Холодильные установки в нефтяной промышленности

Применение холода в нефтяной промышленности

Оборудование для нефтегазовой промышленности

В нефтегазовой промышленности есть ряд специфических требований, как к самой системе, так и к оборудованию, ведь сфера применения очень широка. В первую очередь — это безопасность, ведь в некоторых системах используются пропановые испарители и чиллеры, что влечет за собой взрывоопасность. Во вторых температуры, паровоздушных смесей имеют достаточно высокие температуры и многие другие особенности.

Промышленный холод на нефтегазовых объектах

Аммиачная и пропановая холодильная установка используется при производстве масел для таких целей:

• с целью их депарафинизации;
• для получения различных присадок к ним;
• при алкилировании;
• при обезмасливании гачей и др.

Для этого используются специальные агрегаты, на поверхностях которых происходит непосредственное кипение хладагента. В данных системах используются в основном углеводородные и аммиачные хладагенты, благодаря которым на поверхности испарителя образуются кристаллы парафина, что способствует улучшению качества и снижению температуры застывания.

Депарафинизация масел в нефтяной промышленности

Процесс депарафинизации направлен на увеличение количества удаляемых из нефти парафиновых веществ, в этом смысле усовершенствование холодильных решений позволяет повысить рещзутаты очистки нефти от парфинов. Один из способов депарафинизации проводят в кожухотрубных теплообменниках-кристаллизаторах со скребковыми механизмами, которые при вращении удаляют с поверхности кристаллы парафина, благодаря чему есть возможность нарастать новым, и, таким образом, интенсифицируют процесс, позволяя избавиться от изоляционного парафинового слоя. Известен также способ депарафинизации, основанный на охлаждении масла (маслоохладители) при непосредственном контакте с самоохлаждаемой жидкостью, например, пропаном.

Оборудование для нефтегазовой промышленности часто предполагает создание специальной холодильной установки м аммиаком в качестве хладагента. Для предотвращения попадания паровоздушной смеси с капельками хладагента в компрессор, а также последующего гидроудара и его выхода из строя, применяется маслоотделитель холодильной установки. Маслоотделитель приводит к уменьшению энергозатрат на производство единицы холода, в том числе и на другие компоненты системы охлаждения, а также на емкостное оборудование.

Помимо основного направления, поставки и монтажа холодильного оборудования, наша компания предоставляет еще ряд различных услуг, таких как сервисное, гарантийное и послегарантийное обслуживание, мониторинг систем, а также ремонт и модернизация. Мы предлагаем ряд комплексных решений, для различных отраслей как пищевой промышленности, например, холодильное оборудование для фруктов и овощей и камеры для их хранения, так и более серьезное оборудование, для химических и металлургических промышленностей.

Компания «Холод» занимается проектированием, монтажом и поставкой оборудования для систем промышленного холодоснабжения, благодаря множеству выполненных объектов, мы накопили опыт в различных сферах промышленности, где требуется холод.

источник

Проектирование, подбор, поставка, монтаж холодильного и кондиционирующего оборудования

Основные области применения холодильных установок в нефтегазовой отрасли

Процессы охлаждения газа, а также холодильные машины и установки, обеспечивающие данные процессы являются неотъемлемыми элементами основного технологического производства газовой отрасли. Характерными особенностями холодильного оборудования, применяемого в газовой промышленности, являются: большая единичная производительность; широкое применение газовых приводов компрессоров (газотурбинных или газопоршневых); преимущественное использование аппаратов воздушного охлаждения в качестве конденсаторов хладагента; применение дешевых хладагентов (основные или побочные продукты на данном производстве); высокая степень надежности; достаточно большой ресурс работы и максимальная степень автоматизации.

Основные технологические процессы газовой промышленности, в которых используются системы охлаждения:

– промысловая подготовка газа перед подачей его в магистральный газопровод для транспортировки потребителям. Подготовка газа осуществляется с целью его осушки до требуемого значения точки росы по воде и углеводородам. Данный процесс применяется на установках комплексной подготовки газа газовых и газоконденсатных месторождений. Охлаждение газа осуществляется до температуры 0…–20 0 С.

– охлаждение газа перед подачей его в магистральный газопровод до температур, близких к температуре многолетнемерзлых грунтов. Данный технологический процесс применяется на северных месторождениях, расположенных в зоне вечной мерзлоты, для предотвращения размерзания грунтов. Охлаждение газа осуществляется с помощью станций охлаждения газа до температуры –2…–4 0 С.

– разделение природного и нефтяного газа на компоненты с получением в виде товарной продукции этановой фракции, пропана, бутана и пр. данный процесс реализуется на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) и установках. В зависимости от видов получаемой продукции и степени извлечения целевых компонентов охлаждение газа может осуществляться до –100 0 С.

