akula_matata

1. «Повышение эффективности изотермических резервуаров для хранения продуктов на АГХК»

ХТб-23-1
НефтеЛеди

2.

Наша команда
2
Клейман
Илья
Матиева
Туркана
Мамедова
Сабина
Филиппова
Александра
Иванова
Камилла
Магель
Екатерина

3.

Дорожная карта проекта
Пери
од
1 неделя
Этап
Подготовите
льный
Ключ
евые
зада
чи
Создание
группы,
определе
ние темы
проекта,
распреде
ление
ролей,
общий
анализ
производ
ства
АГХК
2
н
е
д
е
л
я
3 неделя
4
н
е
д
е
л
я
5 неделя
6
н
е
д
е
л
я
7 неделя
Сбор всей информации
Изучение
детально
й
конструк
ции
резервуа
ров
Изучение
всех
аналогов
перлита
и
выявлени
е слабых
и
сильных
мест
Изучение
всех
этапов
производ
ства
перлита
8
н
е
д
е
л
я
9 неделя
1
0
н
е
д
е
л
я
11
неделя
1 13
2 неделя
н
е
д
е
л
я
3
1
4
н
е
д
е
л
я
15
неделя
1
6
н
е
д
е
л
я
17
неде
ля
Анализ
Разрабатыва
ющий
Оценивающи
й
Заключительный
Анализ
всей
собранно
й
информа
ции и
разработ
ка
теоретич
еского
решения
Разработ
ать
итоговую
схему,
проработ
ать все
теоретиче
ские
аспекты
контроля
качества
на
каждом
этапе
Оценка
эффекти
вности и
экономи
ки,
выявить
все
потенци
альные
риски
модифик
ации
Подготов
ить
итоговую
презента
цию с
докладо
м

4. Схема процессов на производстве

4
Многокомпонентный газ с
месторождений ВС
Предварительная очистка и осушка
Отбензиненный газ
метан,этан,гелий
НТС и конденсация
-30…-60
Детальное
низкотемпературное
разделение
ректификация до -165
Очищенный
метан
Экспорт в
китай
Нестабильный
газовый конденсат
Тяжелые УВ (с3+)
Стабилизация и
ректификация
Разделение на
фракции
Этановая
фракция
пропан
Пиролиз крекинг
получение этилена
пропилена
Полимеризация
Полиэтилен
Полипропилен
СУГ
пропан-бутан
Пентагексановая
фракция

5. Конечные продукты и объёмы производства

Продукт
5
Плановые объемы производства(в год)
Примечания и применение
Полиэтилен
2,3 млн тонн
Разных марок (для плёнок, труб, литьевых
изделий, изоляции кабеля)
Основной продукт комплекса
Полипропилен
Прим 400 тыс.тонн
Разных марок (для автомобильной
промышленности, бытовых товаров, упаковки,
текстиля)
Метан (очищенный)
Прим 38,5 млрд м3
Не является продуктом комплекса в прямом
смысле, т.к. является основным товарным
потоком для Газпрома и продолжает путь по
трубопроводу
Этан
Прим 2,5-3,0 млн тонн
Частично используется как сырье для
пиролиза на самом ГХЗ, частично может
поставляться на др. предприятия
Сжиженные газы (СУГ)
Прим 1,0 млн тонн
Пропан, бутан и их смеси. Товарная
продукция
Гелий
До 60 млн м3
Критически важный продукт. АГХК станет
крупнейшим в мире производителем гелия
Пентагексановая фракция
Прим 250-300 тыс.тонн
Смесь УВ испольхуется как сырье в
нефтехимии
или как компонент моторных
5
топлив
Основные продукты:
Побочные продукты:

6. Конструкция изотермических резервуаров

Ключевые элементы:
1.
Внутренний
сосуд:
Изготавливается
хладостойкой стали, контактирует с продуктом.
из
Основное назначение — минимизация
теплопритоков для сохранения низкой
температуры продукта (криогенные жидкости)
2.
Наружный корпус: Защитная оболочка из
углеродистой стали или алюминия.
3. Теплоизоляция: Располагается в межстенном
пространстве. Основные типы:
Вакуумно-порошковая:
вакууме.
Перлит
или
аэрогель
в
Вакуумно-многослойная
(ВМСИ):
Наиболее
эффективный вариант из чередующихся отражающих
слоёв.
4. Опорная система: Компенсирует термические
деформации (подвесная или опорная конструкция).
5. Инженерные системы: Арматура, датчики и
системы управления для работы с продуктом.
6
6

