Сравнительный анализ технологических решений по рекуперации углеводородов из состава газовых выбросов при осуществлении перевалки светлых нефтепродуктов
«Угольная» - классический вариант технологии углеродно-вакуумной адсорбции (весь процесс очистки осуществляется в одну ступень).
«Комбинированная» - технологическое решение, сочетающее в себе применение нескольких принципов рекуперации углеводородов, осуществляющих свое воздействие на паро-газовую смесь (далее ПГС) последовательно. В данном случае рассматривается комбинация, состоящая из следующих ступеней:
- Ступень основной очисти конденсационно-абсорбционного типа (низкотемпературная конденсация с абсорбцией первичным рекуператом);
- Ступень доочистки с использованием углеродно-вакуумной адсорбции.
Современная техника для рекуперации углеводородов предлагает использование 6-ти основных технологических принципов и различных их комбинаций. Именно ограниченность монорешений привела к тому, что компании, стремящиеся к получению стабильного результата от производимого оборудования перешли к различным комбинациям соответствующих технологий, обеспечивая тем самым стабильное качество.
| № | Характеристика / Oсобенность | «Угольная» установка | «Комбинированная» установка |
|---|---|---|---|
| 1 | Энергопотребление | Основными потребителями электроэнергии являются вакуумные и жидкостные насосы. Вакуумные насосы обеспечивают процесс десорбции углеводородов из активированного угля. Жидкостные насосы обеспечивают подвод и отвод абсорбента. | Основным потребителем электроэнергии является холодильное оборудование для которого характерны высокие значения установочной мощности при том, что фактическое энергопотребление отличается в 2-4 раза в меньшую сторону. |
| Общий баланс по потребляемой электроэнергии примерно равен. При этом существует некоторая разница в структуре потребления энергии: «угольная» установка потребляет примерно равное значение энергии на протяжении всего года, в то время как «комбинированная» имеет характерный рост энергопотребления в летний период времени и снижение фактически до «0» в зимний период времени. | |||
| 2 | Габаритные размеры | Анализ реализованных проектов демонстрирует схожесть массо-габаритных характеристик. | |
| 3 | Сложность | Наличие вакуумных систем требует определенных навыков у персонала. | Наличие вакуумных систем требует определенных навыков у персонала. Наличие холодильного оборудование требует привлечения соответствующих специалистов или сервисной службы поставщика. |
| 4 | Потребность в подведении дополнительных ресурсов | Каждая из указанных технологий для повышения уровня безопасности рекомендует использование питания инертным газом (азотом) который используется для предупреждения возгорания адсорберов и для осуществления ряда технологических операций при работе вакуумных насосов. Управляемая арматура могут быть с электрическим или пневматическим приводом. | |
| 5 | Расходный материал – активированный уголь |
Количество активированного угля в 5-10 раз больше чем в комбинированной. Уголь находится под воздействием комплекса отрицательных факторов, таких как:
|
Количество сорбента (активированного угля) в 5-10 раз меньше «угольной». На уголь подается ПГС, прошедшая предварительную очистку на 1-й ступени, что сводит к минимуму воздействие комплекса отрицательных факторов. Реальный срок службы сорбента в несколько раз выше, а стоимость осуществления разовой закупки в 5-10 раз меньше. |
| 6 | Расходный материал – фреон (хладагент) | Отсутствует. | Холодильный контур современной холодильной машины выполняется герметичным с использованием герметичного оборудования и герметичных компрессоров (в герметичных компрессорах электродвигатель находится в одном корпусе с самим компрессором и охлаждается рабочим в-вом, фреоном, благодаря данной компоновке полностью отсутствуют потери хладагента через уплотнения вала, которые отсутствуют как класс). Нормы потери хладагента при осуществлении сервисных процедур составляют 0,5…0,1 % в год в зависимости от модели установки. В качестве хладагента используется современный фреон R507, разрешенный к применению во всем мире и не оказывающий влияния ни на озоновый слой ни на глобальное потепление, в-во является взрывобезопасным, не токсичным, инертным по отношению к основным видам металлов и уплотняющих материалов. |
| 7 | Расходные материалы – уплотнения, смазки, теплоносители | В зависимости от типа и производительности установки в составе каждой из них присутствуют заменяемые уплотнения и смазочные материалы, теплоносители. | |
| 8 | Замена активированного угля | Технологически-сложная операция, связанная с прекращением работы всего комплекса оборудования и в зависимости от размера установки занимает от 5 дней до 2-х месяцев. Налив нефтепродуктов не осуществляется все время замены сорбента. При осуществлении процедуры замены необходимо иметь возможность разместить в зоне УРП сорбент в 2-м объеме (старый и новый), принять меры по защите акватории от попадания сорбента в воду. | Конструкция установки такова, что она может продолжить осуществлять рекуперацию на 1-й ступени рекуперации то время, которое необходимо на замену сорбента. При этом эффективность рекуперации снизится на 10-20%. Время замены сорбента существенно меньше из-за меньшего объема самого сорбента в 5-10 раз. |