– сжижение природного газа с целью его последующей транспортировки различными видами транспорта (технология LNG). Сжижение газа осуществляется как на крупных заводах по получению сжиженного природного газа (СПГ), так и на небольших установках, размещенных на газораспределительных станциях (ГРС) и автомобильных газонаполнительных станциях (АГНКС). В зависимости от рабочего давления технологического процесса получения СПГ, охлаждение газа осуществляется до температуры – 162 0 С (температура конденсации метана при атмосферном давлении).

Производство холода на любом заданном температурном уровне осуществляется в системах, реализующих тот или иной холодильный цикл. В настоящее время в низкотемпературных процессах технологических установок газовой промышленности используют следующие технологические схемы:

– с внешним холодильным циклом на базе холодильных машин различного типа. При этом в качестве рабочего тела могут использоваться как однокомпонентные хладагенты (пропан, этан, аммиак и т.д.), так и многокомпонентные, смешанные (смесь углеводородов). Для глубокого охлаждения используются каскадные холодильные циклы.

– с внутренним холодильным циклом, когда используется непосредственное охлаждение технологических потоков путем их дроссельного (изоэнтальпийного) или детандерного (изоэнтропийного) расширения.

– с комбинированным холодильным циклом, когда, к примеру, на начальном этапе охлаждение потока осуществляется с помощью холодильной машины с последующим его дросселированием или детандированием.

Более подробно рассмотрим конструкцию, технические характеристики и особенности эксплуатации холодильных машин парокомпрессионного типа, используемых в различных технологических процессах газовой промышленности.

В газовой промышленности предпочтение отдается хладагентам, которые являются компонентами природного газа и их смесям: пропан, этан, пропан-бутановая смесь и др. Уступая аммиаку в величине теплоты парообразования они являются дешевыми и доступными хладагентами, производство которых из природного газа может быть налажено на технологической площадке.

Основные термодинамические свойства наиболее распространенных хладагентов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Термодинамические характеристики хладагентов.

Формула Молекулярная масса μ, кг/кмоль Нормальная температура кипения t_s, 0 С Критическая температура t_кр, 0 С Критическое давление Р_кр, МПа

Теплота парообра-зования r, кДж/кг

R717 NH₃ 17,03 -33,35 132,4 11,397 1360 R170 C₂H₆ 30 -88,6 32,1 4,872 486,23 R290 C₃H₈ 44,1 -41,97 96,81 4,269 419 R600 C₄H₁₀ 58,1 -0,5 152,8 3,796 387,81

Кроме указанных хладагентов также широко используются аммиак и различные фреоны.

Для систем холодопотребления характерно создание централизованных холодильных станций с испарительным блоком, вынесенным, как правило, за пределы машинного зала, ближе к технологическим объектам производства.

Схема непосредственного охлаждения – более экономичная, но может оказаться непригодной из-за значительных потерь давления во всасывающих магистралях либо из-за несовместимости холодильного агента с технологическим продуктом, охлаждаемым в испарителе. В этом случае целесообразно применение схемы с промежуточным хладоносителем. В качестве хладоносителей в основном используются водные растворы гликолей (например, этиленгликоль и пропиленгликоль).

• 
• 
• 
• 

Основные области применения холодильных установок в нефтегазовой отрасли : Один комментарий

В наше время нельзя не найти не одну отрасль, которая обходилась бы без холодильных установок, будь это мясная, молочная промышленность, спортивные сооружения.

источник

Применение холода в нефтегазовой и химической промышленности

Среди промышленных производств «негастрономического» характера по масштабам использования холода первое место занимают три родственные отрасли — химическая, нефтяная и газовая.

В химической промышленности холод применяется в самым различных производствах: получение связанного азота (азотной кислоты, аммиака, азотных удобрений), этилена, синтетического каучука, пластмасс, фармацевтических и биохимических продуктов. Без охлаждения все эти технологии просто не могли бы существовать.

Назначение холодильных агрегатов в этих производствах — это либо поддержание необходимого температурного режима, задаваемого соответствующей технологией, либо перевод в жидкое или твердое состояние промежуточных или конечных продуктов. Необходимые низкие температуры здесь самые разнообразные. Для примера можно привести температурные уровни отвода тепла при производстве бутилкаучука: -110; -40; -20; 0; +7°С. Мощность холодильных установок при этом может достигать очень больших значений — десятков мегаватт. [Под мощностью в этом случае подразумевается количество выдаваемого установкой холода — холодопроизводительность в единицу времени, а не мощность, затрачиваемая на приводе установки. Считать производительность по потребляемой энергии — то же самое, что оценивать человека не по тому, как он работает, а по тому, сколько он съедает или получает (к сожалению, такой способ оценки еще часто используется и в обыденной жизни, и в технике). ] В нефтяной и газовой отраслях промышленности холод нужен главным образом для того, чтобы выделить из смесей те или другие их компоненты путем вымораживания (из жидкости) или конденсации (из газа).

