірақ магистральді құбырлар үшін
бүкіл әлемде тек центрден тепкіш сораптарды қолданады, өйткені жоғары
температура кезінде мұнайдың (мұнай өнімдерінің) тұтқырлығы аз, ал
сораптардың пайдалы әсер коэффициенті жеткілікті жоғары болады. “Ыстық”
құбырдың айдау станцияларының центрден тепкіш сораптары қарапайым құбырлар
сияқты. Бұл тасымалданатын сұйықтықты қыздыру температурасының 3070К-нен
аспайтындығымен түсіндіріледі. Бұл жағдайда центрден тепкіш сораптардың ПӘК-
і 75-80% құрайды. центрден тепкіш сораптар құрылымы бойынша қарапайым,
үзіліссіз қадағалап отыруды қажет етпейді, және оңай автоматтандырылады.
Бір центрден тепкіш сораптан шығатын арын әдетте аз болғандықтан қопару
станцияларында оларды тізбектеп орнатады. Сорапты станциялардың
технологиялық орап-байлаудың ең жақсы сұлбасы екі-үш жұмысшылардыңнемесе
бір резервтіагрегаттардың тізбектей қосылуы болып табылады. Әрбір
агрегатпен дамитын қысым 2-3 МПа құрайды.
ТМД елдерінде қолданылатын НМ сериялы центрден тепкіш магистральді
сораптардың параметрлері: 125-1000 м3с берілуі; қопарылатын сұйықтықтың
жіберілетін температурасы 3530К-ге дейін; сұйықтықтың кинематикалық
тұтқырлығы 3-10-4 м2с-ден аспайды; механикалық қосылғыштар көлемі бойынша
0,05% -тен аспайды.
1250 м3с артық беретін сораптар Q0 номиналдан 0,5 және 0,7-мен
беретін сменалы роторымен жабдықталған. Бұдан басқа НМ 10000-210 сорабының
1,25 Q0 беретін сменалы роторы бар, ал НМ 1250-260 сораптың 900 м3с
беретін қосымша роторы бар. барлық сораптарторцты нығыздаумен және сырғанау
подшипниктерімен жабдықталған. Көлемді бергіш магистральді центрден тепкіш
сораптар кірісіне тек 0,3-1 Мпа қысыммен жұмыс істей алатындықтан, оларды
тіректі центрден тепкіш сораптармен бірге қояды. Негізгі және тіректі
сораптарының жұмысшы дөңгелектерінің айналым жылдамдығы 50және 16 с-1.
Қопарылатын мұнайдың тұтқырлығы көбейген сайын сораптың арыны мен ПӘК-
і азаяды, ал қолданылатын қуаты өседі, сондықтан центрден тепкіш сорапты
жылу ауыстырғыш аппарттан кейін орнатқан жақсы. Бұрақ мұндай орналастыру
бірқатар жағдайларда гидравикалық кедергінің көптігінен (сорғыш желілер мен
жылуалмастырғыш аппараттар) мүмкін емес. Жұмыстық сорапқа тірек
жетпегендіктен ол кавтациялы режимде жұмыс істей бастайды. Сондықтан кейбір
мұнай құбырларында тіректік және жұмысшы сораптар жылу алмастырғыш
аппараттардың алдында орнатылады. Бұл жағдайда сораптар тұтқырлығы жоғары
мұнайды айдайды, ал сораптар судың бетінде оның жұмысы кезінде сорап үшін
көрсететін паспорттық берумен арынды қамтамасыз етпейді. Тұтқырлы
сұйықтықпен жұмыс істеу кезінде сораптың нақты сипаттамасын алу үшін қайта
санақ үшін арнайы әдістер қолданылады.
Сораптар үшін күштік жетек ретінде бу және газ турбиналары, сұйық
немесе газ тәрізді отынмен жұмыс істейтін ішкі жану қозғалғыштары,
электрқозғалтқыштары қызмет етеді. Ең кең тарағандары редакторсыз тікелей
негізгі және тіректі сораптармен жалғайтын электрқозғалтқыштары болады.
Резервуарларда мұнайды (мұнай өнімдерді) 313-333 К температураға
дейін қыздырады, оның сорап арқылы берілген берісі мен тарптып шығаруын
қамтамасыз етеді. Резервуарларда сұйықтықтың жоғарыда келтірілген
температурасының қызуы қарқынды буланудан болған мұнайдың жеңіл, өте бағалы
фракциясының және жылудың өте көп жоғалуынан мақсатқа сай болмайды.
Сондықтан резервуардан кейін қотару температурасына дейін мұнайды арнайы
жылу алмастырғыштарда қыздырады.
Резервуарларда мұнайдың қыздыруын стационарлы ирек түтікті не
секциялы қыздырғыштар көмегімен іске асырады. Бұл қыздырғыштар резервуардың
түбінің үстінде конденсатты жою мақсатымен жылутасығыш жүрісі бойынша
құрастырады және мұнайдың барлық массасын қызыдруды қамтамасыз етеді.
Қыздырғыштар үшін жылутасығыш ретінде су буын, ыстық су және ыстық мұнайды
қолданады. Резервуардан қоршаған ортаға жылудың көп кетуін бүйір қабырғалар
және жатырларды жылулық изоляциялау арқылы болдырмауға болады, бұл өте
тиімді, өйткені эксплуатациялық шығындар тез қысқарады.
Магистральді “ыстық” құбырларда бу және оттық қыздырғыштар
қолданылады. Бұл қыздырғыштардың ішінде мұнай үшін ең кең тараған қалқып
тұратын басы бар көп жүрісті жылуалмастырғыштар. Бұлар эксплуатация кезінде
өте ыңғайлы, компактілі және қарастырумен жөндеуге мүмкіндік береді.
Жылуберіліс коэффициентін көтеру және жылуалмастырғыштардың габариттері мен
массасын төмендету үшін мұнайды құбырлар арқылы жібереді де, ал буды құбыр
артындағы кеңістіктен жібереді.
Берілген конструкцияның жылуалмастырғыш аппраттарын технологиялық
схемаға қосуы әртүрлі болуы мүмкін, бірақ оларды жиі параллельді түрде
қосады, ал бұл қосу түрі мұнайды қыздыру температурасын кең шектерде
реттеуге мүмкіндік береді. Жылу станцияларында технологиялық режимді
бұзбайтындай жылуалмастырғыштарды тазалау және жөндеу жұмыстарды өткізе
алатындай бірнеше резервті жылуалмастырғыш аппараттарды орнатады. Бі
қыздырғыштарын пайдалану кезінде жылуалмастырғыштардың технологиялық
режимдерін және күйін үнемі бақылап тұру қажет.
От қыздырғышы үшін газ не қотарылатын мұнай өнімі отын болып
табылады. Пештің жұмысын шығысында мұнайдың берілген қыздыру температурасы
болатындай етіп реттейді. Жылу станцияларында қажетті жылу қуатын тәуелді
есептеуге сәйкеснегізгі және резервті оттық қыздырғыштар орнатылады.
Оттық қыздырғыштар булыға қарағанда экономикалық тиімділеу, бірақ
олар отқа қауіпті, жоғарымамандырылған қызмет көрсету персоналын қажет
етеді және жылу режимінің өзгеруіне өте сезімтал. Көп ағынды оттық
қыздырғыштарды эксплуатациялау кезінде радиантты құбырларды суыту шарты
бірдей болу үшін әрбір бұтақта бірдей шығындар ұстап тұру қажет. Осы
талаптарды орындамау құбырлардың жануына және оттық қыздырғыштардың
жануымен атылуына әкеп соғуы мүмкін. Барлық қыздыру пештері өздерін қалыпты
пайдалануды қамтамасыз ететін бақылағыш өлшеу приборлармен және автоматты
жүйелермен жабдықталған.
1. Пештің конструкциясы мен жұмысының сипаттамасы
Құрастырылған құбырлы БТП-10М-Э пеші “мұнай өндіретін және
мұнайхимиялық өндірістердің құьырлы пештерін техникалық пайдаланудың
ережелерімен” (ТП.01.88) Мәскеу қ., 1988 ж. және ВНИИнефтемаш пен ЦКБН-мен
жасалған “Типті құбырлы пештердің іске қосу, пайдалану және тоқтап қалуын
уақытша инструкциясымен” сәйкес жасалған. Ол ең суық бескүндіктің орташа
температурасыминус 450С-дан төмендейтін шарттарда орналасқан құбыр
трассаларындағы мұнайды дайындау қондырғыларының құрамында пайдалану
шарттары үшін арналған.
Конструктивті құбырлы пешті құрастырмалы-комплексті етіп жасалған және
орта радиантты блок пен радиантты блоктың екі жағынан симметриялы
орналасқан екі конвективті камерадан тұрады.
Радиантты блок 4 ағынды горизантальді ирек түтікпен жабдықталған және
оның әр ағынында құбырдың үш қатары бар. әр ағындағы оттыққа арналған
құбырдың бірінші қатары өзіндік радиантты болып табылады, және қабырғалы
ирек түтіктің екі қатарынан қалқамен бөлінген. Радиантты блогының подында
ось бойынша 9 газды шілтер орналастырылады. Радиантты блогының бүйір
қабырғалары арасы мен қалөалар үстіндегі жану өнімдері бәсеңдейтін ағынмен
өтеді де, газоходтар арқылы пластинкалы ауақыздырғыштар шоқтары мен
конвективті ирек түтіктердің пакеттерін тізбектей өте отырып, конвективті
камераларының астына түседі. Әрі қарай түтін газдары үстінгі газоходтар
арқылы әрбір конвективті блоктан түтін құбырына жіберіледі. Негізгі тура
радиантты блоктың үстіне рамаға орналастырылатын түтін құбыры айнымалы
шибермен жабдықталған.
