Разработка системы подогрева высоковязких нефтей и нефтепродуктов с использованием капилярноемкостных структур

1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАПИЛЯРНОЕМКОСТНЫХ СТРУКТУР В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВ

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА
ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И
НЕФТЕПРОДУКТОВ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
КАПИЛЯРНОЕМКОСТНЫХ СТРУКТУР
В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Выполнили: студентки гр. НД-131
Алишина И.И.
Cазанова Т.А.
Суима В.Е.

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ
Необходимо разработать новые системы подогрева нефтей и нефтепродуктов
при хранении в вертикальных стальных резервуарах большой ёмкости в
климатических условиях крайнего Севера, так как нефтяная промышленность
из-за ограниченности ресурсов уже разрабатываемых месторождений
вынуждена перемещаться на север, где уникальные климатические условия
создают необходимость разработки новых методов и технологий хранения
нефти и нефтепродуктов.

3.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Цель: разработка системы подогрева высоковязких
нефтей и нефтепродуктов в вертикальных стальных
резервуарах большой ёмкости
Задачи:
• Исследовать существующие технологии подогрева нефти;
• Определить основные экономические и технологические
показатели;
• Организовать производство технологии;
• Определить целевые рынки;
• Выбор стратегии и тактики конкуренции.

4.

ПРИМЕНЕНИЕ
При перекачке нефтей
с температурой застывания выше
ТОВАРА
температуры окружающей среды необходимо обеспечить
тепловой режим перекачки, при котором температура
нефти в трубопроводе не должна опускаться ниже
температуры застывания даже после остановки
нефтепровода (в течение регламентного времени
остановки). Подогрев нефти предупреждает
парафинизацию труб, снижает потери нефти при
разгрузке из цистерн и танкеров, а также потери энергии,
связанные с перекачкой нефти по трубопроводам. Поэтому
для безопасной работы трубопровода, например, в
условиях Крайнего Севера или при надземной прокладке
трубопровода необходимо применять технологии
перекачки, исключающие застывание нефти в
трубопроводе.

5.

ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ
СХЕМА ТЕПЛОВЫХ ТРУБ (Патент РФ №2171424 ):

6.

КОРПУС
• обеспечивает изоляцию рабочей жидкости от
внешней среды;
• должен быть герметичным;
• должен выдерживать перепад давлений
между внутренней и внешней средами;
• должен обеспечивать подвод теплоты к
рабочей жидкости и отвод теплоты от нее;
• сечение – круглое или прямоугольное.
Обычно
для
изготовления
используют
нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы,
медь, стекло, бронзу; пластмассы (гибкие ТТ) или
керамику (высокотемпературные ТТ).

7.

КАППИЛЯРНО-ПОРИСТЫЙ
МАТЕРИАЛ
• должен быть мелкопористым для создания
максимального напора и в то же время должен быть
крупнопористым для увеличения проницаемости (по
жидкости);
• слой КПМ вдоль стенок должен быть толстым для
увеличения расхода жидкости (увеличение
теплопередачи) и в то же время должен быть тонким для
уменьшения термического сопротивления фитиля в
радиальном направлении (с целью увеличения плотности
теплового потока в испарителе).
• КПМ обеспечивает перемещение жидкости из зоны
конденсации в зону испарения и равномерно
распределяет ее по всей зоне испарения.

8.

РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ
обеспечивает теплоперенос в системе при рабочих температурах;
должна быть совместима с материалом фитиля и корпуса;
должна обладать достаточно большой скрытой теплотой
парообразования;
должна хорошо смачивать материал фитиля и корпуса;
должна иметь низкое значение вязкости жидкой и паровой фаз;
должна иметь высокую теплопроводность и высокое поверхностное
натяжение.
должна обладать высокой термической стойкостью;
давление паров жидкости в рабочем диапазоне температур не должно
быть излишне высоким или слишком низким;
Должна иметь приемлемое значение точки замерзания или
затвердения
Выбор
рабочей
жидкости
должен
также
опираться
на
термодинамические
соображения,
связанные
с
различными
ограничениями мощности тепловой трубы. Это – вязкостное, звуковое,
капиллярное ограничения, ограничение по устойчивости поверхности
раздела (срыву жидкости) и по кризису пузырькового кипения.

9.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ
Недостатки:
ТЕХНОЛИГИИ
Электроэнергия
• При использовании электронагревательных устройств
необходимо соблюдать противопожарные требования
• Обнаженная электрическая грелка с накаленной проволокой
способна вызвать воспламенение паров нефтепродуктов
Подогрев острым паром
(подача насыщенного пара
непосредственно в нефтепродукт, где
он конденсируясь, сообщает тепло
нефтепродукту )
Циркуляционный
подогрев
(основан на разогреве нефтепродукта
нет де нефтепродуктом,
предварительно подогретым в
теплообменниках)
• Необходимость удаления воды из обводненного нефтепродукта
• За счет «жесткого» прямого нагрева нефти в печи имеет место
локальный перегрев нефти в пристенном слое с образованием
агрессивных сред и, как следствие, быстрая коррозия
магистральных трубопроводов

10.

КАПИЛЯРНОЕМКОСНЫЕ
СТРУКТУРЫ
Решают большинство проблем альтернативных
технологий:
• исключают перегрев нефти
• исключают возникновение обводненности
нефти
• снижают коррозионную активность
перекачиваемой среды
• снижают износ трубопроводов при сохранении
высокой эффективности нагрева.

11.

АНАЛИЗ РЫНКА СБЫТА
Подогрев нефтей необходим на всех этапах перекачки
нефти от устья к потребителям. Особо остро эта
необходимость ощущается в условиях, когда
температура застывания нефти выше температуры
окружающей среды. При анализе существующих
альтернативных технологий подогрева были выявлены
существенные недостатки, ограничивающие
применение этих технологий. В связи с этим можно
сделать вывод, что данная инновационная технология
будет востребована среди нефтетранспартирующих
компаний

12.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проанализировав существующие технологии
подогрева нефтей и нефтепродуктов было
выявлено
превосходство
инновационной
технологии капилярноемкосных структур.
Изучив имеющиеся в данной отрасти ресурсы
делаем вывод о возможности реализации
данной технологии.
Исходя из вывода о том, что самой
экономически эффективной жидкостью является
вода,
приходим
к
тому
что,
наиболее
перспективным
способом
подогрева
высоковязких нефтей и нефтепродуктов в
условиях крайнего Севера являются тепловые
трубы с рабочей жидкостью – водяной пар.