Спосіб вивантаження з цистерн в’язких нафтопродуктів та устаткування для його здійснення

Изобретение относится к механизации погрузочно-разгрузочных работ и может быть использовано при выгрузке из цистерн вязких нефтепродуктов. Известен способ выгрузки из цистерн наливных грузов с твердым осадком, заключающийся в том, что производят сплав жидкой фазы, разогрев ее и подачу разогретого продукта под давлением внутрь цистерны для размыва твердого осадка [1]. Известный способ неэкономичен, так как требует использования специальной емкости и наружных коммуникаций, что приводит к потерям тепловой энергии и увеличению затрат времени на разогрев и слив продукта. В качестве прототипа выбран способ, который осуществляется при помощи установки для слива вязких нефтепродуктов, заключающийся в том, что часть продукта в центральной части цистерны разогревают при помощи погружаемого в цистерну теплообменника, сливают, дополнительно разогревают и возвращают по нагнетательному трубопроводу под давлением через сопла сверху в центральную часть цистерны до полного разогрева всей массы нефтепродукта с последующим его сливом [2]. Известный способ неэкономичен вследствие того, что дополнительный разогрев и перекачивание разогретого продукта производят вне цистерны, что требует дополнительных энергозатрат. Кроме того, при подаче разогретого продукта в центральную часть цистерны сверху разогрев продукта в периферийных частя х цистерны у торцовых стенок осуществляется в основном за счет теплопередачи, что значительно увеличивает время разгрузки. Известно устройство для разогрева вязких жидкостей в железнодорожных цистернах, которое предназначено для разогрева продукта внутри цистерны предварительно разогретым продуктом, содержит вертикальную тр убу и сопряженные с ней с возможностью раскладывания вдоль цистерны посредством привода звенья в виде параллелограммов, на концах которых укреплены три группы насадков [3]. Известное устройство имеет ряд недостатков. Во-первых, ветви выполнены раскладными из большого количества элементов, что снижает надежность работы устройства, Во-вторых, боковые параллелограммы закреплены на ветвях консольне, поэтому при истечении под давлением из сопел разогретого продукта, под действием реактивной отдачи, боковые звенья подвергаются деформациям, что может привести к заклиниванию устройства и вы ходу его из строя. Вследствие того, что крайние насадки направлены от центра цистерны к торцам, под действием реактивной отдачи параллелограммы стремятся сложиться. Поэтому раскладывание ветвей, осуществляемое в вязкой среде, а, следовательно, разогрев продукта в периферийных частях цистерны затруднены. В результате снижается производительность выгрузки. В качестве прототипа заявляемого устройства принята установка для слива вязких нефтепродуктов, которая содержит смонтированные вне цистерны теплообменник, циркуляционный насос, устройство для нижнего слива, гидромонитор со съемной крышкой, установленной на горловине цистерны, а также еще один теплообменник, который выполнен в виде змеевика, предназначен для погружения в цистерну и разогрева в ней нефтепродуктов и расположен над сливным устройством [2]. Известное устройство имеет ряд недостатков. Во-первых, выполнение погружаемого в цистерну теплообменника в виде змеевика не позволяет обеспечить разогрев продукта без использования дополнительного нагревателя, располагаемого вне цистерны, так как мощность змеевикового теплообменника недостаточна, поскольку зависит от его габаритов, лимитируемых размерами люка цистерны. Использование дополнительного подогревателя, расположенного вне цистерны, усложняет конструкцию установки, приводит к дополнительным энергозатратам. Во-вторых, расположение гидромонитора в центре цистерны, в верхней ее части, не обеспечивает быстрый разогрев продукта в периферийных частях цистерны, так как теплообмен и перемешивание продукта затруднены. В результате увеличивается время разогрева и выгрузки. Изобретение решает задачу создания способа выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов и установки для его осуществления. обеспечивающих быстроту и экономичность выгрузки за счет разогрева части нефтепродукта внутри цистерны при помощи теплообменника и циркуляции нефтепродукта внутри цистерны до полного разогрева. Поставленная задача решается за счет того, что в способе выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов, заключающемся в погружении в центральную часть цистерны теплообменника, разогрева им части нефтепродукта, отборе разогретого нефтепродукта из центральной части цистерны и возврате его по нагнетательному трубопроводу под давлением через сопла до полного разогрева всей массы нефтепродукта с последующим его сливом, согласно изобретению. в цистерну погружают теплообменник, имеющий внутри полость, разогретый нефтепродукт отбирают из внутренней полости теплообменника и возвращают в придонную часть цистерны в места сопряжения образующи х цилиндрической части с торцевыми стенками, направляя при этом потоки нефтепродукта к сводовой части цистерны вдоль ее торцевых стенок. Поставленная задача решается также за счет того, что установка для выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов, содержащая насос, всасывающий трубопровод и укрепленные в опорном фланце погруженой теплообменник и нагнетательный трубопровод с соплами на конце, согласно изобретению, снабжена установленными во фланце направляющими, дополнительными насосом, всасывающим трубопроводом и нагнетательным трубопроводом, расположенным в одной из направляющих с возможностью перемещения для подачи разогретого нефтепродукта в придонную часть цистерны. Насосы установлены на фланце. Теплообменник выполнен в виде пучка вертикальных труб, соединенных внизу коллектором с образованием в центральной части полости. Всасывающие трубопроводы расположены в этой полости, укреплены во фланце, их концы имеют скосы, направленные в противоположные стороны и расположенные на разной высоте. Нагнетательный трубопровод расположен в свободной направляющей. Сопла направлены вверх к сводовой части цистерны. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид установки для выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов; на фиг. 2 - схема циркуляции нефтепродукта в цистерне; на фиг. 3 -выносной элемент Б на фиг. 2; на фиг.4 -сечение А-А на фиг. 2. Способ выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов осуществляется следующим образом. В центральную часть цистерны погружают теплообменник, имеющий внутреннюю полость, и разогревают им часть нефтепродукта. Отбирают разогретый нефтепродукт из внутренней полости теплообменника и подают его по нагнетательному трубопроводу под давлением через сопла в придонную часть цистерны в места сопряжения образующи х цилиндрической части цистерны с торцовыми стенками. При этом потоки нефтепродукта направляют вдоль торцевых стенок цистерны вверх. Под воздействием потоков разогретого нефтепродукта и за счет теплопередачи зона разогрева распространяется вверх к сводовой части цистерны. В цистерне создаются потоки, циркулирующие вдоль нагнетательных тр убопроводов, а также потоки, движущиеся вдоль торцевых стенок цистерны. Полость теплообменника по мере отбора разогретого нефтепродукта заполняется нефтепродуктом из зон, окружающих теплообменник. За счет теплопередачи и перемешивания зона разогрева расширяется, в движение приходит все большее количество нефтепродукта. По достижении полного разогрева всей массы нефтепродукта открывают сливной прибор и сливают нефтепродукт. Разогрев и перемешивание нефтепродукта можно продолжать и при сливе до достижения уровня жидкости, на котором' находится начало всасывающего трубопровода, после чего разогрев и перемешивание прекращают и сливают оставшийся нефтепродукт. Установка для выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов содержит укрепленные в опорном фланце 1 погружной теплообменник 2, всасывающие трубопроводы 3, нагнетательные трубопроводы 4, направляющие 5, перепускной клапан 6, насосы 7 с электродвигателями 8. Теплообменник 2 состоит из трех зон: центральной - 9 и двух боковых - 10, 11, образованных пучками вертикально расположенных труб 12, соединенных в нижней части коллектором 13. Профиль сечения теплообменника 2 имеет оптимальную форму сечения по отношению к профилю свободного пространства люка. Компактность труб 12 в пучках высокая. Внутри центральной зоны 9 имеется полость 14, в которой расположены всасывающие трубопроводы 3. Концы трубопроводов 3 расположены на разном уровне, входные отверстия направлены в противоположные стороны и скошены. Направляющие 5 установлены над теплообменником 2, перекрещены в вертикальной плоскости и расположены в параллельных вертикальных плоскостях, смещенных в противоположные стороны от продольной оси люка цистерны 15. В отверстия направляющих 5 введены концы нагнетательных трубопроводов 4. Нагнетательные трубопроводы 4 соединены с насосами 7 гибкими шлангами 16. Нагнетательные трубопроводы 4 изогнуты, на их нижних концах установлены сопла 17, которые расположены на верхней части тр убопроводов 4 и наклонены в сторону торцевых стенок цистерны 15. В конструкции установки предусмотрено наличие в цистерне 15 стационарных устройств (лестницы, штока сливного устройства 18, сегментов для контроля уровня продукта). Для обслуживания установки предусмотрены площадка 19. установленная на столбе 20, и лестница 21. Для подъема и опускания опорного фланца 1 со смонтированным на нем оборудованием на площадке 19 установлена лебедка 22. Установка для выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов работает следующим образом. Перед началом выгрузки в контур теплообменника 2 подают теплоноситель. Теплообменник 2 разогревается. При помощи лебедки 22 теплообменник 2 опускают в проем люка цистерны 15 в центральную ее часть. По мере разогрева нефтепродукта в центральной части цистерны 15 теплообменник 2 погружается в цистерну 15. После полного погружений теплообменника 2 в нефтепродукт производят разогрев последнего. При атом теплоноситель первоначально подают в центральную зону 9 теплообменника 2, пройдя которую теплоноситель поступает в боковые зоны 10, 11. Такое движение теплоносителя позволяет более интенсивно осуществлять теплопередачу. Когда объем разогретого нефтепродукта достигнет необходимой величины, через направляющие 5 вводят концы нагнетательных тр убопроводов 4. Проходя через разогретый нефтепродукт, нагнетательные трубопроводы 4 нагреваются, часть разогретого нефтепродукта через сопла 17 проникает в их полости. Прогретые трубопроводы 4 вводят далее, протапливая канал. Когда концы трубопроводов 4 достигнут придонной части цистерны 15 вблизи торцевых стенок, за счет изогнутой формы трубопроводы занимают устойчивое положение. Когда в центральной части цистерны 15 температура нефтепродукта достигнет необходимой величины, включают насосы 7, откачивают нефтепродукт по всасывающим трубопроводам 3 из центральной полости 14 теплообменника 2, затем по нагнетательным трубопроводам 4 подают в придонную часть к торцам цистерны 15. Пока нефтепродукт а периферийных частях цистерны 15 еще не разогрет и сопротивление его велико, часть разогретого нефтепродукта прокачивается через перепускной клапан в. В дальнейшем перепуск прекращается. Нефтепродукт подают через сопла 17 вверх вдоль торцевых стенок, направляя под острым углом к торцевым стенкам. Зона разогрева нефтепродукта под воздействием потоков и теплопередачи распространяется вверх к сводовой части цистерны 15. Таким образом в цистерне 15 создаются потоки. перемещающиеся снизу вверх вдоль торцевых стенок цистерны 15, а далее в ее центральную часть. Кроме того. поскольку нагнетательные трубопроводы 4 постоянно нагреваются г окружены нефтепродуктом с низкой вязкостью, часть нефтепродукта перемещается также вдоль нагнетательных трубопроводов 4 в центральную часть цистерны 15 к теплообменнику 2. В результате происходит равномерное обтекание всех участков теплообменника 2, позволяющее наиболее полно использовать площадь теплообмена, а также происходит интенсивное перемешивание нефтепродукта. После окончания разогрева выключают насосы 7, открывают клапан сливного устройства 18 и выгр ужают нефтепродукт. Применение способа выгрузки из цистерн вязких нефтепродуктов и установки для его осуществления позволит сократить время выгрузки и энергозатраты.