Транспортировка паров углеводородов при решении задачи их рекуперации

❶ Необходимость транспортировки

Рассмотрим вопрос зачем необходимо куда-либо транспортировать углеводородные пары, выделяющиеся при хранении и перевалке нефтепродуктов. Ответ на этот вопрос можно разделить на два пункта:

• обеспечение безопасных условий проведения технологического процесса, так и возможность проведение самого процесса без блокировки системами газового контроля (наиболее наглядные примеры: ликвидация загазованности в зоне проведения операций при заправке автотранспорта, наливе нефтепродуктов в автомобильные и железнодорожные цистерны, наливе нефтепродуктов в танкеры);
• обеспечение возможности рекуперации углеводородных паров или их безопасного рассеивания в атмосфере.

Когда речь заходит о выборе Установки рекуперации паров (далее УРП), самый первый вопрос касается эффективности этой установки, что, бесспорно, является ее наиглавнейшей характеристикой. Грамотный выбор технологии очистки, а также правильный подбор оборудования в целом гарантируют высокую эффективность. Осталось только «донести» парогазовую смесь (в дальнейшем ПГС) (паровоздушная смесь- частный случай) до УРП, а дальше – дело техники. И здесь кроится серьезная проблема, настолько же очевидная, насколько она первоначально незаметная. Как «донести» те самые пары до УРП? На первый взгляд ответ очевидный – вытесняемая из передвижных емкостей или стационарных резервуаров ПГС обладает избыточным давлением, значит она сама себя «донесет» до УРП. Да, мысль здравая. Но для этого надо расположить УРП в непосредственной близости от источника. Зачастую это сделать невозможно, так как источник ПГС — это не просто локальная точка. Например, расстояние между крайними горловинами цистерн при галерейном наливе в железнодорожные в ж/д цистерны может превышать 300 метров, или несколько резервуаров, объединенных общей газоуравнительной линией. В любом случае, давление срабатывания дыхательного клапана того же резервуара – 1600-1800 Па – может быть меньше, чем суммарное сопротивление газоотводящей линии и, собственно, самой УРП. В практике ООО «Газспецтехника» был случай, когда генпроектировщик оценивал суммарное сопротивление трубопровода отвода ПГС от эстакады галерейного налива в 6000 Па и надо отдать должное специалистам данной организации, что они ответственно отнеслись к данному вопросу и внимательно его рассмотрели. На другом объекте, при наливе в морские танкеры, фактическое сопротивление газового тракта превысило 30 000 Па (сопротивление установки около 1 000 Па) при том, что проектное решение предполагало движение ПГС без использования какого-либо оборудования для его преодоления.

❷ Техническая возможность транспортировки паровоздушной смеси

Если подходить к вопросу разработки решений по транспортировке паров, то это надо делать комплексно, учитывая все нюансы процесса. А их немало. Прежде всего, надо позаботиться о том, чтобы агрегат по транспортировке паров создавал достаточный напор для преодоления сопротивления трубопровода. Но после этого вопросов меньше не становится. Надо понимать, что паровоздушная смесь это многокомпонентный состав газов, который меняется в зависимости от хранимого и переваливаемого продукта, времени года и суток, цикла технологической операции. Что в нем могут быть конденсируемые и неконденсируемые газы. А также часто присутствуют механические примеси различного агрегатного состояния и фракционного состава. Другими словами, мы имеем дело со средой характеристики, которой: температура, расход, давление, плотность и прочие характеристики которой могут меняться в очень широком диапазоне. Не стоит забывать о различных категориях взрывоопасности перемещаемых смесей и их коррозионной активности. Можно предположить, что у опытных специалистов всплывут в сознании дополнительные параметры, которые не были перечислены.

Возникает вопрос, есть ли решение столь масштабных задач. Можно ли реализовать транспортировку ПГС с изменяющимся расходом, температурой, компонентным составом, механическими примесями и т.д.? Да, можно. Компания ООО «Газспецтехника» для этих целей предлагает свою собственную разработку, которая называется «Блок побудителя расхода» (в дальнейшем, для удобства, БПР). Несмотря на достаточно объемный перечень задач, которые необходимо решать при помощи БПР, ООО «Газспецтехника» при его подборе предлагает решение из уже разработанной линейки оборудования. Иными словами, компания ООО «Газспецтехника» способна предложить базовый вариант БПР под любые задачи, связанные с транспортировкой паровоздушной смеси.

