Введение 7
1 Добыча нефти в Арктике. Экологическая катастрофа при ее
розливе
1.1 Запасы нефти в Арктике 9
1.2 Запасы нефти в Сибири 9
1.3 Розлив нефти как причина возникновения экологической
катастрофы
2 Оборудование нефтехимического кластера и аварийность на
трубопроводе
2.1 Общая характеристика трубопроводов 13
2.2 Жаровые трубы в нефтедобывающей промышленности 14
2.3 Аварийность на трубопроводном транспорте 16
3 Основные методы и технологии повышения коррозионной и
жаростойкости нефтепродуктопровода и другого оборудования нефтехимической отрасли
3.1 Использование пластиковых и металлопластиковых труб 20
3.2 Электродуговая металлизация 20
3.3 Остекление 22
3.4 Цементно - песчаное покрытие 22
3.5 Полимерные покрытия 22
3.6 Гальванический метод 23
3.7. Плакирование 24
3.8 Плазменное напыление 25
3.9. Газодинамическое напыление 26
3.10 Газопламенное напыление (ГНП) 27
3.11 Высокоскоростное напыление 28
3.12 Общие методы повышения жаростойкости 29
4 Выбор методов нанесения и материалов защитных покрытий 31
4.1 Выбор методов повышения жаростойкости и коррозионной
стойкости
4.2 Выбор материала покрытия 32
4.3 Оптимизация химического состава и свойств газопламенных покрытий
4.4 Технология газопламенного нанесения покрытий 34
5 Исследование зависимости влияния различных сред на образцы
5.1 Испытание на жаростойкость при 150°С 38
5.2 Испытание на жаростойкость при 700°С 42
5.3 Испытание на коррозионную стойкость в морской воде 45
6 Экономическое обоснование предлагаемой технологии 48
6.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов 48
6.2 Исходные данные для проведения расчета экономической
эффективности
6.3 Расчет затрат на напыление покрытия 50
7 Расчет материального баланса горения природного газа 53
7.1 Исходные данные и расчет 53
Заключение 56
Список используемых источников 58
В виду постоянного развития нефтехимической промышленно, растет потребность в материалах, которые обладают высокими эксплуатационными свойствами, такими как коррозионная стойкость и жаростойкость. Эту задачу полностью могут решить высоколегированные стали, но они имеют высокую стоимость, поэтому их применение не целесообразно [5, 8]. В связи с этим, в производстве на данный момент применяются малолегированные или углеродистые стали. Но данные виды сталей имеют низкий срок эксплуатации и низкие эксплуатационные свойства, это влечет за собой большие экономические потери.
На данный момент лучшей заменой высоколегированных сталей являются тонкие защитные покрытия и различные методы и технологии их нанесения. Себестоимость таких покрытий на много ниже, чем цельное изделие из легированной стали. Поверхностная модификация покрытиями позволяет увеличить срок службы углеродистых сталей и их применение экономически целесообразно.
Процессы коррозии являются основной причиной аварий на предприятиях, поэтому повышение жаропрочности и коррозионной стойкости оборудования является основополагающей задачей. Исходя из вышесказанного, повышение экологической безопасности, при применении данного оборудования, становится все более актуальной.
Цель работы - повышение срока службы жаровой трубы и трубопровода для экологической безопасности при подготовке и транспортировке нефти в условиях Крайнего Севера.
Актуальность темы обусловлена следующим:
1. Необходимостью понижения экологических рисков при применении оборудования при подготовке и транспортировке нефти в условиях Крайнего Севера;
2. Изделия из легированных сталей имеют высокую стоимость;
3. Низкий срок службы оборудования при подготовке и транспортировке нефти на Крайнем Севере.
Проблема исследования: необходимость предупреждения экологических рисков на предприятия нефтедобычи.
Поставленная в работе цель достигается решением таких задач как:
1. Провести анализ причин возникновения аварий на предприятиях нефтедобычи и оценить вклад коррозионных процессов на их возникновение;
2. Провести оценку экологической опасности аварий при подготовке и транспортировке нефти;
3. Проанализировать способы повышения жаростойкости оборудования;
4. Разработать меры по обеспечению экологической безопасности при использовании жаровой трубы;
5. Провести расчет и оценить экономическую. эффективность внедрения выбранной технологии нанесения покрытий.
Практическая значимость данной работы: предложенная технология и покрытия способны снизить антропогенное воздействие на окружающую среду.
В рамках работы решены следующие задачи:
1. Показаны причины возникновения аварий на предприятиях нефтедобычи и оценен вклад коррозионных процессов на их возникновение;
2. Показана экологическая опасность аварий при подготовке и транспортировке нефти
3. Указана невысокая эффективность оборудования (срок безаварийной службы 10лет);
4. Проанализированы существующие методы повышения эксплуатационных свойств оборудования нефтехимической и нефтедобывающей отраслей;
5. Предложена комплексная технология нанесения коррозионностойких и жаростойких покрытий на поверхность жаровой трубы и нефтепроводов (срок безаварийной службы 50 - 100 лет с повышением экологической безопасности).
6. Разработаны меры по обеспечению экологической безопасности на производственном участке (скорость коррозии с предлагаемыми покрытиями до 17 раз ниже, чем без покрытия)
7. Выполнено экономическое и экологическое обоснование целесообразности предлагаемой в проекте технологии нанесения защитных покрытий. За период службы оборудования с предлагаемыми покрытиями, стоимость труб без покрытия ниже, но это не включает затраты на замену и транспортировку труб. А так же оборудование с данными покрытиями в 17 раз снижают вероятность возникновения аварий.
8. Материальный баланс показал, что природный газ, при сжигании в выпаривателе, полностью превращается в продукты реакции.
Предложенная технология реализуется в помощью имеющихся в технике средств, практически значима и имеет экономическую эффективность.