7. ПРОДУКТЫ В РЕЗЕРВУАРАХ

7
ПРОДУКТЫ В РЕЗЕРВУАРАХ
ПРОДУКТ
ФОРМУЛА
РОЛЬ НА КОМПЛЕКСЕ
ПРИЧИНА ХРАНЕНИЯ В
ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЗЕРВУАРЕ
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ
ОБЪЕМ
РЕЗЕРВУАРНОГО
ПАРКА, М³
УСЛОВИЯ
ХРАНЕНИЯ
1. Сжиженный
этан
C₂H₆
Ключевое сырьё для
пиролиза (получения
этилена)
Безопасное и экономичное
хранение больших объёмов в
сжиженном виде
100 000 - 120 000
Около -130°C 140°C
2. Сжиженный
этилен
C₂H₄
Главный мономер
для производства
полиэтилена
Накопление и хранение
колоссальных объёмов продукции
пиролиза
25 000 - 40 000
Около -100°C
3. Сжиженный
пропан
C₃H₈
Сырьё для пиролиза
и топливо
Безопасное хранение в жидком
состоянии при давлении, близком к
атмосферному
15 000 - 25 000
Около -42°C
4. Сжиженный
пропилен
C₃H₆
Мономер для
производства
полипропилена
Накопление и хранение больших
объёмов перед производством
полимеров
8 000 - 15 000
Около -50°C
5. Кислород
O₂
Вспомогательный
технологический газ
Криогенная жидкость, получаемая
на воздухоразделительной
установке (АЗУ)
3 000 - 6 000
Около -183°C
6. Азот
N₂
Вспомогательный
технологический газ
(инертная среда)
Криогенная жидкость, получаемая
на воздухоразделительной
установке (АЗУ)
3 000 - 6 000
Около -196°C
7

8. Проблема

8
Проблема
Основная проблема заключается в том, что
перлит - это сыпучий материал, который под
воздействием вибраций и перепадов температур
постепенно уплотняется. Это приводит к
образованию "мостиков холода" - участков с
повышенной теплопроводностью. Кроме того,
перлит гигроскопичен и со временем может
накапливать влагу, что ещё больше ухудшает его
изоляционные свойства.

9.

9
Что такое перлит?
Добыча
сырого
перлита
Химический состав:
Ключевое свойство
Аморфный алюмосиликат(содержит
связанную воду 2-5%)
При резком нагреве до температуры
плавления связанная вода испаряется,
увеличивая объем зерна в 10-20 раз
Дробление
Фракцион
ирование
Подача в
печь
Нагрев
9001200
Охлаждение
Сепарация/
упаковка
Готовый
продукт
вспученны
й перлит

10.

Сушка
100-200
Вторичное
дробление
конусная
дробилка
Измельчение
шаровая
мельница
Грохочение
вибрационн
ый грохот
Первичное
дробление
щековая
дробилка
Добыча
сырого
перлита
перлит
Недостаточное
измельчение
Классификация
воздушный
сепаратор
10
Промежуточный
склад
фракции 0,1-0,5
мм, 0,5-1,2 мм ...
подготовка шихты
Подача в
печь
дозатор +
транспорт
ёр
Предварительный
нагрев
300-400
Основной
нагрев
900-1200
Стабилизация
зона
выдержки
Вспучивание
кипящий слой
Склад готовой продукции
термообработка
Охлаждение
Сепарация
Помол
Сортировка
водяной
теплообменник
циклон
+аспирация
для спец
марок
вибросито
обработка продукта
Упаковка
мешки

11. Оборудование для производства перлита

11
Оборудование для производства перлита
Стадия
Основное оборудование
Принцип работы
Измельчение
Щековые/конусные дробилки,
шаровые мельницы
Механическое разрушение породы
Классификация
Вибрационные грохоты,
воздушные классификаторы
Разделение частиц по размеру и массе
Термообработка
Печь кипящего слоя
Взвешивание частиц потоком горячего
газа, обеспечивается быстрый и
равномерный нагрев
Сепарация
Циклоны, вибросита, аспирационные
системы
Разделение на фракции по плотности и
размеру

