Блоки дозирования реагентов (БДР) находят применение в самых разных отраслях промышленности. Особенно широко их используют на предприятиях нефтегазодобывающего сектора.
Так, с помощью оборудования типа БР (блоки регентов), УДХ (установки дозирования химреагентов), БНДР (блоки непрерывного дозирования реагентов) БРХ и МБРХ (соответственно, блоки реагентного хозяйства и мобильные блоки реагентного хозяйства) осуществляют автоматическую дозированную подачу реагентов в промысловые трубопроводы и затрубное пространство нефтяных и газовых скважин. В отличие от стационарных БРХ мобильные МБРХ предназначены не только для дозированного нагнетания, но также приготовления и перевозки химреагентов.
В число промысловых трубопроводов входят: трубопроводы систем поддержания пластового давления, выкидные трубопроводы, нефтегазосборные трубопроводы, нефтепроводы для транспортирования нефти до центрального пункта сбора, а также от центрального пункта сбора до сооружения магистрального транспорта и т. д.
Кстати, в соответствии с «ГОСТ Р 55990-2014. Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования» промысловыми трубопроводами являются ингибиторопроводы, служащие для подачи ингибиторов к скважинам или иным объектам обустройства углеводородных месторождений, и деэмульгаторопроводы, используемые для подачи деэмульгаторов.
Ингибиторы коррозии замедляют коррозионное разрушение внутренней поверхности трубопроводов, возникающее вследствие агрессивного воздействия газов, нефти и нефтепродуктов, тем самым существенно увеличивая срок службы труб. Деэмульгаторы ─ отечественные ─ проксанол 305-65, дипроксамин 157-65, а также производства США, Германии, Японии ─ предупреждают отложение на стенках трубопроводов продуктов эмульгирования водонефтяных смесей.
Жидкие деэмульгаторы ─ это поверхностно-активные вещества (ПАВ), активность которых выше, чем у естественных эмульгаторов, каковыми для нефти являются парафины, нафтены, асфальтены и др. Благодаря этому они вытесняют их с поверхности капель воды, останавливая процесс формирования нефтяных эмульсий.
Обработка скважин дозированным раствором соляной кислоты позволяет эффективно очистить их от глинистой и цементной корки и смоляных отложений.
Блоки подачи метанола, МЭГ, ДЭГ и ТЭГ типа БНДР служат для подачи спиртов ─ метанола (простейший одноатомный спирт, CH3OH) или этиленгликоля (двухатомный спирт, С2Н5ОН) ─ в газодобывающие (газовые и газоконденсатные) скважины, а также трубопроводы сбора и транспортировки газа, что позволяет предупредить появление гидратных пробок и отложений. А при низких температурах окружающего воздуха ─ предотвратить замерзание рабочей диафрагмы газовой скважины.
Подача МЭГ, ДЭГ и ТЭГ обеспечивает осушение газа и регенерацию отработанного этиленгликоля.
МЭГ, ДЭГ и ТЭГ ─ полиэтиленгликоли, двухатомные спирты, формула Н-[ОСН2СН2]m-ОН. Если число мономеров m в цепи молекул равно единице (m=1) ─ это моноэтиленгликоль (МЭГ), m=2 ─ диэтиленгликоль (ДЭГ), m=3 ─ триэтиленгликоль (ТЭГ). Чем больше m, тем выше вязкость и плотность.
Блоки одоризации газа типа БНДР предназначены для дозированной подачи и учета количества подаваемого одоранта в поток природного газа.
Необходимость одоризации природного газа и сжиженных углеводородных смесей обусловлена тем, что они изначально не имеют запаха, и поэтому обнаружить их утечку из закрытой системы, чреватую отравлениями персонала и возникновением взрывоопасных ситуаций, без наличия специальных приборов невозможно. Но введение в магистраль некоторого количества одорантов, ─ веществ обладающих резким, специфическим запахом, ─ позволяет почувствовать неладное при совсем небольшом содержании одоранта. Например, этимеркаптан хорошо ощутим, если концентрация газа, содержащего полтора десятка грамм этого вещества на 1000 кубических метров газа, составит всего один процент.
Для придания узнаваемого запаха и хорошо различимого цвета одорируют и упомянутый выше метанол.
Блоки дозирования реагентов (БДР) также используют в электроэнергетике (особенно в теплоэнергетическом сегменте отрасли), химической и пищевой промышленности. Системами автоматического дозирования корректирующих реагентов оснащены технологические комплексы водоочистки и водоподготовки. Дозирование реагентов необходимо в производственных процессах обогащения полезных ископаемых.