Жануға берілетін ауа ауақыздырғыштарда қыздырылады да, вентиляторлар
арқылы ауа коллекторына, ал одан әрбір шілтерге беріледі.
2 АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Пеш тиімділеу обьектісі ретінде
2.1.1 Тиімділеу критериін таңдау
Арнайы шығыны тұрақты болған жағдайда, жағылатын газдың (отын)
өзгеруі газдың температурасының тұрақсыз өзгеруіне және құбырлы пештің ПӘК-
нің өзгеруіне әсер ететіні белгілі. Бірақ бұл байланыстардың бейсызықсыз
отын шығынының температурасының айтарлықтай өзгерулерінде байқалады, ал
отын шығынының аз өзгеруі құбырлы пештің ПӘК-і мен жағылатын газдардың
температурасының сызықты өзгеруіне әкеледі. Құбырлы пештің жылу режимін
басқарған кезде, отын шығынының айтарлықтай лездік өзгерулері болмайды,
сондықтан құбырлы пештің оптимизация обьектісі ретінде отын шығынының
өзгеруіне қатысты сызықты деп санауға болады.
Зерттеулер бойынша экстремум нүктесінің жылжуына отын
температурасының, шығын коэффициентінің және булар температурасының өзгеруі
аз ғана әсер етпейді; шығын коэффициентінің өсуі жану үрдісін нашарлатады.
Құбырлы пеш бірінші ретті тиімділеу объектісі болып табылады, және
оның моделінің инерционды бөлігі бейсызықты бөліктен кейін оналасады (сурет
2.1). Келтірілген құрылымдық схема құбырлы пештерде болатын үрдістермен
жақсы келіседі, себебі, алдымен, пеште жылухимиялық айналдырулармен
байланысты бейсызықты үрдіс, ал содан кейін сызықты буындардағы бірінші
жуықтағы үрдістермен келтірілген жылу ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қазіргі уақытта мұнай өңдеуде, мұнайхимияда және химияда техникалық
прогресстің негізгі жолдары-технологиялық қондырғылардың қуатын көбейту мен
экономикалық тиімділігін көтеру, мақсатты өнімнің өзіндік құнын төмендету
және тауарлы өнімнің сапасын жақсарту болып табылады. Алынатын өнімдердің
сапасы мен саны және барлық қондырғылардың технико-экономикалық
көрсеткіштері құбырлы пештің жылулық және технологиялық режимдеріне
байланысты болады, бұл берілген жұмыстағы шешілетін мәселелердің
практикалық құндылығы мен актуалдығын көрсетеді.
Мұнай өңдеу, мұнайхимиялық және химиялық өндірістегі технологиялық
қондырғыларының көбісінің негізгі аппараттарының бірі болып табылатын
құбырлы пешті автоматтандыру деңгейі, технологиялық қондырғылардың басқа
аппараттары үшін жасалған автоматтандыру деңгейінен едәуір төмен.
Құбырлы пештердің автоматты басқару жүйелеріне жоғары талаптар қойылу
керек, себебі олардың жылулық және технологиялық режимдері технологиялық
қондырғының жұмысына ықпалын тигізеді, мақсатты өнімнің сапасы мен санына
әсер етеді.
Технологиялық үрдістің жоғары технико-экономикалық көрсеткіштерін
қамтамасыз ететін шешуші фактор болып – оның жүрісінің оптималды шарттарын
ұстану табылады. Алынатын өнімнің сапасын сипаттайтын параметрлерді
оптималды деңгейде тура ұстап тұруын қамтамасыз ету, тек үрдісті тиімділігі
жоғары автоматты басқару жүйелері арқылы мүмкін болады. Осыған байланысты
технологиялық үрдістерді автоматтандыру мәселелері өте актуалды болып
табылады. Әсіресе, автоматты бақылау мен күрделі өзіндік байланыстары,
кіріс, режимді және шығыс параметрларінің көп саны мәнді кешігулер мен
көптеген уақыт тұрақтылары бар үрдістерді басқару маңызды. Бұндай
үрдістерге құбырлы пештерде болатын технологиялық үрдістер жатады.
Қазіргі уақытта құбырлы пеш шығысындағы шикізаттың температурасы
үрдіс күйін бағалаудың жалғыз критериясы болып табылады. Ол ылғи берілген
мәнде ұсталып тұрады.
Құбырлы пештердің автоматтандыру жүйесінің жеткіліксіз деңгейі,
автоматиканың көзқарасы бойынша, олар теория жүзінде де, эксперимент
жүзінде де өте аз зерттелінген.
Типі мен міндетіне байланыссыз құбырлы пештерді реттеудің автоматты
жүйелері құбырлы пештің шығысындағы шикізаттың оптималды температурасын
ұстпа тұру және жағу үрдісінің оптималды басқаруын жүзеге асыру керек.
Құбырлы пештердің басқарылуына тек осындай кешенді түрде келгенде ғана,
олардың жұмысының талап етілетін технологиялық және жылулық режимдері
қамтамасыз етіле алады.
Дипломдық жобада мұнай қыздыру пештерінің автоматтандыру жүйесі БТП-
10М-Э пешінің мысалында қарастырылған. Тұтқырлығы жоғары және тез қатып
қалатын мұнай мен мұнай өнімдерінің негізгі айдау тәсілдеріне анализ
берілген. Пеш жұмысының режимдерінің автоматты реттеу жүйесі мен оның
бақаруын оптималдауы сипатталғын.
Мұнай қыздыру пештерінің автоматтандыру жүйелерін енгізу – басқарудың
сапасы мен сенімділігінің жоғарылауымен, жоғалулардың төмендеуімен,
өнімділіктің жоғарылауымен және т.с.с анықталған
автоматтандырылатынөндірістің тиімділігін жоғарытылуына рұқсат етеді.
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Тұтқырлығы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай
өнімдерін айдаудың негізгі тәсілдері
Қазіргі уақытта қалыпты температурада тұтқырлығы жоғары болатын
немесе көп мөлшерлі парафинді болатын және соның нәтижесінде төмен
температурада қатып қалатын едәуір көлемді мұнайларды өндіреді. Мұндай
мұнайларды құбырлармен қалыпты тәсілмен айдау қиынға түседі. Тұтқырлығы
жоғары және қатуы жоғары мұнайларды құбырлармен тасымалдау үшін келесі
тәсілдер қолданады: тұтқырлы және қатуы жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін
тұтқырлығы аз өніммен араластырады; гидротасымалдау – сумен араластыру және
айдау; қатуы жоғары парафинді мұнайларды термоөңдеу; мұнайларды газбен
қанықтыру; мұнайларды құбырға айдау алдында вобро және бародайындау;
прсадок-депрессаторды қосу; барлық мұнайды немесе оның бөлігін
деструкциялау; түйіршіктер мен контейнерлерде айдау; алдын-ала қыздырылған
мұнай мен мұнай өнімдерін айдау.
Айдау тәсілін таңдау технико-экономикалық есеппен негізделу керек.
1. Еріткіштермен қосып айдау
Тасымалданатын тұтқырлы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерінің
реологиялық қасиеттерін (тұтқырлықты төмендету, жылжу және қату
температурасының кернеулері) жақсарту жолдарын, оларды еріткіштермен
араластыру арқылы алуға болады. Еріткіштер ретінде: тұтқырлығы аз
мұнайларды, газды конденсаторды, керосиндерді, бензиндерді, үстірт-активті
заттар (ҮАЗ) бар сұйқтықтарды, сұйық мұнай газдарын қолданады. Ерітуді кең
пайдаланады. Оның жақсы перспективалары бар, және келесі шарттармен
түсіндіріледі.
Бір көппласталы немесе жақын орналасқан кен орындарында өндірілетін
әртүрлі физико-химиялық қасиеттері бар мұнайларды айдау қажеттілігі;
парафиндер, шайлар, тұздар, күкірттер, сулар және т.б. мөлшері бойынша
белгілі сапалы өнімді тұтынушыларға жеткізу талаптары (қайта өңдеу мен
экспортқа шығару шарттары).
Белгілі құбырлы жүйелердің, іске қосымша қуаттары енгізбейді,
өткізгіштік қасиетін жоғарлату мәселелері.
Алдын-ала қыздырып айдаудың тиімсізділігінен, қатып қалған топырақты
аймақтардағы қоршаған ортаны сақтаудың орындылығы.
Оны тек мұнай шикізатына келтірілетін технологиялық талаптарды
бұзбаған жағдайда ғана еріткіштермен араластыруға болады. Еріткіштің
парафинді мұнайлардың реологиялық қасиеттеріне әсері келесі түрде жүзеге
асады: қоспадағы парафиннің концентрациясы төмендейді, ал бұл өз кезегінде
тұтқырлықтың төмендеуіне әкеледі; еріткіште асфальтеношайырлы заттар болған
жағдайда, олар депрессатор ретінде істейді де, парафин кристалдарының
көбеюіне әсер етіп, тұтқырлық пен қату температурасын төмендетеді.
