Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Способы перекачки высоковязких и
Высокозастывающих нефтей
Трубопроводный транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов затруднен из-за их повышенной вязкости, высокой температуры застывания и других реологических особенностей. Высокая величина коэффициента гидравлического сопротивления при температуре окружающей среды вызывает необходимость сооружения большого числа насосных станций, что экономически не всегда целесообразно. Поэтому наряду с обычной изотермической перекачкой применяют и другие методы транспорта таких нефтей: 1. Гидроперекачку. 2. Перекачку с предварительным улучшением реологических свойств 3. Перекачку с подогревом. Поясним причину уменьшения гидравлического сопротивления при их применении. Для жидкости, заполняющей трубопровод диаметром D длиной L, условие равномерного движения под действием перепада давления ΔР имеет вид
где τω - касательные напряжения на стенке. Откуда
,
т.е. связь между ΔР и τо - прямопропорциональная. Из уравнения кривой течения
видно, что касательные напряжения на стенке прямопропорциональны величине эффективной вязкости жидкости, контактирующей со стенкой трубопровода. В способе гидроперекачки вместо высоковязкой нефти сo стенкой контактирует вода. А в способах перекачки с предварительным улучшением реологических свойств и с подогревом эффективная вязкость высоковязких нефтей понижена.
2.2.1. Гидроперекачка
Гироперекачкой называют совместную перекачку высоковязких нефтей с водой. Известно несколько способов гидроперекачки: 1. Перекачка нефти внутри водяного кольца. 2. Перекачка водонефтяной смеси в виде эмульсии типа "нефть в воде" (н/в). 3. Перекачка нефти и воды без вмешательства в формирование структуры потока. Первый способ заключается в том, что в трубопровод одновременно закачивают воду и вязкую нефть так, чтобы последняя двигалась внутри водяного кольца. Создание подобного кольца достигается различными путями - применением винтовой нарезки заводского изготовления (аналог: ствол нарезного оружия) или приваренных по спирали металлических полос (проволоки) необходимых размеров и с заданным шагом (рис.2.2, а) подачей воды через кольцевые муфты с тангенциальными отверстиями, расположенными перпендикулярно потоку нефти (рис. 2.2, б), прокладкой нефтепровода с перфорированными стенками внутри трубопровода большего диаметра и прокачкой воды между ними (рис. 2.2, в).
Некоторое распространение получили лишь первые два способа создания кольцевого слоя воды. Еще в 1906 г. Т.Д. Исааке осуществил в США совместную перекачку тяжелой асфальто-смолистой калифорнийской нефти (ρ = 980 кг/м3; ν = 20 ·10-4... 30·10-4 м2/с) с водой по трубопроводу (D = 0,076 м, L = 804 м), к внутренней стенке которого была приварена спирально свернутая проволока, обеспечивающая винтовое движение потока. Возникающие при этом центробежные силы отбрасывают более тяжелую воду к стенкам трубы.
Вода Вода
Рис. 2.2. Гидроперекачка нефти внутри водяного кольца а- с применением винтовой нарезки; б- с применением кольцевых муфт; в- с использованием перфорированного трубопровода
Максимальная производительность трубопровода с постоянным перепадом давления была достигнута при соотношении нефти и воды 9:1. Результаты эксперимента впоследствии были использованы для строительства промышленного трубопровода D = 0,203 м и L = 50 км. Винтовая дорожка в нем имела высоту 0,024 м и шаг 3,05 м. Теоретически такой способ гидротранспорта высоковязких и парафинистых нефтей был изучен В.И. Черникнным и его учениками. В результате расчетов было показано, что производительность трубопровода по нефти увеличивается при гидроперекачке в 14...16 раз по сравнению с изотермической перекачкой одной нефти. Однако широкого распространения данный способ гидротранспорта не получил из-за сложности изготовления винтовых нарезок на внутренней поверхности труб, их засорения. При отсутствии же нарезки вследствие разности плотностей нефти и воды последняя занимает положение у нижней образующей трубы и эффект от гидроперекачки резко снижается. Перекачку высоковязкой нефти по схеме, приведенной на рис. 2.2,б применяет компания Shell Oil Co.: по трубопроводу диаметром 150 мм и длиной 39 км транспортируют нефть вязкостью 50000 мм2/с при 38°С.
Поток содержит 70% нефти и 30% воды. Производительность перекачки 4300 м3/сутки. Установлено, что структура потока, в котором вязкая нефть движется внутри воды сохраняется при скорости потока не более 0,92 м/с. С увеличением дальности перекачки неизбежно произойдет гравитационное расслоение нефти и воды, что приведет к резкому увеличению перепада давления в трубопроводе. Сущность другого способа гидротранспорта состоит в том, что высоковязкая нефть и вода смешиваются перед перекачкой в такой пропорциональности, чтобы образовалась эмульсия типа "нефть в воде". Частицы нефти окружены водяной пленкой и поэтому контакта нефти с внутренней поверхностью трубы не происходит (рис. 2.3, а). Для стабилизации эмульсий и придания стенкам трубопровода гидрофильных свойств, т.е. способности удерживать на своей поверхности воду, в них добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Устойчивость эмульсии типа "нефть в воде" зависит от характеристики и концентрации ПАВ, температуры, режима течения, соотношения воды и нефти в потоке. Уменьшение объема воды в смеси ухудшает устойчивость эмульсии. При увеличении объема транспортируемой воды устойчивость эмульсии повышается, но возрастают энергозатраты на перекачку балласта (воды). В результате экспериментов было установлено, что минимальное количество воды должно составлять около 30 % от общего объема транспортируемой смеси. Недостатком данного способа гидроперекачки является опасность инверсии фаз, т.е. превращения эмульсии типа "нефть в воде" в эмульсию типа "вода в нефти"(рис. 2.3 б), при изменении скорости или температуры перекачки.
Рис. 2.3. Гидроперекачка в виде эмульсии: а - типа "нефть в воде"; б - типа "вода в нефти"
Транспортирование водонефтяных эмульсий по трубопровод дам с промежуточными насосными станциями также нежелательно, поскольку в насосах происходит диспергирование фаз и такие эмульсии затем трудно разрушить. Эмульсии типа "н/в" транспортируются только по промысловым трубопроводам: от скважины до установок подготовки нефти. В учебниках, как пример такого способа гидроперекачки, приводится магистральный нефтепровод Танджунг-Баликпапан в Индонезии (D = 500 мм, L = 238 км годовая производительность 3,7 млн.т, число перекачивающих станций 3). Однако нефть и вода смешиваются в смесителе перед закачкой в трубопровод при температуре грунта (301...302 К), которая значительна ниже температуры застывания нефти (318,8 К). В результате в смесителе образуется не эмульсия, а суспензия, т.к. частицы такой нефти при температуре смешения представляют собой твердые гранулы. Видимо этим объясняется длительная успешная работа данного магистрального нефтепровода. Наконец, третий способ гидроперекачки - это перекачка нефти воды без вмешательства в формирование структуры потока (рис. 2.4). Обычно его иллюстрируют так: нефть и вода, движущиеся в трубе проводе, имеют плоскую границу раздела. За счет того, что часть периметра трубы контактируется с менее вязкой водой увеличивается производительность трубопровода или при том же расходе нефти уменьшается перепад давления.
Рис. 2.4. Структурные формы водонефтяного потока
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 849; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.107.149 (0.009 с.) |