Несмотря на гигантское разнообразие проблем, которые требуется буквально преодолеть при транспортировке ПГС, подбор БПР производства ООО «Газспецтехника» возможно осуществить для любой из них. Прежде всего, при выборе решения, необходимо определиться с требуемыми напорными характеристиками БПР. И здесь проектировщик должен учитывать не только характеристики газотранспортной системы, которую надо «продавить», но и сопротивление УРП, чья доля в общем сопротивлении не намного меньше, а бывает и больше сопротивление подводящего трубопровода. Важно знать, понимать и контролировать сопротивления элементов установок, которые могут меняться за время эксплуатации оборудования (адсорберы, фильтры), уметь прогнозировать динамику изменений и принимать адекватные технические решения.

Диапазон изменения расхода и перепад давления, который необходимо обеспечить с использованием БПР или иного тяго-дутьевого механизма, это индивидуальная расчетная характеристика для каждого конкретного объекта!!!

В настоящий момент типовые решения по транспортировке паров ООО «Газспецтехника» представлены тремя группами:

После того, как мы определились с напорной характеристикой, следует задаться производительностью БПР, а точней диапазоном изменения объемного расхода. От минимума до максимума.

Решения компании ООО «Газспецтехника» достаточно разнообразные, чтобы удовлетворить любые потребности по требуемой производительности транспортируемых газов: начиная с минимального – 50-100 м³/ч, и до значительных 15 000 м3/ч. В зависимости от потребного расхода глубины регулирования производительности, требуемого напора применяются следующие способы регулирования производительности и получения требуемого объёмного расхода: байпасированиее части ПГС через тяго-дутьевое устройство, частотное регулирование, параллельное подключение тяго-дутьевых устройств, а также одновременное использование части или всех перечисленных методов. При этом уделяется особое внимание возможности глубокого регулирования объемной подачи БПР, т.к. избыток производительности при малом объеме поступающей жидкости в резервуар или танк может приводить к снижению давления в объеме хранилища до значений ниже атмосферного, что в свою очередь приводит к выкипанию дополнительного объема углеводородов, или «схлопыванию» конструкции резервуара!

Все энергопотребляющее оборудование, входящее в состав БПР, применяется во взрывозащищенном исполнении. Данное исполнение, обязательно подтвержденное документально, позволяет не только работать во взрывоопасной среде, но и перекачивать упомянутые взрывоопасные среды. А специальные сертифицированные устройства обогрева узлов БПР позволяют эксплуатировать их в любых климатических условиях.

❸ Расположение БПР

Имеет ли значение, где расположен БПР? – Да, оно огромно. Для ряда технологических решений от этого зависит работоспособность самой УРП. Приведу несколько примеров:

Процесс роботы БПР характеризуется нагревом перемещаемого газа и чем ниже давление всасывания БПР по отношению к давлению нагнетания, тем выше температура газа на выходе из БПР, особенно если давление всасывания становится ниже атмосферного. В своей практике мы сталкивались ростом температуры ПГС на 10…30⁰С и более, что является критичным, для работы УРП, так как может мешать конденсации если УРП конденсационного типа, адсорбции – провоцируя перегрев адсорбента, абсорбции – ухудшая характеристику абсорбции.

Другой пример отражает бездумное подражательство некоторых отечественных «производителей» УРП, копирующих положение воздуходувки за адсорберами в «угольных» УРП и при этом не учитывающих существенное изменение рабочей сорбционной способности сорбентов, необходимости корректировки объема заправки сорбента – последствия хорошо известны всем интересующимся проблемами рекуперации паров нефтепродуктов.

Обращу особое внимание на тот факт, что большая часть производителей наливного оборудования для эстакад тактового налива, относящихся к мировым лидерам, предлагают устройства аналогичные БПР от Газспецтехники, в виде опций, входящих в состав устройств налива!

Идеальное место расположения БПР – максимальная близость к источнику паров!