Тұтқырлықты немесе жоғары парафинді мұнайлардың әрбір сорты үшін еріткіштер
мөлшерін әртүрлі концентрациялы қоспалардың тұтқырлығы мен қату
температурасы бойынша жүргізілетін зертханалық зерттеулер негізінде анықтау
керек. Еріткіштің табылған тиімді концентрациясын тасымалдау кезінде қатаң
сақтау керек.
Мұнай мен мұнай өнімдерін резервуарларда немесе құбырларда
араластыруға болады. Араластыру технологиясы келесідей: басты станцияда
(немесе араластыру аймағында) тұтқырлы немесе жоғары парафинді мұнайы бар
резервуарға қажетті мөлшерде еріткішті айдайды және арнайы сораптармен
тұйық сақина арқылы айдаумен қоспаныберілген нормаға дейін келтіреді.
Белгілі қоспа мөлшерін дайындағаннан кейін оны магистральға жібереді, ал
басқа резервуарларда келесі партияны дайындайды. Құрылғылар саны,
резервуарлар және сорапты станцияларды байланыстыру жүйесі араластырылатын
мұнай көлеміне байланысты.
Құбырдағы компоненттерді араластыру, негізгі сұйықтың ағынына керекті
мөлшерде еріткішті қосқан кезде, арнайы мөлшерлегіш сораптар көмегімен
жасалады. Копоненттерді араластыру қарқындылығын жоғарылату үшін құбырда
арнайы конструкциялы араластырғышты (әр типті турбулизаторларды)
орналастырады.
Тұтқырлы мұнайларды бензиндармен, керосиндермен, дизельді отынмен,
әдетте, ерітпейді, себебі өндіріске еріткішті параллельді құбырмен жіберу
керек, ал оны құру мен пайдалану қосымша шығындарды талап етеді. Сондықтан,
сондай еріткіші бар тұтқырлы мұнайды тасымалдау, басқа тәсілдерге
қарағанда, әлдеқайда қымбатқа түседі. Мұнай өнімдеріне де (мазуттарға,
гудрондарға және т.б.) мұндай еріткіштер тиімсіз, өйткені ақырғы пункттарда
оспаларды айыру үшін қондырғыларды құру қажет болады. Ллойдминстер-Хардисти
(Канада) және Арлан-Салаваттың (Башкирия) кейбір құбырларында тұқырлы
мұнайларды еріту үшін газды конденсаттарды қолданады. Ллойдминстер-Хардисти
құбыры бойынша 14 бөлігіне жуығы конденсатпен ерітілген, өте тұтқырлы
мұнайды
(V50 = 2,9x10-4 м2с) айдайды. Бұдан басқа, қысқы уақытта қоспаны айдау
алдында 3300К-ға дейін қыздырады. Ллойдминстер кен орнына Хардистиден
конденсаты жіберу үшін арнайы құбыр салынса да, тұтқырлы мұнайды
тасымалдаудың мұндай тәсілі басқа тәсілдерден экономикалық жағынан тиімді
болып шықты.
Қоспадағы әр компонент мөлшерін ақырға өнімге қойылған талаптар
негізінде құрастырылған араластыру рецепіне сәйкес етіп анықтайды. Мысалы,
экспортқа шығарылатын мұнайдың құрамындағы күкірт мөлшері 1% -тен аспау
керек. Бұдан басқа, барлық жағдайларда экономикалық жағынан ең тиімді
араластыру рецепін сақтау қажет және де бұл жағдайда халық шаруашылығының
мүдессіне ең қолайлы жағынан көрсетілуі керек – пайда, рентабельділік,
айдауға кететін шығындардың аз болуы және т.б. Мұнай мен мұнай өнімдерін
тиімді араластыруы бойынша келтірілген есептердің барлық кешендерін ЕЭМ-да
арнайы жасалған алгоритмдер көмегімен шығаруға болады.
Қоспаны тасымалдау үшін құбырдың гидравикалық есептелуі кәдімгі мұнай
құбырының есептелуінен ажыратылмайды.
Мұнай ерітудің бірден-бір тәсілі – ол сұйықтатылған мұнайдың газдарын
қолдану болып табылады. Тәсілдің мәні келесідей: мұнай өндірістерінен
мұнайды бөлудің бірінші сатысынан кейін, қалған мұнай газдарымен қоса қайта
өңдеу аймақтарына тасымалдайды. Ол жерде мұнай, газ өңдейтін зауыттар
немесе мұнайхимиялық клмбинаттар орналасқан. Сонымен қатар, соңғы бөлу мен
мұнай тауарлы есепке алу, және де оны будың серпімділігі бойынша қажетті
нормасына жеткізу, өндіру аймақтарынан немесе өндіретін станциялардан мұнай
мен газды өңдейтін аймақтарға тасымалдайды, яғни әлде қайда жақсы
жабдықталған және қоныстанған аймақтарға тасымалдайды. Газбен қаныққан
қоспаларды, жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз ететін қысымы бар сораптан
сорапқа айдау схемасы бойынша айдайды. Сонымен қатар, газбен қаныққан
мұнай, гомогенді қозғалатын жән қаныққан буда қысымы атмосфералықтан көп
болатын мұнай мен газ қоспасы болып табылады.
Газбен қаныққан мұнайларды айдау технологиясы олардың тасымалдану
қасиеттерін тұқырлық пен тығыздықтың төмендеуі арқылы жақсартуын, мұнай
өндіру аймақтарына мұнай газдарының жоғалуын төмендетіп, оның пайдаға асыру
коэфициентін жоғарлатуын, мұнай өндірілетінаймақтардың газдануын
төмендетуін, мұнай құбырлары жүйесінің тиелуін жоғарлатуын, кең
ассортиментті мұнайхимиялық өнімдерін алу үшін қымбат шикізат болып
табылатын мұнай газдарының ауыр көмірсутектер фракциясын өңдеуге тартуын
қамтамасыз етеді. Энергетикалық эквиваленті бойынша мұнай құбырының
өткізгіштік қасиеті газ құбырының өткізгіштік қасиетінен бірнеше есе жоғары
болғандығын ескерсек, мұнайды газбен қаныққан күйінде бірлесіп айдау
тәсілінің артықшылығы айқын көрінеді.
Қаныққан булардың, тұтқырлық және тығыздықтық қысымдарының газбен
қаныққан мұнай компоненттерімен байланысы аса күрделі болады, және
көбінесе, эксперимент түрінде немесе эмпирикалық формулалар арқылы
анықталады, сондықтан газбен қаныққан мұнайларды айдау үшін құбырлардың
гидравикалық есебін арнайы әдіспен жүргізеді.
2. Тұтқырлы майлар мен мұнай өнімдерін гидротасымалдау
Тұтқырлы немесе парафинді қатуы жоғары мұнайларды немесе мұнай
өнімдерін сумен бірлесіп айдау – құбырлы тасымалдаудың тиімді тәсілдернің
бірі болып табылады. Тұтқырлы мұнайларды гидротасымалдаудың бірнеше
варианттары бар.
Олардың біріншісі келесідей: Құбырғы тұтқырлы мұнай өнімі мен суды,
мұнай өнімі су сақинасының ішінде қозғалатындай етіп, бір уақытта айдайды.
Мұнай су сақинасының ішінде қалқып шықпау үшін ағынды спиральды құбырлар
арқылы айналдырады. Мұнай құбырлардың ішкі бетінде зауытта жасалған
бұранданың ширатылма жолы немесе қажетті пішіні мен берілген адамы бар
пісірілген металды сым болады. Спиральды ширатылма жол қозғалып жатқан
ағынды айналдырады, соның нәтижесінде ауыр суды құбыр қабырғаларына
лақтыратын центрге бағытталған күштер пайда болады. Мұнай өнімімен
салыстырғанда судың тұтқырлығы аз болғандықтан, нәтижесінде үйкеліске
кететін жоғалулар болады, және мұнайдың жалғыз өзін айдаумен салыстырғанда,
берілген қысымда мұнайдың (мұнай өнімдерінің) көп мөлшерін айдауға болады.
Мұндай тәсілмен тығыздығы судікінен аз болатын мұнайды (мұнай өнімдерін)
айдауға болады. Құбырдың ақырғы пунктінде су мен мұнайды айыруды кез-
келген белгілі тәсілмен (химиялық, термиялық, термохимиялық, тұнба, т.б.)
жүргізеді.
Сақинада судың турбулентті қозғалысы кезінде турбулентті соғуының
арқасында айырудың шегінде эмульсионды қабат пайда болады. Біраз уақыттан
кейін су сақинасы толығымен жойылады, сондықтан оны мезгіл-мезгіл қалпына
келтіріп отыру керек, ал бұл мұнайдың сулануын жоғарлатады, олай болса
балластылы суды айдауға кететін өндірістік емес шығындарды да жоғарлатады.
Мұнда, пайда болатын эмульсияның тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығынан не
кіші (гидрофобты), не үлкен (гидрофильді) бола алатынын ескеру қажет.
Гидротасымалдаудың бұл тәсілі құбырлардың ішкі бетіне бұранданың
ширатылма жолын жасау күрделілігінен кең таратылмады.
