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

  • ООО Паровые системы, Гилепп П.А. Комбинированные клапаны для пара. Современная классика ООО Паровые системы, 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...
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 30 Стандартизация 28 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 41 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 22 видеорепортаж 27 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 92 Северный поток 10 Теплоснабжение 16 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 38 Сертификация 66 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 23 Транснефть 103 Импортозамещение 133 Газпром 192 Аудиты 15 Шаровые краны 88 Клапаны 43 Трубы 50 Новинки и разработки 96 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 57 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 23 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 38 Международное сотрудничество 78 СПГ 34 Приводы 34 Нефтегаз 37 Новинки 62 посещение предприятий 10 КТОК 26 Нефть и газ 112 Экология 11 Насосное оборудование 37 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 82 АДЛ 50 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 14 ГОСТ 13 ОМЗ 20 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 49 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 17 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 31 Трубная металлургическая компания 30 МК Сплав 97 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 задвижки 10 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 выставка 141 Москва 29 МашСталь 11 арматура 28 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 453 Danfoss 96 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 28 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 15 нефть 43 Данфосс 120 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 88 Атомэнергомаш 60 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 15 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 38 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 20 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 34 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 16 Hawle 20 Татнефть 11 ТМК 48 Гусар 31 Metso 16 ПОЛИПЛАСТИК 24 ТермоБрест 39 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 31 Курганская область 31 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 44 ВМЗ 29 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 20 LD 25 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 Водоприбор 10 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 14 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 23 электроприводы 64 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 11 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 16 ММК 20 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 ПАО Татнефть 10 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 18 ГРУНДФОС 17 Авангард 10 Иран 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 32 машиностроение 37 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 35 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 29 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 16 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 43 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 67 юбилей 19 обзор 10 ПКТБА 13 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 12 регулирующие клапаны 19 Турция 15 банкротство 10 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 15 Арзамасский приборостроительный завод 13 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 15 Петербургский Международный Газовый Форум 24 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 13 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 67 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 12 Эмерсон 15 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 29 Метран 10 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 34 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 13 Новое производство 21 Valve World Expo 10 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 поставка арматуры для АЭС 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 11 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 38 Выксунский металлургический завод 14 стенд 13 WorldSkills Russia 10 PCVExpo 21 Криоген-Экспо 12 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 12 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 14 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 27 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 35 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 развитие производства 11 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 13 Экспоцентр 10 трубопроводы 21 Эго Инжиниринг 18 Группа ЧТПЗ 82 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 премия 10 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 17 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 обновление 11 насосы 18 соглашение 13 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 14 поставка оборудования 53 ПНФ ЛГ автоматика 14 открытие производства 10 инжиниринг 10 криогенная арматура 15 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 11 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 25 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 13 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 12 российское производство 71 арматуростроение 37 котельное оборудование 12 Атомная энергетика 16 трубопровод 12 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 40 международная выставка 22 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 18 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 14 награда 10 деловая встреча 10 пао газпром 14 Госкорпорация "Росатом" 10 участие в выставках 28 проблемы отрасли 10 проектирование 11 новые технологии 32 компания АДЛ 13 ПАО «Газпром» 10 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 11 российское арматуростроение 48 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 14 делегация 13 YDF Valves 13 новые разработки 48 водный форум 11 запорно-регулирующая арматура 10 Заводы трубопроводной арматуры 22 PCVExpo 2018 10 интервью с выставки 13 видеорепортаж с производства 23 ЛГ Автоматика 16 видеорепортаж с производственной площадки 10 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 20 участие в выставке 38 ПМГФ - 2018 12 Легенды арматуростроения 10