Снижение гидравлических сопротивлений и энергетических затрат на перекачку нефти (нефтепродуктов) за счет применения противотурбулентных присадок - Методы сокращения потерь нефти и нефтепродуктов

Одним из способов увеличения пропускной способности трубопроводов, перекачивающих нефтепродукты, открытым в конце 40-х годов прошлого столетия английским ученым Томсом, является введение в их поток специальных высокомолекулярных присадок. Присадки создают эффект, снижающий гидравлическое сопротивление при перекачке, а следовательно, и уменьшающий затраты электроэнергии на привод насосов. Этот эффект по имени его открывателя называется эффектом Томса.

Механизм действия подобных присадок основан на гашении турбулентных пульсаций вблизи внутренней поверхности трубопровода за счет взаимодействия длинномерных молекул присадки с турбулентными вихрями, зарождающимися на стенках трубопровода. При этом эффект, как правило, достигается при чрезвычайно малых концентрациях присадок в объеме жидкости, к которой они добавляются.

На величину снижения гидравлического сопротивления турбулентного потока и технико-экономические показатели применения присадок влияют следующие факторы:

    - химическая природа присадки; - молекулярные характеристики полимера: структура, молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение (ММР), линейный размеры макромолекулярных клубков; - эксплутационные характеристики присадки; - непосредственно технологические характеристики (концентрация активного вещества в товарной форме присадки, кинетика растворения в нефти, кинетика механической и термической деструкции); - транспортно-складские характеристики (товарная форма присадки - гелеобразная или суспензионная, деструкция, обусловленная длительностью хранения присадки, температура застывания); - гидродинамические режимные параметры трубопровода(температура, скорость, давление, наличие водных и газовых скоплений, отложений парафина и мехпримесей); - теплофизические параметры перекачиваемой нефти (вязкость, плотность); - конструктивные и геометрические параметры (внутренний диаметр, шероховатость труб, лупинги, вставки, местные сопротивления).

Для проектирования режимов перекачки с использованием противотурбулентных присадок (ПТП) необходимо знать, как изменяется коэффициент гидравлического сопротивления при введении присадки с той или иной концентрацией. С этой целью проводят стендовые испытания присадки, в ходе которых определяется эффект снижения коэффициента гидравлического сопротивления, после чего проводят промышленные испытания.

За счет гашения пристеночной турбулентности происходит снижение гидравлического сопротивления, оказываемого потоку трубой. Поэтому таким мероприятием достигается либо увеличение производительности перекачки (при том же самом перепаде давлений), либо снижением давления на перекачивающих станциях (при сохранении производительности перекачки), причем эффект снижения гидравлического сопротивления, а значит и расхода электроэнергии, может составлять от 20 до 60%.

Технологический процесс перекачки нефти с применением противотурбулентных присадок предполагает непрерывный ввод небольшого количество специальной высокомолекулярной полимерной присадки во внутреннюю полость магистрального нефтепровода. Важным обстоятельством является выбор конкретного трубопровода. Принимая во внимание опыт промышленных испытаний различных противотурбулентных присадок на нефтепроводах, предварительный выбор трубопровода для применения перекачки нефти с применением противотурбулентных присадок должен быть произведен с учетом следующих соображений:

    - применение противотурбулентных присадок является эффективным только для трубопроводов с турбулентным режимом течения; - нефтепровод должен работать с максимальной (номинальной) или близкой к ней производительностью перекачки, а также иметь техническую возможность ее увеличения на 15-20 % в течение времени прохождения нефти с присадкой. Подобная ситуация реализуется при санации (сохранении на прежнем уровне) пропускной способности трубопровода, когда имеет место доказанное снижение допустимого рабочего давления по сравнению с проектным из-за потери прочности материала труб при сохранении проектных энергетических возможностей установленных насосных агрегатов. - при уменьшении потери давления на испытательном участке не должна появляться перевальная точка, а также не должно быть местного превышения допустимого давления в трубопроводе при увеличении расхода, и снижения подпоров перед насосными агрегатами ниже допустимого.

Наиболее известными из зарубежных противотурбулентных присадок (ПТП) к нефтепродуктам являются присадка "CDR-102" американской фирмы "Dupon-Conoco" и присадки "Necadd -447" И "Necadd -547" Финской фирмы "Nеste", созданные на углеводородной основе. Первая пригодна в равной степени для перекачки как бензина, так и дизельного топлива, вторая - рекомендуется главным образом для дизельного топлива. Для нефти, например, используется присадка "Liquid Power" (W и AG) фирмы "Conoco Phillips"

Использование противотурбулентных присадок имеет некоторое специфическое ограничение: при длительном действии присадок в турбулентном потоке они разрушаются; особенно велико их разрушение при прохождении через насосы перекачивающих станций. Поэтому при использовании присадок приходится после прохождения каждой насосной станции вводить в поток свежие порции присадок.

Опытно-промышленная перекачка показала, что противотурбулентная присадка:

    - экономит электроэнергию на транспортировку нефтепродуктов за счет снижения гидравлического сопротивления в трубопроводе; - снижает давление, необходимое на перекачку, в условиях поддержания постоянного расхода; - увеличивает пропускную способность трубопровода при поддержании постоянного давления (увеличение расхода на 45%); - создает лучшие условия очистки трубопроводов за счет увеличения скорости перекачки и создания эффекта "отрыва" частиц отложений от стенки трубопровода.

Однако противотурбулентная присадка в количестве до 10 Г активного вещества на тонну дизтоплива значительно ухудшает коэффициент фильтруемости исходного дизельного топлива. При прохождении через магистральные насосы присадка частично разрушается, что определяется снижением коэффициента фильтруемости дизтоплива в 1,5 - 5 раз.

В результате проведенной опытно-промышленной перекачки с использованием противотурбулентной присадки, показавшей высокую эффективность, были даны рекомендации по ее использованию на нефтепродуктопроводах с последующим разрушением присадки методом пропуска обработанного дизтоплива через быстроходные насосы.

Похожие статьи




Снижение гидравлических сопротивлений и энергетических затрат на перекачку нефти (нефтепродуктов) за счет применения противотурбулентных присадок - Методы сокращения потерь нефти и нефтепродуктов

Предыдущая | Следующая