Құбырда ағынның айналуы болған кезде, су мен мұнай өнімінің
тығыздықтарының әр түрлілігінен, су құбырдың төменгі бөлігіне жеткілікті
тез ағады. Нәтижесінде құбырдың төменгі бөлігімен қозғалатын айырылған
судың және сол судың үстімен сырғанайтын мұнайдың ағыны пайда болады. Су
мен мұнай қозғалыстарының жылдамдықтарына байланыстыолардың арасындағы
айыру шегі жазық немесе қисық сызықты болуы мүмкін. Сонымен бірге, ағын
қозғалысының жылдамдығы жоғарлаған сайын, сегментті су сақинасының
қалыңдығы кішірейді.
Сонымен, гидротасымалдаудың екінші варианты, құбырда мұнай мен су
арасындағы нақты айыру шегі болатын, ағынды жасауға негізделген. Бұл
жағдайда төселетін судың ламинарлы және турбулентті режимдерін және
тұтқырлы мұнайдың күрделі ағынын қарастырады. Құбырдың өткізгіштік қасиеті
өседі және суық тұтқырлы мұнайдың өзін ғана айдаған кезде өткізгіштік
қасиетін максимум 1,5 есе асып кете алады, бұл біріншіден, тұтқырлы
мұнаймен суланған құбырдың периметрінің кішіреюімен, екіншіден, төселетін
судың эффектісімен түсіндіріледі. Бірақ, бұл тәсіл де іске асырылмады,
себебі су мен мұнайдың арасындағы нақты айыру шегі тек қана ламинарлы
режимде болады. Құбырда компоненттердің ламинарлық ағыны мұнайдың да, судың
да өте аз берілуіне әке соғады. Ағынның 0,07 мс және одан да көп
жылдамдығы кезінде төселетін су қабатының турбулизайиясы басталады, және де
ол құбырда эмульсияның пайда болуына әкеп соғады.
Бұдан шидротасымалдаудың үшінші варианты шығады – мұнай мен судың
қоспасының пайда болуы және оның кейінгі айдалуы. Мұнай – су қоспаларының
қасиеттері неньютондық сұйықтықтардың қасиеттеріне тән болады. Эмульсияның
тұтқырлығының төмендеуін, сонымен бірге, үйкеліске жойылуының азаюын “судың
ішіндегі мұнай” (СМ) типтегі эмульсия пайда болған жағдайда алуға болады.
Мұндай мұнай – сулы қоспа судағы мұнайдың әр түрлі өлшемдері қатып
бөлшектерінің салмағы (мұнда су – тұтас фаза болады) болып табылады.
Мұнайдың әр бөлшегі су пленкасымен қоршалған, сондықтан олар құбырдың ішкі
бетімен және бірімен-бірі жұғыспайды. Нәтижесінде құбырдың барлық ішкі
бетінде мұнай – сулы қоспа сырғанайтын су сақинасы болып табылады.
Бұл құбылыс сырғанау эффектісі деп аталады. СМ типті эмульсияның
пайда болу және сақталу (өмір сүру мерзімі) шарттарын жақсарту үшін мұнай –
сулы қоспаға әртүрлі, көбінесе анион типті, ҮАЗ-дарды қосады. Бұл суда
ерітілген заттар құбырдың ішкі бетін сумен сулануын жақсартады, ал ол өз
кезегінде айдау кезіндегі үйкеліске кететін энергияны едәуір төмендетеді.
СМ эмульсиясының тұрақтылығы ағындағы ҮАЗ-дың, тесператураның, ағын
қозғалысы тәртібінің, су мен мұнай қатынасының сипаттамалары мен
концентрациясына байланысты болады. Мұнайлар сумен қосылып (ҮАЗ-сыз) “кері”
деп аталған “мұнай ішіндегі су” типті жеткілікті берік эмульсиялар түзеді.
Бұл эмульсияларда тұтас фазамен әртүрлу пішінді су бөлшектері қосылған
мұнай бар. олардың тұтқырлығы таза мұнайдың тұтқырлығын едәуір асады.
Айдау жылдасдығының, ағын температурасының, қысымының күрт өзгеруі
кезінде фазалар инверсиялы болады. СМ эмульсиясының МС эмульсиясына
айналады, және ол құбырдың “қатып қалуына” әкеп соғады.
Қоспадағы судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын азайтады, ал
тасымалданатын судың көлемі эмульсияның тұрақтылығын жақсартады, бірақ
берілген гидротасымалдау түрінің экономикалық көрсеткіштерін төмендетеді.
Судың минималды мөлшері көлемі бойынша тасымалданатын қоспаның бүкіл
мөлшерінің 30% -ін құру керектігі эксперимент түрінде анықталған.
Гидротасымалдаудың тиімділігін жақсарту үшін суда еритін ҮАЗ-дарды
қолданған жақсырақ болады. Белгілі шарттарда дөрекі шашыралған
(грубодиспергированный) ағындарда гравитациялық қатпарлану болуы мүмкін, ал
оның жылжуы су мен мұнай өнімдері тығыздықтарының айырымы үлкен болған
сайын қарқындылай түседі. Гидротасымалдау кезінде айдауды тоқтатуға
болмайды, себебі олар ағынның қарқынды қатпарлануымен қосақталып жүреді.
Құбырдағы жетілген турбулентті режим кезінде эмульсиялар жақсы
сақталады. Басты станцияларда оларды арнайы араластырғыштарда немесе
центрден тепкіш сораптарда 300 К температура шамасында дайындайды. Айдау
кезіндегіфазалар инверсиясының алдын алу үшін температуралық режимді, ҮАЗ-
ның берілген концентрациясын және қоспадағы судың проценттік құрамын қатал
түрде ұстау қажет.
Жоғары парафинді мұнайдың (33% парафин) гидротасымалдаудың Танджунг-
Баликпалан (Индонезия) магистральді гидромұнай құбырында пайдаланады.
Берілген құбырда жақсы дайындалған гидроқоспалардың (30% су) айдауын 5
тәулікке дейін тоқтата-тоқтата айдауға болатындығы эксперимент жүзінде
анықталған. Айдауды қайтадан бастағанда жібергіш қысым жіберілген мәндерді
аспады. Соңғы пунктінде мұнайды термиялы сусыздандырады да, ҮАЗ-ның
регеренциясы немесе нейрализациясы болады.
3. Термоөңделген мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
Шайыр мен асфальтендері бар жоғы парафиндімұнайларды құбырмен
тасымалдау үшін дайындаудың тәсілдерінің бірі – термиялық өңдеу болып
табылады. Оның мәні – мұнайды белгілі температураға дейін қыздырып, кейін
оны берілген қарқынмен суытуы.
Жоғары парафинді мұнайларды (мұнай өнімдерін) табиғи суытқанда
парафиннің бөлініп шығатын кристалдары бірімен-бірі қосыла отырып,
жеткілікті берік құрылымдық торды құрайды, және оның ұяшықтарында мұнайдың
сұйық фазасы орналасқан. Мұнайда парафин мен асфальтошайырлы заттар көп
болған сайын, тор соғұрлым берік болып, ν тұтқырлық, Т3 қату температурасы
мен τ0 жылжуының статикалық кернеуі көп болады. Парафин кристалдарының
өлшемі оның балқу температурасы мен суу қарқынына байланысты. Баяу балқитын
парафиндер мен церезиндер майда дисперсиялы құрылымды (майда шашырайтын),
ал балқу температурасы төмен парафин кенет көрсетілген пластиналық немесе
ленталық құрылымды түзеді.
Суытудың берілген қарқынында біріншіден, адсорбыланған шайыр мен
асфальтендер қабатымен жабылатын баяу балқитын парафиндер кристалдана
бастайды, және қалған парафиннің кейінгі кристалдануы бар кристалдардың
қабырғалары мен шеттерінде болады. Нәтижесінде парафинді-шайырлы заттардың
жеткілікті үлкен друздар түріндегі және бірімен-бірі қосылмайтын
агломераттарды түзеді. Сондықтан мұнай жылжымалы болып қалады және оның
тұтқырлығы, қату температурасы мен жылжудың статикалық кернеуі бастапқы
мұнай үшін қарағанда елеулі аз болады.
Термоөңдеудің эффектісіне жету үшін мұнайды қыздыру температурасы мен
суыту жылдамдығын мұқият таңдау қажет. әрбір мұнай үшін олардың мәндері
термоөңдеуден кейін ең жақсы реологиялық параметрлер ала-алатындай болу
керек. Термоөңдеу кезінде мұнайдың температурасы оптималдық температурадан
асып кетсе, жақсы әсер бермейді, керісінше реолоиялық параметрлердің
нашарлауына әкеп соғады. Жоғары парафинді мұнайлардың реологиялық
параметрлерінің шамасына термиялық жайт (предыстория), ғни берілген мұнайды
қанша уақыт және қалай қыздырып суытқаны әсер етеді. Мұнайдың қыздыру
температурасы мен суыту қарқындылығының мәндерін осыған байланысты ұсынады.
Берілген суыту қарқындылығы статикалық та, динамикалық та жағдайларда
қамтамасыз етіле алады. Динамикалық шарттарда белгілі қарқынды қамтамасыз
ету аса қиын, сондықтан суыту көбінесе статикалық жағдайда арнайы
тоңазытқыштарда өткізеді.
