ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 86
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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.
- 1 2 3
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, 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.
Сурет 4-Құбырдың тікелей электроқыздырғышы
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.
Сурет 5-аралық жылу станция
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 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.