В общем, с помощью точно дозируемых химических реагентов ─ нейтральных, а нередко агрессивных, токсичных и легковоспламеняющихся жидкостей ─ решается целый комплекс технологических задач.
Устройство и комплектация блоков дозирования
Учитывая, что значительная часть углеводородов в России добывается за Полярным кругом, а даже если южнее его, ─ все равно преимущественно в сложных климатических условиях с продолжительным периодом низких температур, в состав комплектации блоков дозирования входит утепленный блок-бокс, смонтированный на металлическом сварном основании. Жесткий металлический каркас, выполненный из швеллеров, уголков и иного металлопроката обеспечивает прочность конструкции. Снаружи он может обшиваться профнастилом или сэндвич-панелями. Ограждающие конструкции установок БДР (УДХ) производства ООО «ЗДТ «Ареопаг» (Санкт-Петербург; https://www.areopag-spb.ru/), изготовлены из сэндвич-панелей, в которых использован негорючий базальтовый утеплитель. Соединение панелей не только надежное, но и герметичное. Изготавливают и дозировочные насосные установки открытого исполнения на раме, но подробнее о них в другой статье.
Это ─ «форма». «Содержание» ─ «технологическая начинка», т. е. используемое оборудование, как правило, разнесено по двум отсекам ─ технологическому и аппаратному (или отсеку управления). Причем они разделены между собой герметичной перегородкой и каждый имеет отдельный вход с улицы.
В технологическом отсеке расположен важнейший компонент блока дозирования, от которого в решающей степени зависят его производительность, точность и надежность работы ─ один, два (основной и резервный) или большее число дозировочных насосов. Их многоголовочное исполнение позволяет увеличить производительность и организовать дозирование нескольких реагентов в различные технологические линии.
В блоках производства «ЗДТ «Ареопаг» дозирование выполняют плунжерные или мембранные электронасосные агрегаты, осуществляющие непрерывную или периодическую подачу химического реагента. Часть производителей использует винтовые насосы-дозаторы.
Но насосы-дозаторы ─ не единственные насосы в блоке дозирования. С помощью обладающих хорошей всасывающей способностью шестеренных насосов, осуществляется заполнение реагентом внутренних расходных емкостей из передвижной заправочной емкости или специальной тары (эту работу может выполнять и внешний, не входящий в состав блока дозирования, насос) и периодическое перемешивание их содержимого.
Для приведения насосов в действие используются электродвигатели. В зависимости от условий эксплуатации блока дозирования ─ пыле-, влаго-, взрывозащищенные. При необходимости регулировать подачу реагента с учетом меняющихся параметров технологического процесса, может использоваться сервопривод. А в ряде случаев ─ пневмодвигатель.
Подачу реагента обеспечивает система обвязочных трубопроводов. Обязательным компонентом технологического отсека является трубопроводная арматура, необходимая для управления потоком жидкости. Демпфер пульсаций на нагнетательном трубопроводе сглаживает пульсации давления и подачи. Защита от избыточного давления возложена на предохранительный клапан.
Для работы с агрессивной рабочей средой проточные части насосов, контрольно-измерительной аппаратуры и запорно-регулирующей арматуры выполняют из коррозионноустойчивых материалов.
Система фильтрации оберегает насосы и арматуру от повреждения твердыми включениями. Фильтры установлены на трубопроводе закачки реагента в баки, а также на приемной линии насосов-дозаторов.
Внутренние емкости (основная расходная и дополнительная) для хранения химических реагентов также являются ответственным узлом технологического отсека. Возможен подогрев содержащихся в них реагентов вмонтированным электронагревателем. Контроль расхода дозируемой жидкости можно осуществлять, используя визуальный указатель уровня жидкости (мерное стекло емкости) или в автоматическом режиме с помощью электронного расходомера, дающего точную информацию о количестве дозируемого реагента. Совместная работа расходомера, датчика уровня и контроллера позволяет регулировать количество химреагента, подаваемого за заданный промежуток времени.
В аппаратном отсеке (отсеке управления) размещается силовой шкаф, а также шкаф (шкафы) или целый блок автоматического управления, а значит, аппаратура управления блоком дозирования, в т. ч. пусковая аппаратура всех электроприемников. Здесь же расположен щит управления насосным оборудованием и рабочие места для персонала ─ стол, сиденья.
Средства автоматизации и приборы безопасности
Наличие систем автоматики, приборов и средств КИП и А, обеспечивающих контроль технологических режимов, делает возможной работу блоков дозирования без постоянного присутствия персонала. Автоматика умеет поддерживать заданные параметры рабочего реагента, ─ перемешивая и нагревая содержимое расходной емкости обеспечивать нужную температуру и состав. Она управляет производительностью насосов-дозаторов; следит за уровнем расходной емкости, при необходимости останавливая техпроцесс до ее наполнения.
