Использование водяного пара в нефтегазовой отрасли и проблема его точного регулирования и поддержания постоянной температуры

Использование водяного пара в нефтегазовой отрасли и проблема его точного регулирования и поддержания пост...

Нефтегазовая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая отрасли промышленности традиционно широко используют в своих технологических циклах водяной пар различных параметров давления и температуры.

Водяной пар применяют при тепловых методах добычи залежей тяжелой нефти и природных битумов. К примеру, одним из таких методов является процесс паротепловой обработки призабойных зон скважин (ПТОС) и закачка в пласт пара. Процесс ПТОС заключается в периодической закачке пара в добывающие скважины для разогрева призабойной зоны пласта с целью снижения в ней вязкости нефти и повышения продуктивности скважин. Цикл (нагнетание пара, выдержка, добыча) повторяется несколько раз на протяжении стадии разработки месторождения. С развитием технологии горизонтального бурения в Канаде была разработана технология парогравитационного дренирования с применением пары горизонтальных скважин, более известная в мировой промышленности как SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) или ее вариант, основанный на циклической закачке пара CSS (Cyclic Steam Stimulation).

Также существуют другие эффективные улучшенные технологии, такие как совместное нагнетание пара и растворителя ES-SAGD (Expanding Solvent ES-SAGD), чередование закачки пара и растворителя SAS (Steam Alternating Solvent).

Исторически водяной пар являлся и является сейчас основным техническим решением для подогрева трубопроводов, резервуаров и других объектов нефтяной отрасли. Подогрев прежде всего необходим для предотвращения застывания, отогревания застывших нефтепродуктов, уменьшения вязкости (для уменьшения сопротивления при движении по трубопроводу), при разгрузке, перекачивании, транспортировке и освобождении трубопровода от остатков нефтепродуктов.

Обычно для этих целей используют насыщенный пар давлением 0,3–0,4 МПа и температурой 130–140 оС, обеспечивая нагрев нефтепродукта до 80–100 оС. Положительными сторонами этого решения является большая теплоемкость пара, позволяющая быстро передать нагреваемой среде требуемое количество теплоты. Кроме того, пар легко транспортируем, взрыво- и пожаробезопасен, прост в генерации, его использование не требует дополнительного теплообменного оборудования, расход сравнительно просто регулируется.

На современных нефтеперерабатывающих заводах применение водяного пара в процессе ректификации является эффективным и недорогим способом увеличения глубины переработки нефти. Перегретый водяной пар подают в низ основной ректификационной колонны (секции отпаривания) для увеличения отбора светлых продуктов (бензина) из более тяжелых нефтепродуктов путем снижения парциального давления и температуры перегонки, при этом предотвращается возможность разложения углеводородов. Однако на качество и эффективность процесса ректификации огромное значение оказывает точное поддержание температуры и расхода перегретого пара внутри пределов рабочих параметров работы колонны.
Пар также широко используется и в газовой промышленности в процессах переработки природного газа, например для получения технического водорода при паровой каталитической конверсии углеводородов.

Таким образом, для нефтегазовой отрасли вопрос использования в своих производствах водяного пара с различными параметрами (давление и температура), с точным поддержанием температуры и точным регулированием его расхода в широком диапазоне регулирования, необходимыми для осуществления оптимального технологического процесса, является весьма актуальным. Например, задача поддержания редуцированного охлажденного пара в зоне насыщения при его переменном расходе относится к таким задачам. Исходя в том числе из таких запросов рынка, наша компания и занялась разработкой новой линейки продукции паропреобразовательных клапанов.

Паропреобразовательный клапан представляет собой (в зависимости от исполнения) модульное или блочное БРОУ, РОУ, РУ, где запорный орган совмещен с регулирующим органом, дроссельным устройством, устройством охлаждения пара в одном компактном корпусе. Клапан может содержать от одной до трех регулируемых ступеней дросселирования и несколько нерегулируемых (постоянного сечения) ступеней дросселирования для компенсации больших перепадов давления, снижения шума и вибраций.

Проектирование и изготовление паропреобразовательных клапанов требует индивидуального отношения к каждому изделию. То есть каждый клапан проектируется под конкретные параметры пара и охлаждающей воды, под конкретного заказчика.

