Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Разработка нового оборудования для центробежной реосепарации нефтепродуктов
15 марта 2012             

Авторы: Назаров В.В., Назаров С.В. "Оренбургский государственный университет".

Расход различных горюче-смазочных материалов (ГСМ), производимых из нефти в год, составляет миллионы тонн. Ежегодно накапливается примерно 33 млн.т отработанных масел. Реальный их сбор в мире составляет лишь 19 млн.т/год. Более 14 млн.т попадают в окружающую среду, загрязняя её [1]. Основными потребителями ГСМ являются автотранспортные предприятия (АТП). По данным "ВНИИ по переработке нефти" 40-48 % отработанных нефтепродуктов собирается, но из них только 14-15 % направляется на переработку, остальное используется в виде топлива. В Европе до 75 % отработанных масел собирается. Из них 25 % подвергается регенерации, остатки сжигаются. В Директиве 67/101/EWG Совета ЕЭС отмечено, что предпочтение должно отдаваться не уничтожению отработанных нефтепродуктов, а их регенерации.
 
Выполнение принятых в России государственных программ позволит улучшить ситуацию. Исследования в области центробежной реосепарации, совершенствования оборудования и технологических процессов носят межотраслевой характер, и отвечают Перечню критических технологий Российской Федерации (утв. Президентом РФ 21 мая 2006 года, Пр-842 - "… переработка и утилизация техногенных образований и отходов…") и федеральной целевой программе "Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)" (подпрограмма "Отходы" - "…проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на создание перспективных ресурсосберегающих и малоотходных технологий в различных отраслях промышленности, эффективных средств и методов переработки и обезвреживания отходов…").
 
Первым этапом регенерации является очистка нефтепродуктов от механических примесей. Наиболее эффективным является центробежный способ [2]. С помощью реоцентрифуг можно выделить из отработанных масел и из топлив такие мелкие частицы, которые невозможно удалить другими способами (отстой, флотация, фильтрация).
 
Машины, применяемые для сепарации нефтепродуктов, по принципу действия и по конструктивным особенностям весьма разнообразны. Зарубежные компании предлагают ряд технических решений для регенерации ГСМ. Недостатками этих технологий является их высокая стоимость. Для очистки нефтепродуктов зарубежные фирмы выпускали установки "Фильтерпак" (Великобритания), "Лайниек", "Ойл филд", ОСКА-М (Япония), фильтр-сепаратор "Петройлер" (США) и другие [3]. Российские производители предлагают ряд стационарных и передвижных установок: СУОМ (ВНИИПТИМЭСХ), "Родник" (ГОСНИТИ), УОН (ГНПП "Конверсия"), УОМ-1А, УОМ-3А (ВИИТиН), СОГ-903А, СОГ- 904А, СОГ-913, СОГ-913К (АО "Тесар-Со"), малогабаритная маслоочистительная установка на базе автомобиля ГАЗ-66 (ВНИИПТИМЭСХ) и другие [4]. Для очистки нефтепродуктов от воды и механических примесей в России производились реоцентрифуги ТС-15, ТС-20, НС-1, НС-5, НС-15, НСМ-1, НСМ-2, НСМ-3, НСМ-4, СЦ-0,5, СЦ-1,5, СЦ-3, СЦС-3, ПСМ1-3000. Из зарубежных машин широко известны реосепараторы "Лаваль", "Крупп", "Титан", "Вестфалия", "Шарплес" [5].
 
Большинство существующих конструкций реоцентрифуг и реосепараторов имеют большую или среднюю производительность. При очистке малых объёмов отработанных материалов их применение нерентабельно. Реоцентрифуги малой производительности практически не выпускаются, но потребность в них немалая.
 
В России малый и средний бизнес, занимающийся эксплуатацией или ремонтом различных машин, нуждается в центробежных реосепараторах малой производительности (ЦРС-МП), которые обеспечивали бы высококачественную очистку небольших объёмов технических растворов: топлив, масел, охлаждающих и моющих жидкостей (керосин, бензин). Недостатком существующих очистных установок является отсутствие универсальности у большинства машин. Невозможно на одном ЦРС получить желаемую тонкость очистки для всех перерабатываемых материалов. Одна машина настроена на очистку данного материала с определённой тонкостью и для переработки других материалов она не приспособлена. Получение желаемой глубины очистки каждого материала возможно в том случае, если производственник самостоятельно подберёт режимы сепарации, не заложенные в технической документации, или купит новые реоцентрифуги.
 
