Андерсон Александр

инженер (теплотехник)

ПАО «ЭКСИМНЕФТЕПРОДУКТ»

Кологривов Михаил

к.т.н., доцент, старший научный сотрудник

Одесская национальная академия пищевых технологий

г. Одесса

ЭКОБЕЗОПАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДОГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Рассматривается проблема загрязнения атмосферы продуктами сгорания газообразных и жидких топлив. Высоковязкие нефти и нефтепродукты при хранении и транспортировке подогревают до температур 60⁰С ÷ 70⁰С. Для подогрева применяют водогрейные и паровые котлы, которые работают, в большинстве случаев, на природном газе или мазуте. При сгорании топлив образуется большое количество вредной двуокиси углерода, которое можно рассчитать по составу топлива, используя известные формулы [1]. В таблицах 1 и 2 приведены варианты составов топлив.

Таблица 1

Компонентный состав природного газа

Таблица 2

Элементный состав мазута

Расчетным путем получено, что при сжигании 1м³ природного газа (табл. 1) образуется приблизительно 1м³ углекислого газа, а при сгорании 1 кг мазута (табл. 2) – приблизительно 1,5м³ углекислого газа.

В качестве примера рассмотрим количество углекислого газа, которое образуется  на одной из перевалочных нефтебаз при работе паровых котлов на подогрев мазута при подогреве мазута в резервуарах. Данные по топливу и количеству СО₂ приведены по месяцам года в табл.3.

Таблица 3

Потребление топлива и выделение углекислого газа

Данные по объёму СО₂ в табл.3 приведены к нормальным условиям
(0⁰С и 0,1013 МПа).  Годовое количество выбросов СО₂ составило 22208,5 тыс.м³ или 44212тонн.

Альтернативной экологически безопасной технологией подогрева высоковязких жидкостей является технология использования тепла глубинных пород. На рисунке условно показана работа петрогеотермальной системы подогрева горячей водой мазута в резервуарах [2].

Вода из подпиточного бака 7 и резервуаров 5  насосом 6 закачивается в нагнетательную скважину 1. На расчётной глубине вода поступает в искусственно созданную зону проницаемых пород 2, которая носит название «подземный котёл». Вода проходит по многочисленным трещинам, которые образуются при гидравлическом разрыве породы, и нагревается. Горячая вода за счёт пластового давления отводится через эксплуатационную скважину 3 наверх и направляется в фильтры 4 для очистки от механических примесей, солей и др. После очистки горячая вода поступает в теплообменники 5, где отдаёт теплоту нефтепродукту и охлаждается. Цикл замыкается. Подпиточный бак 7 нужен для компенсации возможной потери части воды в системе.

Тепловая мощность одной эксплуатационной скважины с расходом циркулирующей воды 100 м³/ч и глубиной 3 км оценивается в 3,5 МВт при температуре горячей воды на выходе 95⁰С.

1 – нагнетательная скважина;

2 – подземный котел;

3 – эксплуатационная скважина;

4 – блок фильтров;

5 – резервуарный блок;

6 – насосная станция;

7 – баки подпиточной воды.

Рис. 1.  Геотермальная циркуляционная система для подогрева мазута

Такая тепловая мощность соответствует уменьшению выбросов СО₂ при сжигании природного газа на 360 м³/ч и при сжигании мазута на 500 м³/ч. Применительно к рассмотренному примеру  для замены работы паровых котлов на нефтебазе потребуется использовать воду из шести эксплуатационных скважин в наиболее холодный период. В результате замены полностью исключаются выбросы СО₂ в окружающую среду.  

Литература

1. Кологривов М.М., Розрахунок характеристик палив і продуктів їх сгоряння. Посібник для самостійної роботи [Текст]/ Кологривов М.М.,  Притула В.В. - Одеса: Видавн. Центр ОДАХ, 2008. – 22 с.

2. Андерсон А.Ю., Подогрев мазута в резервуаре геотермальной энергией/ А.Ю. Андерсон, М.М. Кологривов/Промышленная теплотехника. – 2015, - Том 37. - № 7. – С. 201-207.