❹ Экономическое обоснование

С техникой закончили, остается еще один очень интересный вопрос. Естественно это вопрос цены. Возможно, с него и нужно было начинать, так как очень часто именно цена определяет решение. Как и все оборудование БПР тоже имеет свою стоимость. Иногда приходится слышать рекомендации – «в состав УРП включить вентилятор паров». Результатом исполнения данного пункта становится очередной «памятник». В нормальных условиях данный «вентилятор» является комплексом оборудования, который в состоянии обеспечить транспортировку паров безопасно и эффективно, оборудованный множеством датчиков, запорной и регулирующей арматурой, огнепреградителями и фильтрами, системами дренажа и обогрева, системой управления.

Стоимость БПР может составлять до 5-10% от стоимости УРП. Вряд ли кто-то не согласится, что цена оправдана. Если же это не кажется убедительным аргументом, то представьте, что все оборудование, стоимостью в несколько десятков, а иногда и сотен миллионов рублей окажется просто металлоломом, или памятником. Кому как нравится. Это ли не повод задуматься о необходимости использования специальных машин по транспортировке ПГС.

❺ Примеры объектов

Чтобы не быть голословным, необходимо привести некоторые примеры успешно внедренных решений, в которых применялись БПР. Естественно без указания конечных заказчиков.

Первый пример, это реализация УРП на одном из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов на Нижней Волге. Задача была эвакуировать пары на УРП от железнодорожной эстакады галерейного налива. При этом герметичность стояков налива была достаточно условная (традиционные устройства верхнего налива производства Российской компании), а протяженность отводящего трубопровода составляла порядка нескольких сотен метров. Эффективность работы УРП была бы невозможна, если паровоздушная смесь не была бы подведена к установке БПР.

На другом предприятии в г. Рязани, на установке тактового налива железнодородных вагонов (система значительно более герметична, нежели галерейный налив) пары нефтепродуктов не поступают на УРП адсорбционного типа вообще, или проходят через адсорберы в минимальном количестве. Подтверждением данного факта является полное отсутствие рекуперата (уловленного продукта) в емкости с абсорбентом паров десорбции – вместо того, что бы в данной емкости обеспечивался постоянный прирост уровня углеводородного продукта, его туда только добавляют из резервуарного парка. На вопрос – «Сколько у Вас рекуперата?», традиционно, т.к. эта проблема повсеместна, отвечают – «А как он выглядит? Наша рекуперация не дает рекуперат.».

Ярчайшем примером необходимости и обоснованности применения БПР является УРП в одном из портов Черного моря. Задача была отвести пары на установку рекуперации от танкера при его наливе светлыми нефтепродуктами. Суммарная протяженность трубопроводов паров составила несколько километров. В этом случае положительным примером является не только применение БПР из-за большой протяженности парового тракта, но и ввиду использования дополнительно фильтра на входе с возможность работать всей системы при относительно большим сопротивлением этого фильтра. Стоит отметить, что если бы налив танкера производился без отвода паров и их последующей рекуперации, то периодически срабатывающая система контроля загазованности на причалах не позволяла бы вести непрерывный налив. А надо сказать, что простой судна в порту влетает в копеечку. Здесь необходимо особенно подчеркнуть, что в случае отсутствия агрегата по транспортировке паров (БПР), бесполезными бы оказались не только затраты на УРП, но и появились дополнительные, и не малые, расходы на пребывание судна в порту. Необходимость в системе эвакуации ПГС в этом случае абсолютно непоколебима.

Полной противоположностью Черноморского объекта является одна из крупнейших УРП «угольного» типа в РФ, установленная около 10 лет назад на Дальнем Востоке. Нежелание Заказчика и проектной организации видеть проблематику привело к тому, что все это время оборудование присутствует на объекте в качестве большого и красивого музейного экспоната. Самое главное, что и сейчас, когда всем понятно, что без БПР УРП работать не будет, принимаются поверхностные решения, результаты которых, скорее всего, будут более серьезны, нежели неработающая УРП.

Заключение

Примеров успешного применения БПР множество, всех их перечислять нет нужды, так же как и объектов на которых «забыли» о том, что газ не может «чудесным образом» попасть из точки А в точку Б, в разы больше. Главное, на что необходимо обратить особое внимание, так это то, что всегда надо задаваться вопросом: «А полностью ли решена задача при проектировании УРП? Решена ли задача по транспортировке паров?».