Примером процесса вымораживания может служить широко применяемая в нефтяной промышленности так называемая «депарафинизация масел» — выделение из них парафина. Подготовка природного газа к транспортированию — пример процесса конденсации. Газ, добываемый из скважин, может содержать воду и тяжелые углеводороды как в жидком, так и в газообразном состоянии, а также механические примеси. В таком виде его, естественно, нельзя пускать в трубопроводы и направлять к потребителю. Вода, соединяясь с углеводородами, образует кристаллогидраты, которые могут забить трубопровод. Другие углеводороды нужно выделять, так как они представляют собой ценное сырье. Очистку газа начиняют с сепарации твердых и жидких примесей. В газе остаются водяной пар и различные углеводороды в газообразном состоянии. Их и удаляют путем низкотемпературной конденсации. Температура охлаждения при этом составляет от -5 до -25°С в зависимости от того, в какие районы поставляется газ. Очевидно, что для холодных районов температура сепарации должна быть ниже; в противном случае «недоделанная» часть сепарации произойдет в самом газопроводе на пути к потребителю.

Интересно, что в большинстве случаев низкотемпературная сепарация газа ведется «на самообслуживании», без специальных холодильных установок. Газ выходит из скважин большей частью под высоким пластовым давлением, превышающим 10 МПа. Поэтому холод можно получить простым его дросселированием, используя принцип Линде. Понижение температуры в дросселе составляет несколько десятков градусов.

Более того, поскольку уже очищенный газ подается по магистральным трубопроводам под высоким давлением, а затем его давление должно быть снижено в газовых сетях потребителей, создается возможность использовать этот перепад давлений для получения холода. При этом энергия не только не затрачивается, а наоборот, может быть получена, если расширение газа вести в турбодетандерах. [О турбодетандерах — детандерах турбинного типа подробно рассказывается в гл. 7. ] На основе использования такого «газового холода» уже проектируются холодильники рядом с крупными потребителями газового топлива — городами, электростанциями и предприятиями.

Можно было бы еще долго перечислять и другие многочисленные направления применения холода — в машиностроении, медицине, радиотехнике, космической технике и научных исследованиях. Поскольку они, как правило, требуют значительно более низких температур, их удобнее описать в гл. 7, посвященной достижениям в криогенной области.

источник

Промышленные технологии, применяющие холод

Холодильная технология пищевых продуктов охватывает сельское хозяйство; перерабатывающую — мясную и молочную промышленность; торговлю; транспорт (автомобильный, железнодорожный и водный); рыбодобывающую и рыбоперерабатывающую с рыбопромысловыми и перерабатывающими базами и судами.

Для осуществления холодильной технологии пищевых продуктов в СССР создана холодильная цепь, звенья которой предназначены для создания необходимых температурно-влажностных режимов для холодильной обработки, хранения, транспортирования и реализации пищевых продуктов.

С целью обеспечения длительного сохранения высокого качества скоропортящихся продуктов холодильные установки должны поддерживать нужный технологии температурный режим среды: для охлаждения до —5°С, замораживания —35 −40°С, хранения продуктов в охлажденном виде 0 −2°С, в замороженном —20 −30°С. Температурный режим транспортных рефрижераторов зависит от вида перевозимых продуктов и предварительного процесса холодильной технологии — их охлаждения или замораживания.

Перерабатывающая промышленность и торговля являются крупными потребителями холода. С помощью холодильной технологии в этих отраслях обрабатывают не менее 50 млн. т различных продуктов животного и растительного происхождения. Потребность в холоде непрерывно возрастает. Именно из-за недостаточного использования искусственного холода в мире теряется в среднем 25—30% произведенных пищевых продуктов.

Развивающейся отраслью промышленности является концентрирование соков, получение сухих порошков из концентрированных соков, а также продуктов с промежуточной влажностью с целью их хранения при обычных температурах, сублимационная сушка.

Холодильная цепь пищевой технологии использует различные холодильные установки: одно- и двухступенчатого сжатия. Для осуществления технологии обработки холодом используют как холодильники, так и различные морозильные аппараты.

В технологических процессах в нефтяной, газовой и химической промышленности применяют искусственный холод в диапазоне умеренных температур (примерно до —100°С).