Основное направление исследований всех мировых производителей по совершенствованию ЦРС - уменьшение размеров барабанов реосепараторов. Высокая рентабельность получается при замене одного дорогого реосепаратора большой производительности несколькими дешёвыми малой. Улучшения качества сепарации добиваются за счёт рационально выстроенной технологической цепочки, которая заключается в более интенсивной загрузке оборудования. Это приводит к быстрому износу машин [6].
 
Важное место занимает такое направление исследований, как универсализация машин. Примером может служить реосепаратор В5 (Германия), применяемый для очистки сточных вод, отработанных нефтепродуктов, отходов химических производств. В России выпускаются универсальные реосепараторы, которые работают в химической промышленности и предназначены для очистки сточных вод, полиэлектролитов, минеральных масел, экстрактов в медицинской промышленности.
 
Техпроцесс со щадящим режимом переработки жидкостей - это малая интенсивностью механического и теплового воздействия на выделяемые частицы. Реосепаратор "Культурефуг" (Швеция) предназначен для осветления высококачественных напитков от частиц, чувствительных к встряхиванию и лёгкому механическому воздействию. Переработка таких материалов на других машинах приводит к разрушению частиц и создаёт проблемы с выделением, что резко снижает качество конечного продукта.
 
При создании нового поколения лекарств и медикаментов, получаемых из клеточных биологических растворов, разработан техпроцесс сепарации, требующий особенно мягкой механической обработки. Компании - ведущие производители центрифугальной техники Германии в рамках европейской программы "Эффективность-Экономия-Экспертиза" (3Е) для систем сепарации внедряют проект "Мягкий поток" [7]. Они оснащают реосепараторы гидрогерметичной системой подачи, предназначенной для щадящей загрузки продукта в барабан. Это даёт оптимальный осветляющий эффект, который можно использовать для сушки нефтепродуктов (удаление влаги). Используемая здесь система сепарации с полирующим эффектом является альтернативой процессу фильтрации.
 
Менее всего проведено работ по внедрению дополнительных регуляторов техпроцесса сепарации и учёту реологических свойств жидкостей. Итальянская фирма разработала автоматическую систему нормализации по плотности молока и сливок, основанную на прямом измерении плотности сливок на выходе из барабана. Реосепараторы MBUX (Швеция) предназначены для извлечения дрожжей и микроорганизмов, легко перемещающихся в барабане против действия центробежных сил. Здесь учитываются псевдопластические свойства суспензии. Нам думается, что шведскими учёными использовалась неньютоновская модель скорости Навье-Стокса для выделяемой частицы.
 
Приведённые примеры показывают, что научных исследований в области сепараторостроения недостаточно. Объяснить это мы можем тем, что с самого начала изобретения центробежных машин в нашей стране механика процесса сепарации не совершенствовалась, а научная информация зарубежных фирм, как коммерческая тайна, закрыта для общего пользования. Классическая Г.И. Бремера [8] и гидродинамическая Е.М. Гольдина и А.М. Гольдина теории сепарации, в которых учитываются только ньютоновские свойства жидкостей, не дорабатывались.
 
Разработка нового оборудования для центробежной реосепарации нефтепродуктовУпрощённая методика проектирования ЦРС имеет несколько этапов [9]: определение вязкости жидкости, процентного состава лёгкой и тяжёлой фракций раствора, вычисление положения границы раздела фаз, расчёт кинематических и технологических параметров, выбор необходимой конструкции барабана центробежного очистителя из имеющегося модельного ряда. Процесс может включать периодическую или непрерывную выгрузку осадка. При сепарации раствора с другим составом дисперсной фазы (реальные жидкости очень разнообразны по свойствам) надо выбирать новую конструкцию барабана. Если такой конструкции нет, то приходится проектировать новый ЦРС.
 
