Принцип работы криогенной азотной станции

В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод низкотемпературной ректификации, базирующийся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся в равновесии жидких и паровых смесей. В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая высококипящим компонентом. Таким образом, поднимаясь по ректификационной колонне вверх, пар обогащается низкокипящим компонентом – азотом, а стекающая вниз жидкость насыщается высококипящим компонентом – кислородом. Криогенный метод - единственный метод, который обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения, что немаловажно, при высоком коэффициенте извлечения, и любом количестве продукта, что обуславливает высокую экономичность. При этом метод позволяет одновременно получать несколько продуктов разделения и получать продукты, как в виде газа, так и в виде жидких продуктов. Таким образом, криогенная технология обеспечивает более высокую гибкость технологии.

К недостаткам криогенных установок можно отнести более длительный, по сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных стационарных комплексов большой производительности с длительным периодом непрерывной работы.

На сегодняшний день перед предприятиями ставятся задачи по сокращению материальных затрат, экологической безопасности, безопасности своих работников и т.д. Все эти задачи решаемы, необходимо лишь правильно сделать выбор, просчитать все моменты которые могут возникнуть во время производства работ, и привести к непредвиденным ситуациям.

На Рис.3.4 изображён график экономической целесообразности различных способов доставки и производства азота.

Рисунок 3.4График экономической целесообразности различных способов доставки и производства азота

Из графика Рис.3.4 видно, что самым экономически выгодным способом производства и доставки азота является мембранный метод. И это действительно так, ведь при малых размерах, мобильности и ремонтопригодности одновременно с чистотой и объёма производства азота зарекомендовали себя с лучшей стороны.

Современная система вытеснения нефти газом содержит мобильную азотную установку, предназначенную для получения газообразного азота и последующего его нагнетания в нефтепровод, поршни – разделители сред, подвижную насосную установку, предназначенную для откачки нефти из трубопровода, а также устройства контроля параметров процесса. В соответствии с наиболее прогрессивной технологией жидкость откачивают на одном конце участка, направляя ее в соседний участок того же нефтепровода, отделенный от него задвижкой. Образующуюся пустоту заполняют инертным газом, который нагнетают в трубопровод мобильной азотной станцией, установленной в начале участка.

Одно из основных требований, предъявляемых к рассматриваемой технологии, состоит в том, что давление газа в газовом пространстве освободившейся полости трубопровода должно быть достаточным для того, чтобы столб движущейся жидкости оставался целостным, т. е. давление во всех его сечениях превышало упругость насыщенных паров вытесняемой жидкости. Для выполнения этого требования необходимо достаточное количество азота.

На сегодняшний день в производстве работ по вытеснению нефтепродуктов с трубопроводов используют такие современные азотные установки как АКС, АКУ, АМБ. Каждая из них имеет свое конструктивное исполнение и представляет собой установку (блок), оснащённую инженерными системами (автоматики, освещения, отопления), смонтированную на автомобильном шасси в случае АКС или в мобильном контейнере в случае АКУ, АМБ.

На Рис.3.5 изображен общий вид одной из компрессорных станций применяемых сегодня на предприятиях, это ТГА-50/25 С90.

Рисунок 3.5Общий вид автомобильной азотной компрессорной станции

Данная станция может работать в двух режимах – 50 и 100% мощности. Это позволяет оптимизировать производительность под конкретную задачу.

Главное отличие и уникальность данной станции - в ее непревзойденно высокой производительности - более 3000 м3/час, что сокращает время проведения работ. Вырабатываемый станцией азот высокой концентрации способствует обеспечению безопасности на объекте, а давление продуктового газа до 25 атм. позволяет выполнять большой спектр работ.