Термоөңделген мұнайлардың жылу физикалық параметрлері (Т3, ν, τ0)
уақыт өткен сайын нашарлап, мұнайдың термоөңдеуге дейінгі болған алғашқы
шамаларына жетеді. Әртүрлі мұнайлар үшін қасиеттерінің қалпына келу уақыты
әртүрлі болады. Мысалы, термоөңделген өзексуат мұнайының қасиеттері үш
тәулікке жетер – жетпес уақытта қалпына келсе, маңғышлақ мұнайының
қасиеттері 45 тәулікте қалпына келеді. Термоөңделген мұнайдың параметрлері
бастапқа мәндеріне дейін қалпына келу мерзімін білу қажет, себебі құбыр мен
айдау ұзақтығы едәуір үлкен болып кетуі мүмкін. Осыған байланысты маңғышлақ
мұнайының термоөңдеуін іске асыруға болады, себебі 20-40 тәулік ішінде
мұнайды 2000-5000 км аралыққа дейін айдауға болады, ал өзексуат мұнайларын
термоөңдеуге ұшыратпаған дұрыс. Соңғы жағдайда құбырдың “қатып қалу” қаупі
бар.
Егер өңдңрңлетін мұнай өз параметрлері бойынша термоөңдеу талаптарына
сәйкес келмесе, онда термоөңделген мұнайды берілген қашықтыққа айдауға
арналған магистральді құбыр, тұтқырлығы аз мұнайды айдауға арналған
құбырдан тек басты станцияларда термоөңдеу пунктарының бар болуымен ғана
ажыратылады. Гидравликалық есепті, сорапты станцияларын орналастыруын
кәдімгі құбырға жасаған сияқты орындайды.
Термоөңделген мұнайдың қасиеттері келесі термиялық әсер етулерде де
өзгереді. Термоөңделген мұнайларды тасымалдау кезінде не сораптардың сору
қасиеттерін жақсарту үшін, не ағызу-құю операцияларын үдету үшін және т.б.
үшін көбінесе оларды қайта қыздыру қажеттілігі туындайды. Термоөңделген
мұнайларды парафинді балқыту температурасына төмен температураға дейін
қайта қыздырылуы оның реологиялық қасиеттерін күрт нашарлатады. Осыдан,
термоөңделген мұнайды шамалы ғана жылытуды ұсынуға болмайтындығы шығады.
Мұндай мұнайды термоөңдеудің оптималды температурасына дейін қайта
қыздырған дұрыс, себебі суығаннан кейін реологиялық параметрлер қажетті
деңгейде сақталады. Іске асыру процесінде термоөңделген мұнайдың
температурасының 5-6 К-ге дейін жоғарлауы немесе 20К-ге төмендеуі қату
температурасын, тиімді тұтқырлықты және жылжудың бастапқы кернеуін
өзгертпейді.
Берілген тәсіл бойынша Индиядағы Нахоркатья – Барауни магистральді
мұнай құбырын пайдаланады. Нахоркатья кен орнындағы 11,5% парафині бар және
қату температурасы 305К болатын мұнайды термоөңдеуге ұшыратып, 1158 км
қашықтыққа айдайды. Құбырда төрт аралық сорапты станциялар салынған.
4. Мұнайларды присадкалармен айдау
Тұтқырлы және жоғары парафинді мұнайлар мен мұнай өнімдерінің
реологиялық қасиеттерін депрессорлы присадкаларды (депресаторларды)
пайдалану арқылы жақсартуға болады. Депрессорлы присадкалар есебінде ЕСА,
ДН-1, “Паранин”, А3 және т.б. типті присадкаларды пайдаланады. Олрадың
жұмыс істеу механизмі аяғына дейін анықталмаған, бірақ шамамен келесідей:
температура төмендеген кезде тығыздық флуктуациясының пайда болуы арқасында
присадкалар парафин микрокристалдарының шашырамдылығын жоғарылатады
(парафин кристалдарының өлшемдері төрт-тоғыз есе кішірейеді), және олар
парафин кристалдануы кезінде ұрықтар болып табылады. Присадка парафин
кристалының өлшемін макромолекуланың өзіндік өлшемінің шамасында шектейді
де, парафиннің бөлек кристалдарының торына бітіп кетуінен сақтап қалады.
Нәтижесінде парафинді мұнайлардың реологиялық сипаттамаларын жақсартады.
Көптеген присадкалар күрделі эфирлер, акрилді және метакрилді
қышқылдар мен жоғары қаныққан спирттер негізіндегі сополимерлер болып
табылады.
Депрессорлы присадкаларды пайдалану көптеген көмекші капиталды
шығындарды керек етпейді, және присадкалар өндірісін кеңінен меңгерген
кезде жоғары парафинді мұнайларды айдаудың басқа тәсілдерімен
салыстырғанда, экономикалық жағынан тиімді болуы мүмкін. Депрессаторларды
пайдалану айдауға кететін энергошығындарды ғана төмендетпей, сонымен қатар,
капиталды шығындарды да азайтады, себебі оларды пайдаланған кезде сорапты
және жылу станцияларының саны қысқарады. Бұл айдатылатын мұнайдың тиімді
тұтқырлығы төмендейді де, құбыр трассасының ұзындығы бойымен мұнайды
қыздыруды керек етпейтіндігін түсіндірледі.
Жоғары парафинді мұнайларды тасымалдауға арналған құбырларды пайдалану
эксперименті мен тәжірибе, массасы бойынша 0,02-0,2 % мөлшерінде “Парамин”
типті тімді присадкаларды қосу, қоршаған ортаның температурасына жақын
температуралар кезінде, қатуы жоғары парафинді мұнайларды ағымына Ньютондық
сипаттама беретіндігі анықталды. Присадкаларды енгізудің төменгі шегі мұнай
тұтқырлығын төмендетпейді, бірақ құбырлар мен жабдықтардың парафинделуінен
сақтайды.
Присадкаларда енгізу алдында мұнайды парафиннің толық балқуы мен
мұнайда таза парафин ерітіндісі пайда болғанға дейін қыздыру керек
(мұнайларды қыздыру температурасы 320-350К болу керек). Егер присадканы
парафиннің кристалдану температурасынан төмен температурада енгізсе, онда
эффект өте төмен болады. Бірақ мұнайдың парафиндер балқуының
температурасына дейінгі келесі қыздыруы депрессатор тиімділігін қайтадан
көтереді.
Присадкалар жұмысына мұнайдың араластыру қарқынымен суу темпі елеулі
әсер етеді. Қарқынды араластырудың әсері – ол парафин кристалдарын
депрессатор молекулаларымен толық қоршау болып табылады. Бұл жағдайда
присадканың әсері емес, термоөңдеу эффектісі үлкен роль ойнайтындығы айқын,
себебі олардың әсерін бөлу мүмкін емес.
Айдау тоқтап қалған кездерде мұнайда депрессатормен бірге әлсіз
беріктікпен сипатталатын құрылымдық тор пайда болады және ол айдаудың
жаңаруын жеңілдетеді. Сонымен, модельдегі тәжірибе мен эксперименттер
(Батыс Еуропадағы Финнарт-Гринжемаут құбыры) 277К-нен жоғары температура
кезінде депрессатормен өңделген мұнайды айдаудың тоқтауы уақыт бойынша
шектелмеген. Депрессатормен өңделген мұнайы бар Финнарт-Гринжемаут мұнай
құбыры 13 тәулік бойы тұрды, одан кейін айдау қайтадан жеңіл жасалған, және
мұнай құбыры есепті жіберілуге жеткілікті тез шықты.
Депрессаторды пайдалану шарттарының маңыздыларының бірі – ол ұзақ
уақыт ішінде олардың мұнайға әсерінің тұрақтылығы болып табылады.
Депрессаторлардың көбісі осы талапқа сай келеді.
Әшейінде, жоғары парафинді мұнайды депрессорлы присадкамен бірге
айдау, айдалатын мұнайдың барлық көлемін өңдеуді қарастырады, ал бұл
присадкалардың көп мөлшерін және барлық мұнайды қыздыру мен араластыруға
кететін едәуір шығындарды талап етеді. Присадкалар бағасы әлі де жоғары,
және олардың қолданылуы ыстық айдау тәсілімен салыстырғанда тиімсіз. Осыған
байланысты ВНИИСПТ қызметкерлері мұнайға депрессорлы присадканы тек
сақиналы қабырғаға жақын қабатқа енгізуді ұсынды. Бұл мұнайды айдауға
кететін энергошығындарды төмендетуін қамтамасыз етеді. Сақиналы құбырға
жақын қабат депрессатор қосылғанмұнайдан тұрады, сондықтан ағын ядросы
тығыздықтар тепе-теңдігіне байланысты қалқып шықпайды.
Сасақиналы қабатпен айдау технологиясы шамамен келесідей болады:
жоғары парафинді мұнайды қыздырудың керекті температурасымен құбырға
ендіреді, содан кейін сорапты станциядан белгілі бір қашықтықта, қатысты
температурада, сақина түрінде присадканы құбырдың ішкі қабырғасының жанына
енгізеді. Бұл жағдайда депрессатордың шығыны, осы барлық айдалатын мұнайға
енгізумен салыстырғанда, шамамен 10 есе қысқарады.