Рассмотрим клапан в приведенном разрезе. Регулируемые ступени специальной конструкции изменяют расход и давление, обеспечивают стабильное и точное регулирование в широком диапазоне расходов пара. Нерегулируемые ступени снижают давление и шум. Охлаждающая вода подается через боковой патрубок в центр парового потока. В верхней части находится грузовой узел, который преобразует вращательное движение электропривода в поступательное движение штока. Шток соединен с золотником в верхней части корпуса. Золотник подвижен относительно штока и имеет жесткую связь только в осевом направлении движения штока, то есть вверх-вниз. Золотниковый узел – разгруженного типа. Размеры разгрузочной камеры устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить минимальный момент на электроприводе.

В чем заключаются главные особенности паропреобразовательного клапана?
Во-первых, впрыск охлаждающей воды происходит за счет кинетической энергии рабочего пара, то есть эжекции паром охлаждающей воды. Вспомогательный поток пара имеет более высокую скорость, чем капли воды впрыска. Во-вторых, за счет полноценного использования кинетической и тепловой энергии пара происходит быстрое, не зависящее от расхода (производительности) по острому пару и качественное распыление, смешивание и испарение охлаждающей воды до гомогенного состояния дросселированного и охлажденного пара. Благодаря такой интенсификации процесса значительно уменьшается длина испарительного участка трубопровода, за счет чего обеспечивается компактность данной конструкции.
Основной деталью данного метода охлаждения перегретого пара является специальная насадка. Насадка отличается тем, что она расположена в центре потока перегретого пара и за счет своей конструкции создает защитную оболочку или рубашку из перегретого пара для охлаждающей воды, тем самым предотвращая соприкосновение холодной воды с горячими стенками трубопровода. Благодаря этому исключается появление преждевременной усталости материала за счет образования значительных термических напряжений в стенке трубопровода при тепловых ударах, а также исключается эрозионное действие неиспарившихся капель на расположенные далее за охладительным участком элементы трубопровода и оборудование. Пар на распыл берется из основного потока пара непосредственно после запорно-регулирующего органа.

Таким образом, в настоящее время кроме обеспечения нужд энергетики, металлургии, химической отрасли, пищевой промышленности наша компания готова к сотрудничеству с предприятиями и нефтегазовой отрасли. Данное сотрудничество может проходить, в частности, в рамках программы импортозамещения аналогичных паропреобразовательных клапанов модульных или блочных БРОУ, РОУ, РУ зарубежных производителей, таких как HORA Holter Regelarmaturen GmbH & Co. KG, ARCA Regler GmbH, MAGWEN Valves GmbH, Welland & Tuxhorn AG, SAMSON AG, Armacon GmbH, Fisher Controls International LLC (Emerson) и др.

Константин Васильевич Мамаев,
к. т. н., технический директор
ЗАО «Редукционно-охладительные установки» (ЗАО «РОУ»)

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 3 (45) 2018
Материалы других разделов по тегу паропреобразовательный клапан

Статьи по тегу паропреобразовательный клапан

  • Паровые системы, ООО. Гилепп П.А. Комбинированные клапаны для пара. Современная классика Паровые системы, ООО. Гилепп П.А. Комбинированные клапаны


    Существует серия клапанов для пара, называемых комбинированные регулирующие клапаны, к которым относятся регулирующие клапаны с пневматическим или электрическим приводом, а также автономные редукционные клапаны. Напомним, что речь идет об автоматичес...
вернуться наверх