12. Перлит как материал изоляции: плюсы и минусы

12
Плюсы
Минусы
1. Высокая эффективность при низкой плотности.
Позволяет создавать эффективную изоляцию без
значительного утяжеления конструкции
1. Уплотнение со временем
· Под воздействием вибраций и перепадов температур
перлит уплотняется, что приводит к образованию
«мостиков холода» — участков с повышенной
теплопроводностью
2. Огнестойкость и негорючесть.
2. Гигроскопичность
· Со временем может накапливать влагу, что ухудшает
теплоизоляционные свойства.
3. Химическая стойкость
Не горит, не боится кислот и щелочей.
· Подходит для агрессивной и влажной среды
промышленного комбината.
3. Необходимость контроля состояния
· Требует периодического обслуживания и контроля из-за
риска потери изоляционных свойств.
5. Экологическая безопасность.
Это природный материал, не содержащий вредных
веществ (асбеста, фреонов и т.д.).
12

13.

Обоснование выбора перлита
Это идеальный
материал для
агрессивной и влажной
среды комбината. Он не
горит не боится кислот
и щелочей, а при
намокании не теряет
свойств после
высыхания. Его
засыпная конструкция
долговечна и
ремонтопригодна.
13

14. Модификация 1 Пеллетированный перлит с огнестойким связующим

Состав: вспученный перлит + ~1–3 % неорганического связующего (обычно жидкое стекло – натриевый или калиевый
силикат, реже цемент/гипс).
Технология: перлит смешивают с раствором связующего и небольшим количеством воды, затем гранулируют (прессуют в
гранулы/пеллеты) и сушат. Готовые гранулы обладают прочной формой.
Ожидаемый эффект: получаются мелкогранулярные блоки перлита с высокой прочностью. Связующее запечатывает поры:
такие гранулы не пылят и практически не оседают. Силикатный «клей» после отверждения делает материал негорючим и
водостойким.
Преимущества пеллет:
○
Прочная форма гранул – утеплитель не сползает.
○
Негорючесть – силикатный материал абсолютно огнестойкий.
○
Водонепроницаемость – после схватывания пеллеты становятся практически невлагоёмкими.
○
«Быстрый схват», высокая прочность и химстабильность полученного материала
14

15. Модификация 2 Перлит с армирующими микроволокнами

15
Модификация 2
Перлит с армирующими микроволокнами
Тип волокон: тонкие армирующие волокна – стекловолокно, базальтовые или полимерные (например,
поливиниловый спирт – ПВС). Выбирают инертные, огне- и коррозионно-стойкие.
Дозировка: очень небольшая – порядка 0.1–0.5 % по массе перлита (фракция волокна ~6–12 мм).
Механизм действия: волокна создают внутри слоя перлита внутреннюю «сеть-арматуру». Они связывают
частицы перлита, повышая устойчивость к смещению и разрыхлению. Добавка микроволокон улучшает
пластичность и трещиностойкость материала: даже при низких дозах (0.1–0.5 %) образуется перекрестная
структурная сеть с цементной/силикатной фазой, что значительно усиливает межфазное сцепление.
Эффект:
○
Уменьшается образование пустот – волокна препятствуют соскальзыванию частиц.
○
Перлит меньше пылит – матрица из волокон удерживает мелкие фракции.
○
Снижается эффект вибрационного уплотнения – волокнистая структура гасит колебания.
15

16.

16
Пеллетированный перлит: создание прочных гранул полностью решает проблему
осадки и сдвига. Связующее «склеивает» частицы, образуя непрерывный
изолирующий слой без пустот. Негорючий силикат позволяет не бояться пожаров. В
сочетании с влагозащитой (аналогично ГОСТ 10832 марки М700) такая засыпка
равномерна и устойчива к усадке.
Перлит с микроволокнами: волокна служат «мини-арматурой» в перлитовом слое –
их сеть связывает материал и гасит микротрещины. Это повышает механическую
прочность и уменьшаeт пыление, особенно при вибрации. Подобно тому, как 0.1–
0.5 % ПВА или полимерных волокон улучшает трещиностойкость цементного
раствораl

