Систему перекачки и учёта пиролизного масла проектируют по пробам и лабораторным анализам того масла, с которым действительно будет работать объект, а не по одному «типовому» описанию продукта. Под одним названием может скрываться масло из биомассы, изношенных шин или пластиковых отходов, полученное при совершенно разных режимах процесса. Поэтому вязкость, содержание воды, механических примесей, кислотность и запах меняются от объекта к объекту, и все решения по насосам, фильтрам, счётчикам и материалам исходят из этой изменчивости.
Почему нет единого пиролизного масла
Лучше всего изучена бионефть (bio-oil) быстрого пиролиза биомассы. По данным IEA Bioenergy, она обычно содержит 20–30 % масс. воды, имеет pH 2–3 и вязкость около 15–35 сСт при 40 °C, тогда как для топочного мазута тот же источник приводит 3,0–7,5 сСт. Это коррозионно-активная жидкость, не смешивающаяся с нефтяными маслами и со временем стареющая с ростом вязкости. В исследованиях коррозии также отмечается, что общее кислотное число 90–100 для пиролизных масел из биомассы — обычное явление.
Существующие спецификации на продукт (ASTM D7544 и EN 16900) распространяются только на пиролизные жидкости из биомассы. Проверенной спецификации на пиролизные масла из шин или пластика в рамках этой работы не выявлено. Для таких масел исходные данные для проектирования целиком опираются на анализ самого продукта, а в программу анализа целесообразно включить примеси, связанные с сырьём, например серу, хлор и металлы.
Исходные данные дают лабораторные анализы
Показатель анализа | Почему важен | Влияние на проект |
Вязкость и её зависимость от температуры | Определяет перекачиваемость и потерю давления на счётчике | Тип насоса, диаметр трубопровода, необходимость подогрева |
Содержание воды и фазовое состояние | При хранении может выделиться отдельная фаза | Точка отбора из резервуара, пробоотбор, подход к учёту |
Механические примеси | Вызывают износ и забивание насосов и узких проходов; на дне резервуара может накапливаться шлам | Ступени фильтрации, выбор счётчика, доступ для очистки |
Кислотность (pH, общее кислотное число) | Ускоряет коррозию, особенно при повышенной температуре | Материалы смачиваемых деталей и уплотнений |
Плотность | Связывает массу и объём | Основа учёта и технология счётчика |
Термическая стабильность | Перегрев может необратимо испортить продукт | Способ подогрева и верхний предел температуры |
Температура вспышки и летучие компоненты | Влияют на решения по взрывоопасным зонам и обращению с парами | Вид взрывозащиты электрооборудования, вентиляция, контроль запаха |
Спецификация на пиролизную жидкость из биомассы нормирует теплоту сгорания, воду, твёрдые частицы, кинематическую вязкость, плотность, серу, зольность, pH, температуру вспышки и температуру застывания. Этот перечень удобно взять за основу программы анализов и для масел из другого сырья. Не менее важно, откуда и как отобрана проба; вопросам пробоотбора и совместимости материалов в EN 16900 посвящено отдельное приложение.
Подогрев: необходим, но ограничен
Как и тяжёлое топливо, пиролизное масло можно сделать более текучим подогревом, но не с той же свободой. IEA Bioenergy указывает, что бионефть из биомассы при нагреве до 100 °C и выше быстро вступает в реакции и в итоге оставляет твёрдый остаток массой около половины исходной жидкости. Поэтому способ подогрева и верхний предел температуры задают по данным о термической стабильности продукта; привычки, принятые на объектах тяжёлой нефти и мазута, напрямую не переносятся.
Точки перекачки и учёта на объекте
· Налив автоцистерн: Фильтрация, однородность продукта и контроль запаха при отгрузке.
· Слив автоцистерн: Приёмная проба, расслоение в цистерне и выбор сливного насоса.
· Узел учёта: Технология счётчика для продукта переменного состава и использование данных о плотности.
· Перекачка с подогревом: Определение температурного окна и схемы обогрева трубопроводов.
· Порционный учёт: Пробоотбор, протоколы по партиям и прослеживаемость для покупателя.
· Межрезервуарная перекачка: Перекачка между промежуточными и отстойными резервуарами, сведение с уровнемерами.
Подход TLY Enerji
В зависимости от объёма проекта TLY Enerji может оказать поддержку в инженерной оценке анализов продукта, выборе технологии учёта и материалов, поставке измерительного и регулирующего оборудования, арматуры и насосов, интеграции, монтаже и пусконаладке. Для объектов пиролизного масла границы поставки и исходные данные согласуются на основе сведений о продукте, предоставленных оператором.
Решения для пиролизного масла
· Налив пиролизного масла в автоцистерны: Работа с переменными свойствами продукта на линии налива.
· Слив пиролизного масла из автоцистерн: Проверки при приёме и организация слива.
· Блочные узлы учёта пиролизного масла: Надёжный подход к учёту масла переменного состава.
· Перекачка пиролизного масла с подогревом: Насколько и как подогревать.
· Порционный учёт пиролизного масла: Учёт по партиям и прослеживаемость.
· Блоки межрезервуарной перекачки пиролизного масла: Организация внутренних перекачек между резервуарами.
· Объекты тяжёлой нефти и мазута: Управление температурой и оборудование для вязких продуктов, отличия от пиролизного масла.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли перекачивать пиролизное масло оборудованием для мазута?
Этого нельзя предполагать заранее. Пиролизное масло из биомассы кислое и коррозионно-активное, не смешивается с нефтяными маслами и может необратимо испортиться при перегреве. Смачиваемые детали из углеродистой стали, уплотнения и схемы подогрева, выбранные для мазута, могут оказаться непригодными. Для масел из шин или пластика пригодность оборудования также определяется по анализу продукта и оценке совместимости материалов.
Какие анализы запросить для проектирования?
Как минимум: зависимость вязкости от температуры, содержание воды, механических примесей, плотность, кислотность (pH и общее кислотное число), температуру вспышки, температуру застывания и данные о термической стабильности. Для продуктов из шин и пластика в программу добавляют примеси, связанные с сырьём. Анализ нескольких проб, отражающих обычные колебания производства, а не одной пробы, делает проект надёжнее.
Применимы ли спецификации на биомассу к пиролизному маслу из шин?
ASTM D7544 и EN 16900 распространяются только на пиролизные жидкости из биомассы и не описывают масла из шин или пластика. Их перечень показателей может служить ориентиром для программы анализов, но нормативные значения не следует применять к продуктам из другого сырья. Для таких масел проект основывается на результатах анализа самого продукта и условиях договора с покупателем.