Перекачка высоковязкой и застывающей нефти, страница 23

Далее все просто. Для перегона между пунктами подогрева вычисляется величина  = х и откладывается на вспомогательном графике. Восстанавливая из нее перпендикуляр до вспомогательной кривой и проводя горизонтальную линию через точку их пересечения, на кривой S(T) находим  точки, соответствующие оптимальным величинам Т_н и Т_k.

2.3.7.2. Применение тепловой изоляции

Одним из методов уменьшения затрат на подогрев перекачиваемой нефти является применение тепловой изоляции. В результате этого величина полного коэффициента теплопередачи уменьшается и, следовательно, при прочих равных условиях требуется меньшее число пунктов подогрева.

При использовании тепловой изоляции вначале выбирают материал и конструкцию тепловой изоляции, а затем переходят к определению ее толщины.

Материалы, применяемые для тепловой изоляции, должны обладать следующими свойствами: 1) малым коэффициентом теплопроводности;   2) низкой влагоемкостью и гигроскопичностью; 3) малой плотностью;       4) негорючестью; 5) биологической инертностью по отношению к плесени, паразитам и грызунам; 6) термостойкостью; 7) способностью многократно выдерживать охлаждение и нагрев; 8) прочностью и 9) долговечностью. Кроме того материал тепловой изоляции должен быть дешев и недефецитен. Этим требованиям в основном удовлетворяют пенополиуретан, пенополистирол, минеральная вата, стекловолокно, вермикулит, газобетон и другие материалы.

Наибольшее распространение при изоляции “горячих” магистральных трубопроводов в нашей стране и за рубежом получили пенополиуретаны (ППУ). Пенополиуретан стоек к нефти и ко всем видам нефтепродуктов, надежно работает в интервале температур от 80 до 400 К, обладает высокими теплоизоляционными свойствами и механической прочностью, малой водо- и паро-проницаемостью, повышенной адгезией к различным материалам.

Для образования ППУ необходим ряд компонентов. Основные из них - это эфир изоциановой кислоты (два типа: МДИ или ТДИ) и многоатомные спирты. При смешении этих двух компонентов в результате экзотермической реакции получают уретан. Чтобы получить ППУ необходимы агенты, непосредственно не участвующие в реакции, но способствующие образованию пор и приданию им правильной формы. Для порообразования используют низкокипящие жидкости, испаряющиеся при температуре изотермической реакции с образованием СО₂ (например, “рефрижерант 11”). Реакция образования ППУ протекает при обильном выделении СО₂, вследствие чего получающаяся масса вспенивается, расширяясь в 20...30 раз, а затем затвердевает.

Под агентами, контролирующими форму пор, подразумеваются добавки, благодаря которым не менее 90% пор закрыты, что повышает изоляционные свойства ППУ.

В нашей стране и за рубежом разработано много марок пенополиуретана, которые различаются  соотношением компонентов наполнителей при получении ППУ. Это - ППУ-3С, ППУ-3Н, ППУ-17Н и др. (Россия), “Мобей” (США), “Байер” (Великобритания).

Соответствующая ППУ конструкция тепловой изоляции представляет собой концентрическую оболочку теплоизоляционного материала, покрытую защитным кожухом из полиэтилена, рубероида, бризола, экструдированного пластика, листовой стали или  алюминия.

Как уже отмечалось, применение тепловой изоляции на магистральных трубопроводах позволяет сократить число пунктов подогрева и, следовательно, снизить затраты на их сооружение и эксплуатацию. Причем, чем толще тепловая изоляция, тем меньше число таких станций. Однако с увеличением толщины изоляции растут затраты уже на ее сооружение и эксплуатацию. Таким образом, для определения толщины тепловой изоляции требуется решить технико-экономическую задачу.

Рассмотрим стационарный режим эксплуатации “горячего” теплоизолированного трубопровода (расход Q, начальная и конечная температура перекачиваемой жидкости не изменяются во времени). Для определения толщины тепловой изоляции надо выразить через нее стоимость сооружения и эксплуатации как теплоизоляционного покрытия, так и пунктов подогрева.