следующий материал

Голосование
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 30 Стандартизация 35 Газ.Нефть.Технологии УФА 14 ЗАО РОУ 14 Вестник арматуростроителя 51 НПО Регулятор 12 Тулаэлектропривод 28 импортозамещение 25 видеорепортаж 35 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 97 Северный поток 10 Теплоснабжение 22 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 18 Инвестиции 49 Запорная арматура 58 Сертификация 74 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 22 Запорно-регулирующая арматура 30 Транснефть 109 Красный Котельщик 10 Патенты 11 Импортозамещение 138 Газпром 195 Награды 21 Аудиты 15 Шаровые краны 102 Клапаны 57 Трубы 51 Новинки и разработки 100 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 72 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 40 Обучение и кадры 16 Автоматизация 34 Локализация 28 НИОКР 36 Теплоэнергетика 12 Инновации 38 Международное сотрудничество 82 СПГ 35 Приводы 40 Нефтегаз 38 Новинки 63 посещение предприятий 12 КТОК 27 Нефть и газ 112 Экология 15 Насосное оборудование 52 Сила Сибири 22 РАВВ 13 ТЭЦ 18 Армалит 31 ЧТПЗ 90 АДЛ 59 ТЭКО-ФИЛЬТР 27 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 11 РТМТ 32 РЭП Холдинг 15 ГОСТ 14 ОМЗ 22 Сплав 22 Белэнергомаш-БЗЭМ 14 АЭМ-технологии 18 Роснефть 49 Темпер 24 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 24 АУМА 38 Ижнефтемаш 18 Ивано-Франковский арматурный завод 16 «АДЛ» 34 Трубная металлургическая компания 38 МК Сплав 108 Новомет 10 Завод Трубодеталь 21 АЭС 47 задвижки 14 ОМЗ-Спецсталь 13 ДС Контролз 20 ARMTORG 12 выставка 152 Москва 29 МашСталь 12 арматура 32 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 11 трубопроводная арматура 567 Danfoss 122 клапан 11 БКЗ 40 Барнаульский котельный завод 39 литье 22 Судостроение 13 Astin BGM Group 12 Астин 10 ЦНИИТМАШ 16 нефть 43 Данфосс 145 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 35 Задвижки 31 Camozzi 14 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 45 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 БРОЕН 11 Итоги года 32 Росатом 90 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 ОЗНА 13 Завод Водоприбор 11 запорная арматура 21 Константа-2 10 ООО Паровые системы 13 Россия 33 Уралхиммаш 18 Индия 10 Emerson 45 Пензтяжпромарматура 25 AUMA 24 «РусГидро» 10 «Конар» 15 ООО «Приводы АУМА» 42 Корпорация «Сплав» 24 ООО "Темпер" 15 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 80 «Трубодеталь» 15 «Армалит» 22 НПО "Регулятор" 14 водоснабжение 26 Hawle 23 Татнефть 11 ТМК 52 Гусар 33 Metso 17 ПОЛИПЛАСТИК 25 ТермоБрест 48 Росстандарт 18 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 35 Курганская область 33 ООО «РТМТ» 25 «ПРИВОДЫ АУМА» 22 Энергомашкомплект 13 модернизация 58 Арматурный Завод 10 ВМЗ 32 Росводоканал 15 Первоуральский новотрубный завод 15 Трубодеталь 14 НОВАТЭК 20 LD 36 НПО ГАКС Армсервис 13 Благовещенский арматурный завод 18 Водоприбор 15 ФРП 11 АЭМ - технологии 13 Петрозаводскмаш 16 США 12 рынок 14 Транснефть – Диаскан 15 ПромАрм 24 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 12 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 27 ГУП ТЭК СПб 18 ПТПА 21 ПРИВОДЫ АУМА 33 электроприводы 75 Курган 26 Тюмень 15 теплообменник 10 Дайджест арматуростроителя 136 СПД БИРС 11 промышленность 14 предохранительные клапаны 15 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 дисковые затворы 10 газовое оборудование 11 Самараволгомаш 10 Курганский арматурный завод 16 НПП ТЭК 13 Силовые машины 24 форум 24 VALTEC 39 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 21 ММК 25 Северсталь 19 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 44 Armtorg 49 сильфонные компенсаторы 13 GRUNDFOS 24 ГРУНДФОС 22 Авангард 11 Арматуростроитель года 18 ARMATURY Group 10 Иран 11 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 34 машиностроение 41 итоги 28 КОНАР 25 фитинги 12 конкурс 38 ГАКС-АРМСЕРВИС 29 производство 30 ИФАЗ 20 HEAT&POWER 19 Ижорские заводы 18 Астима 12 СИБУР 45 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 14 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 74 юбилей 24 обзор 12 ПКТБА 14 испытания арматуры 13 ПНТЗ 11 РОУ 11 Редукционно-охладительные установки 18 регулирующие клапаны 21 Турция 15 банкротство 14 аудит 31 ЧелябинскСпецГражданСтрой 24 экспорт 17 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 