Разделение многофазного раствора на фракции предполагает проведение его в несколько этапов. Технологический процесс здесь предусматривает наличие в производственной линии последовательного ряда барабанов с уменьшающейся шириной конусных рабочих зазоров (КРЗ). Это тоже не дает высокого качества. При очистке на финишной операции применяются фильтрационные установки. Описание существующего способа проектирования реосепараторв показывает, что это очень дорогая и сложная процедура. Не случайно на предприятиях России этим мало кто занимается. Дешевле отработанные нефтепродукты слить в канализацию и заплатить штраф.
 
Целью наших исследований являлось создание универсальных ЦРС для нефтепродуктов и технологических процессов сепарации суспензий и эмульсий, расширяющих возможности применения ЦРС-МП.
 
Решение этой задачи - во внедрении технических средств управления процессом реосепарации. В таблице дана классификация запатентованных нами регуляторов угловой скорости вращения пакета чётных конусных тарелок. Маркировка принята по системе В.М. Лукьяненко и А.В. Таранец.
 
Разработка нового оборудования для центробежной реосепарации нефтепродуктовРеосепараторы ЦРСР-Г, ЦРСР-Т2, ТВР1Л-Т2, ТВР1Л-К и ТВР1Л-В являются двухпакетными, другой ТВР1Л-Т2У - беспакетная реоцентрифуга. На рисунке приведена схема и внешний вид её барабана. Простая по конструкции [10] реоцентрифуга ТВР1Л-Т2У может быть изготовлена разной производительности не только на специализированных сепараторных предприятиях, но и на любом механическом заводe, так как она не имеет пакета конусных тарелок.
 
Для создания сдвига потока жидкости, обеспечивающего гашение турбулентных течений в КРЗ [11], предусмотрено тормозное устройство 18, которое задаёт разность угловых скоростей конусов 3 и 4. Регулировочный винт 13 устанавливает необходимую ширину КРЗ. ЦРС-вискозиметры - машины двойного назначения. Они предназначены для измерения вязкости раствора непосредственно в КРЗ без остановки барабана в автоматическом режиме [12], что является проблемой для серийных промышленных сепараторов отечественного и импортного типов.
 
В приложении к заявке [13], которую должен предоставить заказчик новой центрифуги производителю (компании "Альфа Лаваль"), указывают требуемую чистоту твёрдой фазы. Проект имеет в виду техпроцесс очистки нефтепродуктов на реоцентрифуге, который должен состоять из следующих операций:
  • Включить электродвигатель. Разгон, промывка и разогрев барабана.
  • Подогрев и подача в барабан раствора, предназначенного для очистки.
  • Вывод разделённых фракций.
  • После окончания сепарации промывка барабана.
  • Выключить электродвигатель привода, включить тормоз.
  • Остановка, разборка и очистка барабана.
 
Техпроцесс очистки рециркуляционным способом (с полирующим эффектом) на новой реоцентрифуге включает следующие операции:
  • 1. Установка конусного рабочего зазора 0,5 мм.
  • 1.1. Включение электродвигателя привода.
  • 1.2. Разгон, промывка и разогрев барабана.
  • 1.3. Подача в барабан заданной порции раствора для удаления частиц загрязнений большого размера.
  • 1.4. Включение тормозного устройства для гашения турбулентных течений.
  • 1.5. После сепарации раствора, выключить тормоз.
  • 1.6. Промывка барабана. Выключить электродвигатель, остановить барабан.
  • 2. Установка конусного зазора 0,4 мм.
  • 2.1. Включение электродвигателя привода, разгон барабана.
  • 2.2. Подача в барабан раствора для удаления частиц среднего размера.
  • 2.3. Включить тормоз. После сепарации выключить тормоз. Промывка и остановка барабана.
  • 3. Установка конусного зазора 0,3 мм для удаления из раствора мелких частиц … и т.д. до полной очистки данной порции раствора от механических примесей. Степень отделения их здесь в 10 раз выше, чем дают лучшие импортные ЦРС. У них степень очистки составляет 99,99 %.
 