17. Испытания эффективности

•Показатель
•Метод испытания
•Ожидаемый результат
•Оседание слоя
•Измерение
снижения высоты
•Отсутствие значимой осадки после вибрации/нагрузки (сравнение с необработанным перлитом).
•Водопоглощение
•ГОСТ 10832-2009
•Водопоглощение пеллетированного перлита должно быть низким (для М200 ≤125% по массе), при этом
антислеживающие добавки и гидрофобизация снижает этот показатель.
•Теплопроводность
•ГОСТ 7076-99
•λ перлита ~0.043–0.093 Вт/(м·К) при 25 °C. Модификации не должны ухудшать изоляцию (ожидают λ в этом же
диапазоне или ниже).
17

18.

18
Использование пеллетирования и армирующих микроволокон – компромисс между
простотой и эффективностью. Эти методы не требуют сложной техники или дорогих
материалов: силикатный клей и тонкие волокна – обычные доступные компоненты. При
этом они значительно повышают стабильность засыпной изоляции: гранулы не
слеживаются и не горят, а волокна создают внутреннюю арматуру, устойчивую к
вибрации. Добавки низкозатратны (силикат – недорогой неорганический материал, и
технологии гранулирования/дозирования отработаны в строительной промышленности. В
итоге эти решения обеспечивают заметный выигрыш в защите и долговечности изоляции
резервуаров, оставаясь при этом относительно простыми в реализации.

19. Применение аналогичных технологий

19
1. Криогенные резервуары для хранения СПГ (LNG) – Япония, Корея, Китай
Где используется:
Nippon Steel Engineering (Япония), POSCO E&C (Корея), CNOOC (Китай) — при строительстве изотермических резервуаров для СПГ.
Между внутренней и наружной стенкой резервуара (толщина слоя 600–900 мм) засыпается вспученный перлит, обработанный силикатацией (жидким
стеклом) и иногда органосиланами — для снижения пыления и влагопоглощения.
Суть технологии:
Перлит покрывают тонкой плёнкой жидкого стекла и подсушивают → частицы становятся гидрофобнее и более стабильны.
Некоторые компании добавляют микроволокна (стеклянные или базальтовые) для армирования слоя, чтобы предотвратить слёживание при вибрации.
В Японии такие решения описаны в JIS G 0701 и патентах компаний KOBELCO и Daewoo E&C.
2. Газовые и аммиачные терминалы – Европа (Air Liquide, Linde, BASF)
Где используется:
В системах хранения жидкого кислорода, азота, аргона и аммиака.
Air Liquide (Франция) и Linde (Германия) применяют компактированные перлитовые гранулы (Perlite Pellets) — материал производится
дочерними компаниями Imerys Perlite и Termolita.
Что это такое:
Это агломерированный перлит — частицы перлита склеены неорганическим связующим (жидкое стекло, алюмосиликат).
Иногда добавляются алюмосиликатные микроволокна, которые создают армирующую структуру внутри слоя.

20. Пошаговая схема (технология) модификации перлита

Смешивание / приготовление сырья
1.
Сухое смешивание (если добавляем волокна): в смесителе с лопастями равномерно ввести
микроволокна в сухой перлит (скорость смешивания средняя, время 2–5 мин).
○
Цель: получить однородную «внутреннюю сетку» волокон по объему.
2.
Подготовка раствора связующего: развести жидкое стекло водой до требуемой вязкости; контролировать
pH/модуль силикатов.
3.
(Вариант A) — сухой путь с распылением: распылять раствор жидкого стекла на смесь перлита
(+волокна) в барабанном смесителе; подать минимальное количество влаги равномерно (1–3 % по массе
связки).
Формирование пеллет/гранул
1.
Гранулятор (пан/барабан/вихревой): при вращении образуются шарики (5–15 мм). Управлять
влажностью и скоростью для получения нужного диаметра.
2.
Пресс-пеллетирование (опция): при необходимости прессуют в более плотные пеллеты (в прессматрице).
3.
Сушка: в туннельной/печной сушилке при 80–120 °C до остаточной влажности <2–3 %. Время сушки 2–6 ч в
зависимости от объёма.
4.
Классификация: просеять, отделить пылевую фракцию; возвратить мелочь на повторную грануляцию.
20