Хавле 13 литейное производство 43 оборудование 23 рейтинг 18 Арзамасский приборостроительный завод 19 РАСКО 23 НПФ РАСКО 29 обучение 23 KSB Group 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 28 аккредитация 13 атомная промышленность 10 Temper 10 НТА-Пром 14 газовая отрасль 17 Петербургский Международный Газовый Форум 25 Белэнергомаш 22 ГК Авангард 10 Старооскольский арматурный завод 17 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 11 МЗТА 12 конференция 79 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 19 ЗАО "ДС КОНТРОЛЗ" 10 Эмерсон 20 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 30 Уплотнения 10 Метран 11 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 16 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 47 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 14 Новое производство 22 Valve World Expo 24 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 поставка арматуры для АЭС 11 АЛНАС 11 РИМЕРА 11 Valve World Expo - 2016 10 Этерно 12 Владимир Путин 11 расширение ассортимента 15 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 качество 12 новинка 41 Объединенная металлургическая компания 45 Выксунский металлургический завод 17 стенд 13 WorldSkills Russia 11 PCVExpo 24 Криоген-Экспо 13 нефтегазовый комплекс 10 судовая арматура 13 история арматуростроения 12 автоматизация 14 локализация 15 HERZ 12 Группа ГМС 16 контрафакт 12 магистральный нефтепровод 13 конкурс проектов 12 Газпром нефть 12 новое оборудование 18 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 42 трубопроводная арматура для АЭС 14 поставка 40 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 51 развитие производства 17 строительство газопровода 20 расширение линейки 18 производство трубопроводной арматуры 15 фланцы 11 Интергазсерт 11 семинары 21 САЗ Авангард 16 Курганхиммаш 19 Экспоцентр 11 насосные агрегаты 16 трубопроводы 25 Эго Инжиниринг 21 Группа ЧТПЗ 97 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 22 Атоммаш 11 Сибэнергомаш-БКЗ 10 Уфа 10 rotork 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 16 насосы 20 соглашение 13 Металлообработка 15 технический семинар 16 котлы 14 ТВЭЛ 10 Минпромторг РФ 18 трубная продукция 34 Энергетика 10 испытания 12 поставки оборудования 11 поставка оборудования 93 патент 12 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 20 инжиниринг 12 новинки 17 криогенная арматура 16 Группа ПОЛИПЛАСТИК 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 16 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 30 ВАРК 16 Сибдальвостокгаз 11 обучение сотрудников 19 система менеджмента качества 16 атомная отрасль 31 нефтяная отрасль 16 российское производство 75 арматуростроение 46 котельное оборудование 20 технологии 10 Выставка 11 Атомная энергетика 17 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 24 медиагруппа Armtorg 53 международная выставка 25 мировое арматуростроение 25 БИРС Арматура 20 АО "Атомэнергомаш" 10 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 24 награда 18 деловая встреча 11 ЭЛЕМЕР 12 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 11 участие в выставках 42 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 36 компания АДЛ 22 НПО «Регулятор» 12 ПАО «Газпром» 14 Бирс 12 СП "ТермоБрест" ООО 19 награждение 15 Нефтегаз-2018 10 Sandvik Coromant 10 поздравление 22 праздник 11 Lady арматуростроения 13 российское арматуростроение 53 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 19 делегация 16 трубное производство 11 YDF Valves 13 международные стандарты 10 новые разработки 84 водный форум 12 запорно-регулирующая арматура 14 Заводы трубопроводной арматуры 23 PCVExpo 2018 12 интервью с выставки 39 Повышение производительности труда 12 видеорепортаж с производства 36 выставки 12 сертификация 10 ЛГ Автоматика 17 интервью с дирекцией 26 видеорепортаж с производственной площадки 13 Белэнергомаш – БЗЭМ 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 26 участие в выставке 87 Aquatherm Moscow 2019 22 ПМГФ - 2018 17 видеообзор 12 Легенды арматуростроения 10 ЭКВАТЭК 2018 13 трубная промышленность 26 участие в форуме 20 Hartmann 10 цифровизация 10 Материалы конференции «Внутренняя стандартизация конечных потребителей трубопроводной арматуры. Новые разработки в отрасли арматуростроения» 12 Конкурс 10 Ассоциация "Сибдальвостокгаз" 10