Депрессаторлар әлі де өте қымбат, сондықтан оларды максималды бола
алатын техникалық немесе технико-экономикалық әсер алу үшін пайдалану
қажет.
1 Алдын-ала қыздырылған мұнайлар мен мұнай өнімдерін айдау
Қыздырылған мұнай мен мұнай өнімдерінің айдау түрлері. Қазіргі уақытта
тұтқырлы және қатуы жоғары мұнай мен мұнай өнімдерінің құбырмен
тасымалдауының ең тараған тәсілі – оларды қыздырып айдау. Тұтқырлы және
жоғары парафинді мұнайларды қыздырып айдаудың бірнеше варианттары бар.
Қысқа мұнай базалы құбырлар үшін құбырдың қыздыруының әртүрлі
тәсілдерін кеңінен қолданады. Егер қатып қалатын мұнай өнімі үшін бу және
құбыр желілері бір бағытта өтсе, онда айдауды жол бойы қыздырып
ұйымдастыруға болады. Құбырларды бір-бірінің қасынан өткізіп немесе бу
құбырын мұнай құбырының ішіне орналастырып және оларды жылу изоляциясымен
бүркесек, (сурет 1.1, а,б,) жол бойы бумен жылытатын жүйені аламыз. Мұнай
бұл жүйе бойынша әртүрлі режимдерде және жылдың әр кезеңінде айдала алады.
Бірақ магистральді құбырлар үшін бұл тәсілді оның күрделілігінен,
қымбаттылығынан және техникалық жүзеге аспайтындығынан қолданбайды.
Тұтқырлы мұнайларды қыздыру үшін кеңінен электроқыздыруды; индукционды
қыздыруды; құбырдың тікелей электроқыздыруын; кабельдер немесе жылыту
ленталар 2 арқылы қыздыруды (сурет 1.1, в) қолданады. Жылу
тасымалдағыштармен (ыстық су, бу) салыстырғанда электроқыздырудың ПӘК-і,
қуатты кеңінен реттеу, құрастыру жеңілділігі, тұтастығы әлде қайда болады.
Индукциялық электроқыздырудың құны жоғары болғандықтан оны құбырды
қыздыру үшін іс жүзінде онша қолданбайды. Құбырды тікелей электроқыздыру
үшін құбырдың жекелеген бөлігіне кернеуі 50 В-тан көп болмайтын айнымалы
тоқты қосу қажет. Бұл тәсілдің қолданылуы шектелген, себебі қыздырылатын
бөлік барлық жағынан электрлі қорғалған болу керек. Осыдан, оны тоқтың көп
шығыны кететіндіктен жер астықұбырлар үшін қолдану тиімсіз екендігі шығады.
Ең кең тараған қыздыру элементтері – негізінен құбырдың сыртқы бетіне
құрастырылатын кабельдер мен ленталар түрінде болады. Олардың энерготұтынуы
– құбырдың 1м-ге 100 Вт құрайды. қыздырылатын кабельдердің кемшілігі –
құбырдың перимтрі бойынша қыздырудың біркелкі болмауы, ол кабельде жоғары
температураны ұстап тұруда қажет етеді. Қыздырылатын кабельдің тұтынатын
қуаты 4000 кВт-қа жетеді, ал қыздыру ұзындығы 13 км жуық болады.
Магистральді құбырдағы мұнайды үзіліссіз қыздыру үшін бұл тәсілді
қолданбайды.
Қысқа құбырларды қыздыру үшін электроқыздырылатын ленталар кеңінен
тараған, және оларды құбырдың сыртқы жағынан, қыздырудың берілген қуатын
қамтамасыз ететін қадаммен орайды.
Құбырдағы мұнайды электроқыздырудың барлық тәсілдерін апаттық жағдайда
немесе қатып қалған мұнайды қыздыра айдауды жаңалау үшін айдаудың жоспарлы
тоқтаулар кезінде пайдалануға болады.
Алдын-ала қыздырылған мұнайлар үшін құбырды құрылымдық схемасы.
Қазіргі уақытта тұтқырлы және қатуы жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін
құбырлы тасымалдаудың ең кең тараған тәсілі – алдын-ала қыздырылған
сұйықтарды айдау (ыстық айдау) болып табылады. Бұл жағдайда мұнайды немесе
мұнай өнімдерін құбырдың басты пункттеріндегі пештерде (жылу
алмастырғыщтарды) қыздырып, сораптармен магистральға ендіреді.
Құбыр бойымен әрбір 20-30 км сайын аралық қыздыру пункттерін
орналастырады, ал 70-150 км сайын аралық сорапты станциялар құрастырады,
сол станцияларда да мұнайды қыздыратын құрылғыдлар бар, ол жерде мұнайды
қыздырады да, қайтадан құбырға айдайды. 1.2 суретнде магистральді ыстық
құбырдың принципті технологиялық схемасы келтірілген. Мұнай өндірістен
құбыр 1 бойынша басты қопарғыш станциялардағы резервуарлы паркіне 2
беріледі. Жылу жоғалуын қысқарту үшін резервуарларда көбінесе жылу бүркегіш
болады. Оларды міндетті түрде қыздырғыштармен жабдықтайды, және солар
арқылы мұнайды тіректі сораптармен 3 сорып алуға болатын температураны
сақтап тұрады. Сораптар мұнайды қыздырғыштар 4 арқылы өткізеді.
Қыздырғыштарды, әдетте, тіректі және жұмыс сораптары 5 арасында
орналастыррады, ал өз кезегінде жылу алмастырғыштарды жеңіл етіп жасауды
рұқсат етеді, себебі тіректі сораптармен берілетін қысым онша көп емес.
Қыздырғыштар арқылы температураны берілген мәнге дейін жоғарлата, барлық
айдалатын мұнайды немесе оның бөлігін, есепті температурадан жоғары
температураға дейін қыздырып, ал жылу алмастырғыштың шығысында оны,
қыздырудың берілген температурасын алу үшін, салқын ағынмен араластырып
өткізуге болады. Жылу алмастырғыш аппараттардан 4 кейін мұнай сорап
станцияларының негізгі сораптарына 5 жіберіледі де солар арқылы
магистральға айдалады. Құбыр арқылы мұнайдың қозғалуы кезінде ол суып
қалады, және де оның тұтқырлығы жоғарылап, үйкеліске жоғаулары да
жоғарлайды. Суық мұнайды айдауға кететін мұнайдың көп шығындарының алдын
алу үшін оны аралық жылу станцияларында 6 және 7 қыздырады. Егер мұнайды
үлкен қашықтыққа тасымалдаса, онда жылдамдықтан басқа жылу станциясымен 9
қосарланған аралық сорапты станцияларын да 8 құрастырады. Берілген схемада
аралық жылу станциялары 10 дәне 11 мұнай өндіретін зауыттың шикізат паркі
де 12 орналасқан.
Сипатталған тәсіл бойынша қазіргі уақытта әлемде шамамен 50 50 құбыр
пайдаланылады. Ең үлкен ыстық құбырларының бірі - Өзен-Гурьев-Куйбышев.
Ыстық құбырдың ұзындығы бойындағы мұный температурасының өзгеруі.
Құбыр бойымен мұнайдың (мұнай өнімінің) температурасының өзгеру заңын
анықтау үшін құбыр басынан х қашықтықта ұзындығы dx қарапайым бөлігін
ажыратайық та, ол үшін жылу балансының теңдеуін құрасатырайық. Уақыт
бірлігіндегі қарапайым бөліктен қоршаған ортаға жылу шығындары:
dx=K(T-T0)πDdx
мұнда К – мұнайдан (мұнай өнімінен) қоршаған ортаға жылу беру
коэффициенті; Т – қарастырылатын бөлік үшін мұнай өнімінің температурасы;
πDdx – қарапайым бөліктің жылу беретін беті; D – құбырдың ішкі диаметрі; Т0
– қоршаған ортаның температурасы. Стационарлы жылу алмасу үшін Т0 және К
шамаларын тұрақты етіп қабылдайды.
Қарастырылатын қарапайым бөліктен өтетін сұйықтықтың қозғалысы
кезінде, ол а-а қимасынан а΄-а΄ қимасына дейін dT-ға суиды да,
dq = -G·cpdT
жылу мөлшерін жоғалтады, мұндағы G = Q·ρ – мұнайдың массалық шығыны; Q –
мұнайдың көлемдік шығыны; ρ, cp – мұнайдың тығыздығы мен жылу сыймдылығы.
Графиктен құбырдың басты бөлігіндегі температураның құлауы, соңғы
бөлігіне қарағанда қарқындылау екендігі шығады. Мұнда бөліктің ұзындығы
бойынша орташа температура да Т ср келтірілген. Төменгі температураларда
парафин кристалданады да, мұнайдың барлық көлемі бойынша кеңістікті тор
түзді, және оның ұяшықтарында мұнайдың сұйық фазасы орналасқан.
Жоғары парафинді мұнайдың суытылуы келесідей жүзеге асады: бастапқы Тн
температурасынан парафиннің кристалдануы бастаған кездегі Тп
температурасына дейінгі мұндай мұнайлар (1.2) заңы бойынша суытылады, ары
қарай суытқанда температураның түсу темпі баяуланады, себебі жылу алмасу
парафиннің кристалдануынан бөлінетін жылумен бірен-саран орнын толтырады.