Для сепарации эмульсий разного типа и разного состава (например, моторное масло в воде) разработан ЦРС [14], в котором возможна установка питающих каналов на разном расстоянии от оси вращения барабана. Механизм, используемый для этого, может также изменять число питающих отверстий на окружности «нейтрального слоя», что обеспечивает равномерность загрузки КРЗ.
 
Число источников питания в барабанах промышленных реосепараторов выбирается по минимальному принципу. Способ переключения питающих каналов, разработанный нами, допускает их увеличение. В этом случае в [9] даётся более точный расчёт параметров процесса сепарации, т.к. основная часть гидродинамической теории предусматривает наличие в КРЗ бесконечного числа точечных источников питания.
 
Процесс рециркуляционной очистки растворов с разным процентным соотношением лёгкой фракции (масла в воде) на реосепараторе с разделёнными пакетами чётных и нечётных тарелок описан в [1].
 
Разработка новой технологии и оборудования центробежной сепарации нефтепродуктов позволили определить критерии эффективности (новые потребительские качества):
  • более высокая производительность с лучшим качеством сепарации;
  • щадящий и полирующий режимы;
  • повышенная степень управляемости техпроцесса сепарации;
  • универсальность;
  • надёжность и долговечность деталей;
  • дешевизна;
  • простота обслуживания;
  • высокая технологичность и унификация.
 
Универсальная реоцентрифуга-очиститель двойного назначения способна контролировать вязкость раствора в конусных рабочих зазорах при сепарации любых суспензий с высоким качеством. Заменяет технологическую линию машин, используемых в настоящее время для сепарации многофазных отработанных нефтепродуктов, и доводит степень их очистки от механических примесей до 100%. Полирующий эффект позволяет удалять из раствора предельно мелкие частицы, исключив из техпроцесса операцию фильтрации.
 


Литература
1. Назаров В.В. Очистка и сепарация нефтепродуктов реоцентрифугированием /В.В. Назаров, В.М. Кушнаренко. //Вестник ОГУ. – 2011. – №10. – С. 205-210
2. Большаков, Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов /Г.Ф. Большаков. – Л.: Недра, 1974. – 320 с.
3. Чуршуков, Е.С. Современные способы и средства регенерации отработанных масел /Е.С.Чуршуков, В.П. Коваленко, В.Е. Турчанинов. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. – 75 с.
4. Машины и оборудование для технического сервиса в АПК. – Том IV. – М.: Информагротех, 1993. – 256 с.
5. Шашкин, П.И. Регенерация отработанных нефтяных масел /П.И. Шашкин, И.В. Брай. – М.: Химия, 1970. – 304 с.
6. Мандреа, А.Г. (kомпания «Вестфалия Сепаратор»). Современное центробежное оборудование для взрывоопасного производства присадок к моторным маслам / А.Г. Мандреа. //Нефтепереработка и нефтехимия. – 2005.-№6.-С.47-51.
7. http:// www.vinmoldova.md/index.php?mod=content&id=493.
8. Бремер, Г.И. Жидкостные сепараторы / Г.И. Бремер. – М.: Машгиз, 1957. – 243 с.
9. Гольдин, А.М. Гидродинамические основы процессов тонкослойного сепарирования /А.М. Гольдин, В.А. Карамзин. – М.: Агропромиздат, 1985. – 264 с.
10. Патент RU №2231043, G 01 N 11/14. Вискозиметр /Л.П. Карташов, В.В. Назаров, Т.Н. Корнилова, Н.А. Морозов, М.В. Буянов. - Заявл. 29.07.02. -Опублик. 20.06.04. Бюл. №17.
11. http://www.i-mash.ru/materials/technology/19478-mekhanika-dvizhenija-zhidkosti-v-centrobezhnykh.html.
12. http://www.i-mash.ru/materials/design/12829-reocentrifuga.html.
13. http:// dpm.uaprom.net/p834848-separatory-alfa-laval.html.
14. Патент RU №2368428, В 04 В 1/08. Способ установки питающих каналов на границе раздела фаз /В.В. Назаров, Л.П. Карташов, В.М. Кушнаренко, М.И. Филатов, Ю.А. Брудастов. -Заявл. 29.02.08. -Опублик. 27.09.09. Бюл. № 27.


Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru