Насосы для перекачки тёмных нефтепродуктов

Почему тёмные нефтепродукты — отдельный класс задач

Главная проблема тёмных нефтепродуктов — не состав и не агрессивность, а реология: зависимость вязкости от температуры настолько крутая, что разница в 30 °C меняет вязкость в 10–50 раз. Мазут М-100 при +100 °C течёт как тяжёлое масло, при +40 °C напоминает густую смолу, а при +20 °C не течёт вообще. Это означает, что любой сбой в системе обогрева — и насос, трубопровод и запорная арматура превращаются в монолитную конструкцию.

Второй фактор — асфальтосмолистые и парафиновые отложения. Тяжёлые нефтепродукты содержат высокомолекулярные соединения, которые при охлаждении выпадают на стенках корпуса насоса, в зазорах рабочего колеса и на торцевом уплотнении. Насос с малыми зазорами проточной части — типа стандартного OH2 в углеродистой стали — забивается в первые же сутки работы на горячем гудроне. Для тёмных продуктов нужны увеличенные зазоры рабочего колеса, рубашки обогрева корпуса и уплотнительной камеры.

Третий фактор — NPSH при высоких температурах. Мазут при +120 °C нагрет почти до температуры вскипания растворённых в нём лёгких фракций и воды. При незначительном снижении давления на всасывании они вскипают прямо в корпусе насоса. Кавитационный запас (NPSHA) для горячих тёмных продуктов рассчитывается особо тщательно — с учётом температурной поправки и возможного вспенивания среды.

Центробежные или объёмные: как вязкость определяет тип насоса

Ключевая граница проходит по значению вязкости рабочей среды при рабочей температуре. Центробежные насосы эффективны до 400–600 сСт при условии перерасчёта рабочей точки по поправочным коэффициентам Hydraulic Institute (HI). Выше этого порога КПД центробежного насоса падает настолько, что он перестаёт быть экономически обоснованным решением — и на сцену выходят объёмные насосы.

Насосы OH4 (API 610) — горячий мазут и газойль

Консольные насосы с подшипниковой стойкой и монтажом по осевой линии. Основной тип для мазута и вакуумного газойля при температурах до +350 °C и вязкости до 400 сСт.

• Температура: до +350 °C
• Рубашка обогрева опор
• Класс C-6, S-4 (12% Cr, 316L)

Запросить КП

Насосы BB2 (API 610) — тяжёлые нефтепродукты

Межопорные насосы с радиальным разъёмом для больших подач тяжёлого мазута и нефтяных остатков. Жёсткая конструкция выдерживает высокие нагрузки на патрубки при тепловых расширениях трубопровода.

• Подача: до 5 000 м³/ч
• Температура: до +400 °C
• Низкий NPSHr при горячих средах

Запросить КП

Винтовые насосы — гудрон и высоковязкий мазут

Одно-, двух- и трёхвинтовые объёмные насосы: одновинтовые — до 100 000 сСт, двух- и трёхвинтовые — до 10 000 сСт. Высокое самовсасывание, равномерная подача без пульсаций, газосодержание до 90%.

• Вязкость: 400–100 000 сСт
• Давление: до 10 МПа
• Рубашка обогрева корпуса

Запросить КП

Шестерёнчатые насосы — битум и высоковязкие остатки

Объёмно-ротационные насосы для перекачки битума, гудрона и смол с вязкостью до 50 000 сСт. Компактны, нечувствительны к загрязнённым средам с абразивом, обеспечивают стабильную подачу при высоком давлении.

• Вязкость: до 50 000 сСт
• Подача: до 500 м³/ч
• Обогрев корпуса паром

Запросить КП

Системы обогрева: рубашки, паровые спутники и предпусковой прогрев

Для тёмных нефтепродуктов система обогрева — не опция, а часть технологического решения. Её состав определяется температурой застывания продукта и продолжительностью возможных простоев. Насос без обогрева при работе с мазутом М-100 — это агрегат, который невозможно запустить после плановой остановки на выходные.

Рубашка обогрева корпуса насоса подаёт насыщенный пар или горячую воду в полость между внешней стенкой корпуса и кожухом. Рубашка поддерживает температуру проточной части выше температуры застывания продукта даже при длительном простое. Для гудрона и битума давление греющего пара обычно 0,4–0,8 МПа (насыщенный пар +150...+170 °C). Рубашка уплотнительной камеры защищает торцевое уплотнение от закоксовывания и обеспечивает нормальный тепловой режим торца.

Паровой спутник трубопровода — трубка малого диаметра (15–25 мм) с паром, проложенная вдоль всасывающего и нагнетательного трубопровода под общей тепловой изоляцией. Без спутника горячий мазут или гудрон застывает в трубопроводе за 2–4 часа после остановки насоса — разморозить такую систему без демонтажа практически невозможно.

Для насосов API 610 типов OH4 и BB2 предпусковой прогрев предусмотрен стандартом: в опросном листе указывается требуемое время прогрева и расход пара на рубашку. Поставщик подбирает площадь теплообменной поверхности рубашки под эти параметры.

Как выбрать насос для тёмных нефтепродуктов

Подбор насоса для вязкого тёмного нефтепродукта без опросного листа с параметрами среды при рабочей температуре — это случайный выбор, а не инженерное решение. Четыре параметра закрывают 90% вопросов по типу насоса ещё до расчёта гидравлики.

1. Вязкость при рабочей температуре: не при +20 °C из справочника, а при реальной температуре перекачки. Именно это значение определяет: центробежный или объёмный насос, нужен ли пересчёт по HI и какой КПД ожидать на рабочей точке.
2. Температура застывания и минимальная рабочая температура: от этого зависит состав системы обогрева — только рубашка корпуса, или паровой спутник на всём тракте, или полный обогрев с паровой системой предпускового прогрева.
3. Наличие твёрдых включений и склонность к коксованию: гудрон и тяжёлые остатки крекинга содержат асфальтены и твёрдые частицы. Для таких сред нужны увеличенные зазоры рабочего колеса, открытое колесо (для волокнистых включений) или объёмный насос без зазоров в проточной части.
4. Режим работы и частота пусков: непрерывный режим допускает стандартные уплотнения Plan 11/23. Частые пуски/остановы при работе с застывающей средой — это Plan 52 или Plan 53 с принудительной подачей барьерной жидкости, чтобы уплотнение не закоксовывалось в паузах между пусками.
5. Объект и стандарт: технологические позиции НПЗ — API 610 + API 682, полный пакет документации с FAT. Мазутное хозяйство ТЭЦ или нефтебаза — ГОСТ на насосы, декларация ТР ТС 010, сертификат Ex ТР ТС 012.

Поставщик, работающий по стандарту, заполняет опросный лист совместно с заказчиком, рассчитывает поправку на вязкость по HI и согласует состав системы обогрева до выставления коммерческого предложения.