Бөлінетін парафиннің мөлшері температураның төмендеуіне пропорционал.
Айдалатын мұнай температурасы Ткр-ден төмендегенде онда жылжудың
динамикалық кернеуі пайда болуы мүмкін. Жылжудың динамикалық кернеуі пайда
болған кездегі температураны Ту арқылы белгілейік. Сонда ағынның ламинарлы
режимі байқалатын құбыр бөлігінің ұзындығын келесі формула бойынша
бағалауға болады
Критикалық шығынға жеткен кезде изотермиялық құбырлардың бір режимнен
екінші режимге өтуі құбырдың барлық ұзындығы бойынша іске асады.
Сұйықтықтың температурасы айнымалы болатын құбырлар үшін тұрақты шығын
кезінде де бір режимнен екінші режимге өту айдалатын сұйықтықтың суу
қарқыны бойынша бйқалады. Сондықтан “ыстық” құбырларда ешқандай секірмелі
өтулер болу мүмкін емес.
Құрылымдық режимді бөліктің ұзындығы lc = L – lT – lЛ. Температуралық
режимге байланысты құбырда мұнай ағынының бір, екі немесе үш режимі
байқалуы мүмкін.
“Ыстық” құбырлардағы үйкеліске жоғалуларын анықтау. Турбулентті lT ,
ламинарлы lЛ және құрылымдық lс ағын режимдерінің ұзындықтарын біле
отырып, олар үшін үйкеліске қысымның жоғалуын және құбырдағы энергияның
жоғалуларының қосындысын h=hT + hЛ + hc анықтайды. Ыстық құбырдағы
үйкеліске, қысымның жоғалуларын құбырдың ұзындығымен қоса оның радиусы
бойынша мұнай температурасының өзгеруін ескере отырып, анықтай қажет, яғни
h=hИЗΔlΔr
мұндағы hИЗ – сұйықтықтың Т=Тн болғандағы изотермиялық ағыны кезінде
үйкеліске қысымның жоғалулары; ΔlΔr – ағынның ұзындығы мен радиусы бойынша
температураның құлауын ескеретін сұйықтықтық ағынының изотермиялы болмауына
түзегіш коэффициенттері.
Аз шығындар аймағында құбырдағы мұнай өнімі Т0 – ге жақын
температураларға дейін тез суиды, және құбырлар ұзындығының үлкен бөлігінде
оның тұтқырлығы ылғи тұрақты, ν0-ге жақын болып қалады. Шығын көбейген
сайын қыздырылған бөліктің ұзындығы да үлкейеді, және ол орташа
температураның өсуі мен үйкеліске шығындардың төмендеуіне әкеледі. Демек,
шығын өскен сайын шын сипаттама l түзуінен оң жаққа қарай ауытқиды. Н
өзгеруінің мұндай сипаттамасы Q өскен сайын (үйкеліске жоғалулар өсіп
жатыр) К нүктесіне дейін жалғаса береді. К нүктесінен бастап шығынның өсуі
үйкеліске жоғалулардың азаюына әкеледі. Бұл Q – дың өсуі құбырдағы
температураның (орташа) өсуіне әкеп соғатындығымен түсіндіріледі, демек,
мұнайдың тұтқырлығын төмендетеді, және сол мұнай тұтқырлығының әсері Q-дің
өсуі үйкеліске жоғалуының мәніне тигізетін әсеріне қарағанда әлдеқайда
үлкен дәрежеде көрінеді. Мұндай жағдай мұнайдың орташа температурасының
өсуі тұтқырлықтың өзгеруіне әсерін тоқтатпағанға дейін сақталады.
Құбырдың арынды сипаттамасының 3 (1.4 суретті қараңыз) Б нүктесінен
бастап, мұнай шығынының өсуімен үйкеліске жоғалулар көбейе береді және 2
қисығына асимптотикалық жақындайды. Қисық 3 –те турбулентті режимнен
ламинарлыға өтуінің кенет өзгеруі болмайтындығын ескеру қажет, бұл құбыр
ұзындығы бойымен температураның төмендеуі мен тұтқырлықтың өсуіне
байланысты бір режимнен екінші режимге бірқалыпты өтумен түсіндіріледі.
К және Б нүктелері арқылы жүргізілген екі вертикальді сызықтармен ыстық
құбырдың сипаттамасы үш зонаға бөлінеді: I, II және III.
Сипаттаманың II зонасы к-дан б нүктесіне дейін изотермиялық емес құбырдың
тұрақсыз жұмыс зонасы болып табылады, себебі температураның немесе шығынның
шамалы төмендеуі кезінде арынның жоғалулары күрт өседі де, сораптың (а
нүктесі) максималды арынын асып кетуі мүмкін.
Бұл жағдайда айдалатын сұйықтықтың шығыны күрт түседі де ОК қисығының
бөлігіне өтеді, бұл құбырдың “қатып қалуына” эквивалентті болады. Сондықтан
сипаттаманың I зонасы айдауға кететін энергияның өте аз берілетіндігі мен
үлкен шығындарына байланысты жұмыс істейтін болып табылады. Істейтін болып
сипаттаманың тек III зонасы болып табылады.
Құбырдың барлық сораптық станциялардың жиынтық сипаттамаларын да осы
графикке салады. Егер сораптық станциялардың жиынтық сипаттамалары К
нүктесінен (5 қисығы) жоғары өтсе, онда мұнайдың құбырмен айдалуы кез-
келген шығындарда (0-ден QМ-ге дейін) іске аса береді. Егер сораптық
станцияларының жиынтық сипаттамасы құбырдың сипаттамасымен (a, b, n
нүктелері) қиылысса (көп жағдайда осылай болады), онда III – жұмыс зонасы
болады. Егер құбыр мен жабдықтың беріктігі рұқсат етсе (бұл құбырды
пайдаланғандағы барлық жағдайда қамтамасыз етіледі), онда сорапты
станцияларда аз шығындар диапазонындағы кедергілерден және жіберілетін
мезгілді өту үшін қосымша сораптарды орнатады.
Сорапты станциялардың жиынтық сипаттамалары мен құбырдың қиылысуы ( n
немесе М нүктелері) жүйенің параметрлерін ( QM, Hм немесе Qn Hn) анықтайтын
жұмыс нүктесін береді. “Ыстық” магистральді құбырлар үшін сораптардың
(сораптар жинағының) тиімді параметрлері сипаттаманың III зонасына сәйкес
болу керек. Әдетте “ыстық” құбырларды пайдаланған кезде айдаудың
турбулентті режимі орын алады, себебі ламинарлы режимде шығындар өте аз.
Сорапты-жылу станциялардың құрылғысы. “Ыстық” тұтқырлы және қатуы
жоғары мұнайлар мен мұнай өнімдерін поршеньді сораппен айдаса, сол сияқты
центрден тепкіш сораппен де айдай алады. Бірақ магистральді құбырлар үшін
бүкіл әлемде тек центрден тепкіш сораптарды қолданады, өйткені жоғары
температура кезінде мұнайдың (мұнай өнімдерінің) тұтқырлығы аз, ал
сораптардың пайдалы әсер коэффициенті жеткілікті жоғары болады. “Ыстық”
құбырдың айдау станцияларының центрден тепкіш сораптары қарапайым құбырлар
сияқты. Бұл тасымалданатын сұйықтықты қыздыру температурасының 3070К-нен
аспайтындығымен түсіндіріледі. Бұл жағдайда центрден тепкіш сораптардың ПӘК-
і 75-80% құрайды. центрден тепкіш сораптар құрылымы бойынша қарапайым,
үзіліссіз қадағалап отыруды қажет етпейді, және оңай автоматтандырылады.
Бір центрден тепкіш сораптан шығатын арын әдетте аз болғандықтан қопару
станцияларында оларды тізбектеп орнатады. Сорапты станциялардың
технологиялық орап-байлаудың ең жақсы сұлбасы екі-үш жұмысшылардыңнемесе
бір резервтіагрегаттардың тізбектей қосылуы болып табылады. Әрбір
агрегатпен дамитын қысым 2-3 МПа құрайды.
ТМД елдерінде қолданылатын НМ сериялы центрден тепкіш магистральді
сораптардың параметрлері: 125-1000 м3с берілуі; қопарылатын сұйықтықтың
жіберілетін температурасы 3530К-ге дейін; сұйықтықтың кинематикалық
тұтқырлығы 3-10-4 м2с-ден аспайды; механикалық қосылғыштар көлемі бойынша
0,05% -тен аспайды.
1250 м3с артық беретін сораптар Q0 номиналдан 0,5 және 0,7-мен
беретін сменалы роторымен жабдықталған. Бұдан басқа НМ 10000-210 сорабының
1,25 Q0 беретін сменалы роторы бар, ал НМ 1250-260 сораптың 900 м3с
беретін қосымша роторы бар. барлық сораптарторцты нығыздаумен және сырғанау
подшипниктерімен жабдықталған. Көлемді бергіш магистральді центрден тепкіш
сораптар кірісіне тек 0,3-1 Мпа қысыммен жұмыс істей алатындықтан, оларды
тіректі центрден тепкіш сораптармен бірге қояды. Негізгі және тіректі
сораптарының жұмысшы дөңгелектерінің айналым жылдамдығы 50және 16 с-1.
