Применение холода в нефтяной и газовой промышленности

Тысячелетиями человечество удовлетворяло потребности в холоде за счет естественного охлаждения, используя для этих целей лед и снег. Лед был главным источником холода многие годы. И только в 80-х годах 19 века сформировались основы современных методов получения искусственного (машинного производства) холода. Дальше холодильное дело развивалось стремительно. Меньше чем за сто лет создано столько разновидностей холодильных установок, что для описания их не хватит целого тома. Только основных физических явлений, используемых в технике для осуществления искусственного охлаждения существует более десяти.
Наиболее распространенными из охлаждающих эффектов являются:
фазовые превращения;
расширение сжатого газа с получением внешней работы;
дросселирование; вихревой эффект (труба Ранка);
термоэлектрическое охлаждение (эффект Пельтье) и т.д.
В настоящее время холод стал непременным элементом современного быта, область его использования широка. Трудно представить жизнь крупных городов, развитие пищевой промышленности (молочной, мясной, рыбной и т.д.) и торговли без холодильных машин различной мощности. С помощью холода осуществляется кондиционирование воздуха в производственных и бытовых помещениях. Даже развитие спорта потребовало применения холода для создания искусственных катков. В XXI веке роль искусственного холода в жизни человека (в промышленном и сельскохозяйственном производстве, медицине, в быту и т.п.) продолжает возрастать с каждым годом. Так, в 1990 году в мире было произведено 80 млн. стационарных холодильных установок и 20 млн. транспортных холодильных установок, а уже в 2002 году, соответственно,100млн.и 35млн.штук.

Наиболее крупные потребители искусственного холода – газовая, нефтяная и химическая промышленность. В связи с этим обоснованный выбор производительности, режимных параметров и схемных решений холодильных станций имеет большое значение. Технологические особенности предприятий указанных выше отраслей промышленности обуславливают специфику холодильного оборудования:
• холодильные машины должны иметь большую производительность (N > 104 кВт);
• высокую степень надежности;
• автоматическое поддержание заданных параметров;
• длительный ресурс работы;
• использование энергетических ресурсов производства;
• применение недорогих рабочих веществ.
Всем этим требованиям наиболее полно соответствуют холодильные парокомпрессионные машины с винтовыми и центробежными компрессорами, а также абсорбционные и пароэжекторные машины, использующие вторичные энергоресурсы и тепловую энергию технологических процессов производств.
При наличии отработавших горячих газов в качестве приводов компрессоров холодильных агрегатов применяют газовые турбины и двигатели внутреннего сгорания.
В качестве рабочих веществ широко используются аммиак, пропан, пропилен и т.д.
В крупных установках с разветвленной сетью трубопроводов используют вторичные хладоносители: водные растворы хлорида натрия, хлорида кальция, кальциевой селитры и ряда других. Так как в химической промышленности примерно 20 % искусственного холода используется на охлаждение воды, то для этой цели применяют теплоиспользующие абсорбционные либо пароэжекторные холодильные машины.
По данным технико-экономического анализа, затраты на создание пароэжекторных установок в 7,5 раза меньше, а абсорбционных бромистолитиевых установок в 2 раза меньше, чем затраты на создание хладоновых холодильных установок с центробежными компрессорами. В современных крупных установках тепло конденсации отводят с помощью воды и воздуха. Тип конденсаторов рабочих веществ выбирают в зависимости от наличия, качества и стоимости охлаждающей воды;...