| 9 | Происхождение активированного угля | Основными производителями активированного угля для установок рекуперации углеводородов является ряд компаний из Европы, Азии. Для рекуперационных углей характерны характеристики, отражающие не только сорбционную способность сорбента, но и возможность его отдавать сорбированные вещества при осуществлении вакуумирования и частичной продувки сорбента в процессе десорбции. Некоторое время назад на Российском рынке начали появляться отечественные сорбенты, однако все их производители описывают свойства сорбента в соответствии с ГОСТ 57658-2017 (УГОЛЬ АКТИВИРОВАННЫЙ ДЛЯ РЕКУПЕРАЦИИ ЛЕТУЧИХ ПАРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ), а данный нормативный документ вообще не рассматривает вопрос десорбции углеводородов в ранее-обозначенных условиях, особенно тяжелых их составляющих и аморфных в-в (Эта характеристика важнее способности сорбировать вещества!!! Иначе уголь становится одноразовым!). В настоящий момент отсутствуют подтвержденные характеристики отечественных сорбентов, а следовательно могут рассматриваться только сорбенты иностранного производства из дружественных стран или условия, при которых нагрузка на сорбент в части отрицательных факторов будет минимальной. | |
| 10 | Безопасность | Процесс адсорбции на активированном угле характеризуется выделением теплоты, соответствующей переходу вещества из газообразного состояния в жидкое. При этом сам уголь является качественным теплоизолятором по причине низкой насыпной плотности и внутренней структуре гранул. Единственным способом отвода теплоты процесса являются неконденсируемые газы в составе ПГС – чем больше неконденсируемых газов, тем большее количество теплоты может быть отведено от активированного угля. | |
| Высокие концентрации углеводородов могут служить причиной перегрева и самовозгорания сорбента. Контроль температуры в адсорберах, на выходе из адсорбера или в нескольких точках – не информативны, т.к. отражают «среднюю температуру по больнице» и не учитывают факт локального спекания угля в конкретной зоне и локальный рост температуры. Системы управления установками рекуперации должны обязательно комплектоваться системами, позволяющими отследить первые следы появления в составе ПГС характерных следов процессов тления сорбента, иметь возможность заполнения аппаратов инертными газами. | Содержание углеводородов к неконденсируемым газам в составе ПГС в 5-10 раз меньше, что сводит к минимуму риск возникновения возгорания вследствие перегрева. При этом наличие систем безопасности не отменяется. | ||
| 11 | Подведение и отведение абсорбента | Для обеспечения процесса десорбции необходимо обеспечить подведение и отведение абсорбента (нефтепродукта), обеспечить прокладку соответствующих трубопроводов относительно-большого диаметра (расходы на эти трубопроводы, как правило не учитываются в стоимости установки рекуперации, хотя комбинированная установка не требует прокладки данной пары трубопроводов). В некоторых случаях недопустимо попадание одних компонентов в состав абсорбента, т.к. они могут оказать влияние на товарные свойства используемого абсорбента. | Процесс десорбции осуществляется с использованием холодильного оборудования, потребность в абсорбенте отсутствует. Рекуперат, как правило, отводится трубопроводом наименьшего сечения из разрешенных на объекте. |
| 12 | Образование отходов и их утилизация | Отработанный уголь является отходом с классом опасности от 4-го до 2-го, в зависимости от того, пары какого вещества им сорбировались. Так, например, при сорбции паров нефти, нафты, ГКС, БГС, прочих составов не критичных к умеренному содержанию серы , отработанный уголь начинает стремиться к 2-му классу опасности, требующему дополнительных расходов на утилизацию. | |
| Количество отходов в 5-10 раз больше. | Количество отходов в 5-10 раз меньше. | ||
| 13 | Учёт рекуперата | Весь уловленный продукт (рекуперат) возвращается обратно в растворенном в абсорбенте виде. Большая часть существующих систем учета не в состоянии адекватно оценить количество возвращенного продукта, т.к. оно очень близко к погрешности приборов измерения. | Весь уловленный продукт (рекуперат) возвращается обратно в явном виде (рекуперат без сорбента) с возможностью точного учета полученного продукта. |
Дополнительно!
На территории РФ в настоящий момент реализовано множество установок рекуперации, работающих с использованием разных технологических принципов. Примерно 50% из них построены по «угольной» технологии компаниями, которые схватились за реализацию соответствующих проектов на фоне кажущейся простоты «угольной» технологии и поддерживающих данную глупость иностранных производителей угля и компонентов соответствующих систем. Цена и глупость традиционно сыграли свою роль, определив количество соответствующих установок. При этом для угольных установок имеется целевая ниша потенциальных потребителей, где данное решение окажется действительно эффективным. При кажущейся значительной величине в 50% от всего объема реализации стоит понимать, что 99% этих установок не работают вообще или так как надо в редких случаях (об этом подробнее в приложении – статья «Программа реконструкции «Угольных» УРП»).
В качестве простого теста на работоспособность любой УРП становится вопрос: «Сколько рекуперата (т.е. возвращенного продукта) учтено в рамках любого предприятия?». Установка рекуперации должна давать рекуперат и его отсутствие свидетельствует о том, что что-то работает с отклонением от заданных показателей.
Материал подготовлен ведущими специалистами ООО «Газспецтехника»:
Генеральным директором - С.А. Королёвым
Руководителем технологического отдела - И.Н. Булавиным