В нефтяной промышленности искусственное охлаждение используют в технологических процессах, где применяют в основном системы непосредственного кипения холодильного агента в поверхностных аппаратах. Выбор холодильного агента определяется условиями работы предприятий. Чаще всего используют углеводороды, которые имеются в достаточном количестве на данном производстве. Они имеют высокую молекулярную массу, и поэтому возможно применение в холодильной установке центробежных компрессоров.

В газовой промышленности искусственный холод применяют при подготовке газа к транспортированию и при переработке нефтяных и природных газов газоконденсатных месторождений. При этом используют как внешние, так и. внутренние холодильные циклы, в которых холод получают в процессе переработки газа (дросселирование жидкостей или расширение газа), а также комбинированные циклы. Температура транспортируемого газа —5 −25°С, давление 5,5 МПа. Потребность в холоде измеряется десятками тысяч киловатт и требует применения высокопроизводительного турбокомпрессорного оборудования с газовыми или паровыми приводами компрессоров. В холодильных установках используют аппараты воздушного охлаждения, а в качестве хладагента — углеводороды (этан, пропан), которые получают при переработке газов.

Одним из основных процессов, применяемых при переработке газа, является процесс низкомолекулярной конденсации, основанный на различии температур конденсации компонентов, входящих в состав газа. Низкотемпературная конденсация компонентов проходит при разных температурах на одно-, двух- и трехступенчатых температурных уровнях, которые получают в соответствующих холодильных установках.

В химической промышленности (получение этилена, фармацевтических и биохимических препаратов, производство азотное, синтетического каучука, хлора и др.) имеется многообразие систем холодоснабжения с различным типом холодильных машин, начиная с небольших поршневых компрессоров и кончая крупными центробежными агрегатами производительностью в несколько тысяч киловатт. Широко применяют абсорбционные установки, использующие теплоту технологических процессов, либо теплофикационные отборы ТЭЦ.

Азотное производство включает предприятия синтеза аммиака и некоторые производства азотной кислоты. Основная часть холода при производстве аммиака потребляется агрегатом синтеза для конденсации аммиака из азотно-водородно-аммиачной смеси высокого давления при температурах кипения хладагента (—10 −12°С), а также для конденсации аммиака при температурах кипения —30 −34°С. Для производства аммиака применяют теплоиспользующие абсорбционные водоаммиачные машины и аммиачные центробежные компрессорные агрегаты. Для производства этилена используют искусственный холод температурных уровней от 6 до —100°С. При этом применяют системы непосредственного кипения на холодильниках агентах—этилене и пропилене (продуктах данного производства).

Производство синтетического каучука основано на полимеризации непредельных углеводородов — мономеров, для чего требуется искусственный холод на температурном уровне от 7 до —40°С. Вторая стадия технологии получения каучука проводится при —100°С.

Хлор выделяется из газовой смеси в результате фракционной конденсации, где применяют абсорбционные водоаммиачные холодильные установки с температурой кипения —45°С или фреоновые установки с температурным режимом 5, —20, —65°С, оборудованные центробежными компрессорными машинами.

Крупным потребителем холода в химической промышленности является производство химических волокон, изготовленных из различных видов синтетических полимеров. В данной отрасли применяют только системы охлаждения с промежуточным хладоносителем с температурным уровнем 20 −10°С. Потребность в холоде крупных комбинатов достигает 35—58 МВт.

Технологические процессы в производстве химико-фармацевтических препаратов, витаминов и антибиотиков сопровождаются потреблением искусственного холода на температурном уровне — 10 —15°С.

При получении белково-витаминных концентратов путем синтеза смеси жидких парафинов нефти и минеральных солей со специальной культурой дрожжей потребность в холоде весьма значительна: 1 т продуцента в производстве белково-витаминных концентратов выделяет 16 ГДж теплоты, производство лизина — до 54,5 ГДж. При современной мощности заводов потребность в холоде измеряется десятками тысяч киловатт.

Холод применяется при термической обработке сталей, стабилизации и восстановлении размеров деталей, запрессовке для создания неподвижных посадок, для охлаждения ванн анодирования, старения алюминиевых сплавов, осушке сжатого воздуха, гибке труб с замороженной в них водой, в установках кондиционирования воздуха.

Температурные режимы перечисленных холодильных технологий обработки металлов находятся в пределах —30 −120°С. В верхнем интервале можно использовать серийно выпускаемые парокомпрессионные машины двухступенчатого сжатия (до —60°С) и каскадные машины (до —80°С). Возможно снижение температурного уровня до —120°С, если применить смеси холодильных агентов.

источник