При подключении к соответствующим системам с каналами передачи данных существует возможность дистанционного управления и контроля работы блока дозирования из удаленного диспетчерского пункта.
Другая важнейшая функция КИП и А ─ обеспечение безопасности. В частности, защита электроприемников от короткого замыкания и перегрузок, выключение насосов при повышении давления, немедленное сигнализирование об опасных ситуациях.
Свой вклад в обеспечение безопасности блоков дозирования вносят такие приборы как, например, установленный снаружи светозвуковой оповещатель, извещатель пламени, прибор контрольный противопожарный, модуль пожаротушения и т. д.
Электроснабжение, отопление, освещение, вентиляция
Обязательные системы блока дозирования ─ электроснабжение, отопление, освещение, вентиляция и кондиционирование воздуха.
Система электроснабжения включает силовые и управляющие электрические кабели, проложенные внутри металлических кабельных каналов, выключатели, электрические розетки заземление. Источником питания, как правило является трехфазная сеть переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Но могут быть установлены автономные источники питания (аккумуляторные батареи, электрогенерирующие установки).
Для обогрева используют электрообогреватели или иные тепловые приборы.
Система вытяжной (приточно-вытяжной) вентиляции помогает поддерживать необходимые температуру и влажность воздуха и удалять вредные газовые примеси.
МИНИ БРХ и МБРХ
Комплектация мини-блока реагентного хозяйства (МИНИ БРХ) и мобильного блока реагентного хозяйства (МБРХ) производства «ЗДТ «Ареопаг» имеет свои особенности.
Оборудование МБРХ размещено в автофургоне на базе обладающего высокой проходимостью шасси КамАЗ-43118. Он разделен на два отсека ─ технологический и инструментальный. Технологический отсек ─ это плунжерный дозировочный агрегат с системой герметизации и отвода утечек; циркуляционный насос для приема, приготовления и перекачки реагентов и промывочной жидкости; две технологические емкости для реагентов и одна ─ для промывочной жидкости; фильтр тонкой очистки; расходомер с функцией программирования; электроконтактный манометр; вентилятор; газоанализатор, предохранительная арматура.
В инструментальном отсеке поместились шкаф управления, а также полноценная мастерская, необходимая при работе в полевых условиях, ─ стол верстак, тиски, набор инструментов.
МИНИ БРХ состоит из металлического корпуса, в котором установлен электронасосный агрегат с системой герметизации утечек, шкаф управления во взрывозащищенном исполнении, электроконтактный манометр, обратный клапан, фильтр тонкой очистки, рукав высокого давления и др.
Блоки дозирования могут иметь различную комплектацию. Варьируется количество насосов-дозаторов, их тип, производительность, число расходных емкостей, наличие и количество различных компонентов, и как следствие, функциональные возможности этого вида дозировочного оборудования, основными, но далеко не единственными показателями которого являются производительность, давление нагнетания, способ регулирования подачи.
Блоки дозирования реагентов ─ технически сложная продукция. Использование самых современных технологий и высококвалифицированный персонал ─ необходимые, но недостаточные условия для организации конкурентоспособного производства этого оборудования. Инженеры и технологи, занимающиеся проектированием и изготовлением БДР, должны обладать опытом и глубокими знаниями не только в области металлообработки, насосном оборудовании, КИП и А, трубопроводной арматуре, но и в технологиях, где разрабатываемое и производимое ими оборудование будет использоваться. Эти специалисты должны быть готовы к решению разноплановых нестандартных задач, уметь приводить к единому знаменателю множество факторов ─ пожелания Заказчиков, требования нормативной документации, особенности присущие конкретным предприятиям и организациям.
Только так получится изготовить и поставить заказчику оптимальные комплексные системы дозирования ─ технологически совершенные, безопасные, работающие с высокой экономической эффективностью.
Не удивительно, что таких предприятий не так много. По данным маркетингового агентства MegaResearch на десять основных производителей приходится 95 % российского рынка блоков дозирования реагентов. «ЗДТ «Ареопаг» ─ одно из ведущих предприятий этой десятки. Преимущества сделанных здесь блоков дозирования ─ высокая точность, низкое энергопотребление, надежность, длительный срок службы в самых сложных условиях эксплуатации ─ хорошо известны широкому кругу российских и зарубежных потребителей все чаще делающих выбор в пользу этой российской торговой марки.