Қопарылатын мұнайдың тұтқырлығы көбейген сайын сораптың арыны мен ПӘК-
і азаяды, ал қолданылатын қуаты өседі, сондықтан центрден тепкіш сорапты
жылу ауыстырғыш аппарттан кейін орнатқан жақсы. Бұрақ мұндай орналастыру
бірқатар жағдайларда гидравикалық кедергінің көптігінен (сорғыш желілер мен
жылуалмастырғыш аппараттар) мүмкін емес. Жұмыстық сорапқа тірек
жетпегендіктен ол кавтациялы режимде жұмыс істей бастайды. Сондықтан кейбір
мұнай құбырларында тіректік және жұмысшы сораптар жылу алмастырғыш
аппараттардың алдында орнатылады. Бұл жағдайда сораптар тұтқырлығы жоғары
мұнайды айдайды, ал сораптар судың бетінде оның жұмысы кезінде сорап үшін
көрсететін паспорттық берумен арынды қамтамасыз етпейді. Тұтқырлы
сұйықтықпен жұмыс істеу кезінде сораптың нақты сипаттамасын алу үшін қайта
санақ үшін арнайы әдістер қолданылады.
Сораптар үшін күштік жетек ретінде бу және газ турбиналары, сұйық
немесе газ тәрізді отынмен жұмыс істейтін ішкі жану қозғалғыштары,
электрқозғалтқыштары қызмет етеді. Ең кең тарағандары редакторсыз тікелей
негізгі және тіректі сораптармен жалғайтын электрқозғалтқыштары болады.
Резервуарларда мұнайды (мұнай өнімдерді) 313-333 К температураға
дейін қыздырады, оның сорап арқылы берілген берісі мен тарптып шығаруын
қамтамасыз етеді. Резервуарларда сұйықтықтың жоғарыда келтірілген
температурасының қызуы қарқынды буланудан болған мұнайдың жеңіл, өте бағалы
фракциясының және жылудың өте көп жоғалуынан мақсатқа сай болмайды.
Сондықтан резервуардан кейін қотару температурасына дейін мұнайды арнайы
жылу алмастырғыштарда қыздырады.
Резервуарларда мұнайдың қыздыруын стационарлы ирек түтікті не
секциялы қыздырғыштар көмегімен іске асырады. Бұл қыздырғыштар резервуардың
түбінің үстінде конденсатты жою мақсатымен жылутасығыш жүрісі бойынша
құрастырады және мұнайдың барлық массасын қызыдруды қамтамасыз етеді.
Қыздырғыштар үшін жылутасығыш ретінде су буын, ыстық су және ыстық мұнайды
қолданады. Резервуардан қоршаған ортаға жылудың көп кетуін бүйір қабырғалар
және жатырларды жылулық изоляциялау арқылы болдырмауға болады, бұл өте
тиімді, өйткені эксплуатациялық шығындар тез қысқарады.
Магистральді “ыстық” құбырларда бу және оттық қыздырғыштар
қолданылады. Бұл қыздырғыштардың ішінде мұнай үшін ең кең тараған қалқып
тұратын басы бар көп жүрісті жылуалмастырғыштар. Бұлар эксплуатация кезінде
өте ыңғайлы, компактілі және қарастырумен жөндеуге мүмкіндік береді.
Жылуберіліс коэффициентін көтеру және жылуалмастырғыштардың габариттері мен
массасын төмендету үшін мұнайды құбырлар арқылы жібереді де, ал буды құбыр
артындағы кеңістіктен жібереді.
Берілген конструкцияның жылуалмастырғыш аппраттарын технологиялық
схемаға қосуы әртүрлі болуы мүмкін, бірақ оларды жиі параллельді түрде
қосады, ал бұл қосу түрі мұнайды қыздыру температурасын кең шектерде
реттеуге мүмкіндік береді. Жылу станцияларында технологиялық режимді
бұзбайтындай жылуалмастырғыштарды тазалау және жөндеу жұмыстарды өткізе
алатындай бірнеше резервті жылуалмастырғыш аппараттарды орнатады. Бі
қыздырғыштарын пайдалану кезінде жылуалмастырғыштардың технологиялық
режимдерін және күйін үнемі бақылап тұру қажет.
От қыздырғышы үшін газ не қотарылатын мұнай өнімі отын болып
табылады. Пештің жұмысын шығысында мұнайдың берілген қыздыру температурасы
болатындай етіп реттейді. Жылу станцияларында қажетті жылу қуатын тәуелді
есептеуге сәйкеснегізгі және резервті оттық қыздырғыштар орнатылады.
Оттық қыздырғыштар булыға қарағанда экономикалық тиімділеу, бірақ
олар отқа қауіпті, жоғарымамандырылған қызмет көрсету персоналын қажет
етеді және жылу режимінің өзгеруіне өте сезімтал. Көп ағынды оттық
қыздырғыштарды эксплуатациялау кезінде радиантты құбырларды суыту шарты
бірдей болу үшін әрбір бұтақта бірдей шығындар ұстап тұру қажет. Осы
талаптарды орындамау құбырлардың жануына және оттық қыздырғыштардың
жануымен атылуына әкеп соғуы мүмкін. Барлық қыздыру пештері өздерін қалыпты
пайдалануды қамтамасыз ететін бақылағыш өлшеу приборлармен және автоматты
жүйелермен жабдықталған.
1. Пештің конструкциясы мен жұмысының сипаттамасы
Құрастырылған құбырлы БТП-10М-Э пеші “мұнай өндіретін және
мұнайхимиялық өндірістердің құьырлы пештерін техникалық пайдаланудың
ережелерімен” (ТП.01.88) Мәскеу қ., 1988 ж. және ВНИИнефтемаш пен ЦКБН-мен
жасалған “Типті құбырлы пештердің іске қосу, пайдалану және тоқтап қалуын
уақытша инструкциясымен” сәйкес жасалған. Ол ең суық бескүндіктің орташа
температурасыминус 450С-дан төмендейтін шарттарда орналасқан құбыр
трассаларындағы мұнайды дайындау қондырғыларының құрамында пайдалану
шарттары үшін арналған.
Конструктивті құбырлы пешті құрастырмалы-комплексті етіп жасалған және
орта радиантты блок пен радиантты блоктың екі жағынан симметриялы
орналасқан екі конвективті камерадан тұрады.
Радиантты блок 4 ағынды горизантальді ирек түтікпен жабдықталған және
оның әр ағынында құбырдың үш қатары бар. әр ағындағы оттыққа арналған
құбырдың бірінші қатары өзіндік радиантты болып табылады, және қабырғалы
ирек түтіктің екі қатарынан қалқамен бөлінген. Радиантты блогының подында
ось бойынша 9 газды шілтер орналастырылады. Радиантты блогының бүйір
қабырғалары арасы мен қалөалар үстіндегі жану өнімдері бәсеңдейтін ағынмен
өтеді де, газоходтар арқылы пластинкалы ауақыздырғыштар шоқтары мен
конвективті ирек түтіктердің пакеттерін тізбектей өте отырып, конвективті
камераларының астына түседі. Әрі қарай түтін газдары үстінгі газоходтар
арқылы әрбір конвективті блоктан түтін құбырына жіберіледі. Негізгі тура
радиантты блоктың үстіне рамаға орналастырылатын түтін құбыры айнымалы
шибермен жабдықталған.
Жануға берілетін ауа ауақыздырғыштарда қыздырылады да, вентиляторлар
арқылы ауа коллекторына, ал одан әрбір шілтерге беріледі.
2 АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Пеш тиімділеу обьектісі ретінде
2.1.1 Тиімділеу критериін таңдау
Арнайы шығыны тұрақты болған жағдайда, жағылатын газдың (отын)
өзгеруі газдың температурасының тұрақсыз өзгеруіне және құбырлы пештің ПӘК-
нің өзгеруіне әсер ететіні белгілі. Бірақ бұл байланыстардың бейсызықсыз
отын шығынының температурасының айтарлықтай өзгерулерінде байқалады, ал
отын шығынының аз өзгеруі құбырлы пештің ПӘК-і мен жағылатын газдардың
температурасының сызықты өзгеруіне әкеледі. Құбырлы пештің жылу режимін
басқарған кезде, отын шығынының айтарлықтай лездік өзгерулері болмайды,
сондықтан құбырлы пештің оптимизация обьектісі ретінде отын шығынының
өзгеруіне қатысты сызықты деп санауға болады.
Зерттеулер бойынша экстремум нүктесінің жылжуына отын
температурасының, шығын коэффициентінің және булар температурасының өзгеруі
аз ғана әсер етпейді; шығын коэффициентінің өсуі жану үрдісін нашарлатады.
Құбырлы пеш бірінші ретті тиімділеу объектісі болып табылады, және
оның моделінің инерционды бөлігі бейсызықты бөліктен кейін оналасады (сурет
2.1). Келтірілген құрылымдық схема құбырлы пештерде болатын үрдістермен
жақсы келіседі, себебі, алдымен, пеште жылухимиялық айналдырулармен
байланысты бейсызықты үрдіс, ал содан кейін сызықты буындардағы бірінші
жуықтағы үрдістермен келтірілген жылу ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz