Пристрій для розігрівання і нижнього зливання нафти і в’язких нафтопродуктів із залізничних вагонів-цистерн

1 Пристрій для розігрівання і нижнього зливання нафти і в'язких нафтопродуктів із залізничних вагоноцистерн, що містить трубопровід, з яким герметично сполучений за допомогою кульового з'єднання пдромонітор, що містить насадку, в якій розміщена пара діаметрально розташованих сопел, змонтованих з можливістю повороту у вертикальній площині, зливний трубо провід, що герметично сполучений зі зливним отвором вагоноцистерни, який відрізняється тим, що пристрій містить допоміжний гнучкий трубопровід, що розташований поряд зі зливним трубопроводом і назовні його, пдромонітор розташований у зливному трубопроводі в зоні зливного отвору вагоноцистерни і виконаний телескопічним, сопла пдромонітора виконані змінними і з різними значеннями вихідного діаметра, а також з можливістю фіксації їх просторового положення відносно насадки 2 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що пдромонітор містить дві пари діаметрально встановлених сопел, розташованих ортогонально одна відносно іншої, причому кожна пара сопел має різний діаметр вихідного отвору і довжину проточної частини сопел 3 Пристрій по п 1, який відрізняється тим, що пдромонітор виконаний з можливістю повороту у горизонтальній площині Винахід відноситься до механізації вантажнорозвантажувальних робіт і може бути використане для розвантаження від нафти і в'язких нафтопродуктів із залізничних вагоноцистерн Відомий пристрій для вивантаження з цистерн наливних вантажів з твердим осадом, вибраний як аналог, який складається із змонтованого на трубопроводі пдромонітора При цьому пдромонітор містить діаметрально розташовані сопла і сполучений з насосом теплообмінника і зливного приладу [1] Недоліком пристрою аналога є те, що при установці пдромонітора в залізничну вагоноцистерну можливі випадки його перекосу І тоді струмінь рідини, що виходить з сопел пдромонітора, не попадає в точку перетину верхньою створюючою з криволінійною поверхнею днища вагоноцистерни Це може привести до ненадійності роботи пристрою Як прототип вибраний пристрій для вивантаження з цистерн наливних вантажів з твердим осадом [2], що складається із змонтованого на трубопроводі пдромонітора Гідромонітор, який розміщений в горловині вагоноцистерни, містить пару діаметрально розташованих сопел, розміщених в насадці на КІНЦІ пдромонітора, і сполучений з насосом теплообмінника і зливного приладу Крім того, пдромонітор сполучений з трубопроводом за допомогою кульового з'єднання, а сопла пдромонітора змонтовані з можливістю повороту у вертикальній площині При цьому пристрій прототипу містить один зливний трубопровід, що герметично сполучений зі зливним отвором вагоноцистерни Недоліком пристрою прототипу є невисока надійність роботи пдромонітора, додаткові витрати енергії на перекачування рідини, що поступає в пдромонітор, на висоту, яка перевищує висоту вагоноцистерни, а також мала робоча зона дії пдромонітора (зона, що охоплюється струменями рідини, які виходять з сопел пдромонітора) В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності роботи пристрою, зниження витрат на розігрівання і зливання нафти і в'язких продуктів із залізничних вагоноцистерн, а також (О 49776 турою і швидкістю струменів, що формуються на виході з сопла У сукупності зазначені параметри повинні найбільш повно задовольняти технологічним вимогам процесу розігрівання Для малов'язкої нафти і в'язких нафтопродуктів з низькою температурою застигання для додання їм плинності потрібен незначний приріст температури (до 10°С), що істотно зменшує необхідну КІЛЬКІСТЬ теплоносія, що подається, а отже, і час його подачі Крім того, через підвищений вміст у такій нафті і в'язких нафтопродуктах летючих з'єднань, небажаним є навіть локальний перегрів нафти і в'язких нафтопродуктів, адже це може привести до інтенсивного випаровування Для високов'язкої нафти і в'язких нафтопродуктів з високою температурою застигання для переведення їх до плинного стану потрібен приріст температури 20 - 30°С й більше, що істотно збільшує необхідну КІЛЬКІСТЬ тепла і час його підведення В цих умовах пдромонітор повинен працювати в режимі високотемпературного нагрівання і високих швидкостей витікання сформованих соплами струменів, що дозволяє забезпечити їх високу проникаючу здатність в об'ємі високов'язкої рідини Гідромонітор містить дві пари діаметрально Як було експериментальне встановлено, провстановлених сопел, розташованих ортогонально екції ВІСІ другої парі сопел по відношенню до ВІСІ однавідносно іншої, причому кожна пара сопел першої парі сопел повинні утворювати у горизонмає різний діаметр вихідного отвору і довжину тальній площині прямий кут Таке розташування проточної частини сопел діаметрально розташованих сопел, а також виконання пдромонітору з можливістю повороту у гоГідромонітор виконаний з можливістю повороризонтальній площині дозволяє ефективно локаліту у горизонтальній площині Наявність причиннозувати дію теплового агента в потрібній області і наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак напрямі (тобто як вздовж, так і упоперек залізничвинаходу і технічним результатом, що досягаєтьної вагоноцистерни) в залежності від геометричся, полягає в наступному них параметрів цистерни (зокрема, и діаметра, Існуючі конструкції пдромоніторів забезпечудіаметра и зливного отвору, типу і властивостей ють роботу струменів під одним кутом, що обмев'язкого нафтопродукту, а також особливостей жує робочу зону дії струменів і не дозволяє врахопроведення процесу розігрівання і зливання тощо) вувати особливості внутрішніх поверхонь залізничної вагоноцистерни, а також фізичного У свою чергу, виконання кожної з пар сопел стану продукту, що розігрівається (наприклад, його змінними, а також з різними діаметрами вихідних в'язкість) Це знижує ефективність роботи приотворів і довжиною проточної частини, дозволяє строю і не дозволяє скоротити час зливання нафти швидко переналагоджувати пристрій шляхом піді в'язких нафтопродуктів бору сопел з потрібними геометричними розмірами в залежності від типу і властивостей в'язкого Вищезгадана проблема може бути вирішена нафтопродукту, що розігрівається і зливається шляхом виконання пдромонітора телескопічним При цьому заміна і правильне встановлення сопел для підвищення надійності розігрівання і локалізав пристрої не вимагає складних монтажних операції робочої зони дії струменів, що виходять з сопел цій, що, в свою чергу, позитивно позначається на пдромонітора, а також установки насадки пдромоефективності використання пристрою загалом нітора зі змінними соплами, які мають різні кути установки а відносно насадки, в якій вони розміЕкспериментальне було встановлено, що вещуються, а також різні діаметри вихідного отвору личина кута нахилу вісей сопел у вертикальній d площині а у кожній парі діаметрально встановлених сопел вибирається у залежності від геометриВиконання сопел з різними діаметрами вихідчних розмірів вагоноцистерни (м довжини і діаметного отвору d і довжиною проточної частини £ ру) і властивостей розігріваємого продукту, щоби сприяє ефективному локальному впливу на і нафзабезпечити умови інтенсивного перемішування і топродукт, що нагрівається і зливається Дійсно, рівномірного розігрівання нафти і в'язких нафтопдромонітор (а саме його сопла) є практично єдипродуктів у всьому об'ємі вагоноцистерни ним пристроєм, що дозволяє за певних умов використовувати найбільш ефективно не тільки теплоПри цьому ШВИДКІСНІ струмені нагрітої нафти і ву, але й кінетичну енергію теплоносія для в'язких нафтопродуктів, що виходять із пар діамерозігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів Це трально розташованих сопел, зіштовхуються з обумовлено тим, що шляхом вибору геометрії социліндричною поверхнею, підсилюючи ефект змипла і розроблення оптимальної форми проточної ву відкладень у нижній і боковій частинах вагоночастини сопла (зокрема, діаметру його вихідної цистерни Зазначена картина спостерігається візучастини d і довжини £) можливо керувати темпераально у вигляді чітко виражених каналів у товщі розширення робочої зони дії пдромонітора шляхом оптимізацм КІЛЬКОСТІ і взаємного розташування технологічних трубопроводів, підвищення ефективності установки сопел пдромонітора, вибора їх геометрії і взаємного розташування відносно насадки пдромонітора Поставлена задача досягається тим, що в пристрої для розігрівання і нижнього зливання нафти і в'язких нафтопродуктів із залізничних вагоноцистерн, що містить трубопровід, з яким герметично сполучений за допомогою кульового з'єднання пдромонітор, що містить насадку, в якій розміщена пара діаметрально розташованих сопел, змонтованих з можливістю повороту у вертикальній площині, зливний трубопровід, що герметично сполучений зі зливним отвором вагоноцистерни, пристрій містить допоміжний гнучкий трубопровід, що розташований поряд зі зливним трубопроводом і назоні його, пдромонітор розташований у зливному трубопроводі в зоні зливного отвору вагоноцистерни і виконаний телескопічним, сопла пдромонітора виконані змінними і з різними значеннями вихідного діаметра, а також з можливістю фіксації їх просторового положення відносно насадки 49776 тогонально одна відносно іншої), виконаних у придонних відкладень уздовж напрямків руху загальному випадку з різними значеннями вихідноструменів, що свідчить про динаміку їхнього розго діаметра d і довжини проточної частини £, а таширення кож змонтованих з можливістю повороту на кут а у Встановлено, що вихід за верхню межу веливертикальній площині за допомогою кульового чини кута а не дозволяє з достатньою ефективнісз'єднання і подальшої фіксації свого положення в тю підводити теплоносій до найбільш віддалених кульовому з'єднанні відносно насадки 5 (на фіг 1 частин об'єму нафтопродуктів, що примикають до 4 не показано) всередині залізничної вагоноцистеторців вагоноцистерни рни 7, і захватний пристрій 8 Вихід за нижню межу величини кута розхилу а призводить до інтерференційної взаємодії струмеПристрій для розігрівання і нижнього зливання нів нагрітої нафти і в'язких нафтопродуктів, що нафти і в'язких нафтопродуктів із залізничних варозширюються Це викликає їхнє злиття в потік, гоноцистерн працює таким чином еквівалентний у механічному відношенні одному Розраховують геометричні параметри сопел струменю Тим самим падає інтенсивність перемі(вихідний діаметр d і довжину проточної частини шування і знижується ефект змиву Розташування іншого допоміжного трубопропар сопел у залежності від властивостей і КІЛЬКОСТІ вода паралельно зливному трубопроводу і поряд з продукту, що надходить у вагоноцистерн на розіним сприяє як компактності пристрою в цілому, грівання, геометрії вагоноцистерни і погод них особливо з точки зору невеликих розмірів вхідного умов Сопла 6 розміщують у насадці 5 пдромонілюка вагоноцистерни, тобто при введенні притора 4 строю і його подальшої роботи у вагоноцистерні, Заздалегідь підігрівають рідкий продукт того ж так і простоті в експлуатації і при здійсненні ремоскладу, що і продукт, що розігрівається у залізничнту ній вагоноцистерні, і по допоміжному гнучкому У свою чергу, виконання допоміжного труботрубопроводу 2 його підводять в центральну часпровода гнучким призводить до зручності при його тину приєднувальної головки 3 і далі до пдромоніексплуатації і монтажі, а також при виконанні ретора 4 Под дією тиску розігрітої нафти і в'язкого монтних робіт Дійсно, ВІДОМІ пристрої зливних і нафтопродукту трубки телескопічної частини пддопоміжних трубопроводів мають конструктивну ромонітора 4 переміщаються одна відносно іншої ВІДМІННІСТЬ, що полягає в розташуванні допоміжновертикально вгору, при цьому насадка 5 вводиться го трубопровода Так, розміщення допоміжного всередину залізничної вагоноцистерни 7 трубопровода всередині зливного має наступні Величина переміщення трубок пдромонітора 4 недоліки і кут його повороту у горизонтальній площині за1) складний вузол з'єднання і постійна робота лежить як від тиску розігрітої нафти і в'язкого нафу важких умовах (робоча середа - нафта і в'язкі топродукту, що подається до отвору приєднувальнафтопродукти з піском, глиною), на практиці приної головки 3, так і від температури (в'язкості, водить до великої імовірності відмови, тобто до температури, глибини дзеркала) нафти і в'язкого зносу і поломок вузла, нафтопродукту, що знаходяться в залізничної ва2) відсутність візуального контролю не дозвогоноцистерні в районі зливного отвору над пдроляє своєчасно здійснити контроль стану допоміжмонітором ного трубопровода У разі настання відмови дефеУ свою чергу, за рахунок повороту і подальшої ктне місце не виявляється в робочих умовах, що фіксації в кульовому з'єднанні сопла 6 займають вимагає демонтажу і повного його розбирання для найбільш оптимальне положення, при якому розівиявлення несправності грітий продукт поступає в зону, розташовану як На фіг 1 - 4 зображено пристрій, що пропонунад, так і під дзеркала ванни з розігрітою нафтою і ється, де на фіг 1 зображений загальний вигляд в'язким нафтопродуктом (на фіг 1 - 4 не показапристрою, на фіг 2 - вигляд зверху, на фіг 3 - вино) гляд А на фіг 1, на фіг 4 - розріз Б-Б (повернено) Сопла 6 за рахунок високого тиску формують в на фіг 3 при робочому положенні пари сопел пддекількох напрямах струмені гарячої нафти і в'язромонітора кого нафтопродукту Розміщенням другої пари Пристрій для розігрівання і нижнього зливання діаметрально розташованих сопел 6, розташованафти і в'язких нафтопродуктів із залізничних ваних ортогонально (перпендикулярно в горизонтагоноцистерн містить зливний трубопровід 1 з вельній проекції) відносно першої пари сопел 6, істоликим внутрішнім діаметром, один кінець якого тно збільшується зона дії струменів, що виходять з закріплений стаціонарно на підмурівку, і який пар сопел 6 Це призводить до істотного збільскладається з дільниць труб різної конфігурації, шення продуктивності процесу розігрівання і злидопоміжного гнучкого трубопровода 2, що розтавання шований поряд зі зливним трубопроводом 1 і поза Струмені, що виходять з сопел, вступають у ним, приєднувальну головку 3, з отвором для підвзаємодію з масою холодної нафти і в'язкого нафведення підігрітої нафти і в'язких нафтопродуктів топродукту, внаслідок чого відбувається механічне якої зв'язаний вхідний отвір пдромонітора 4, що розмивання холодної нафти і в'язкого нафтопромає можливість повороту у горизонтальній площидукту, її перемішування з гарячим продуктом Тені і виконаний у вигляді телескопічних трубок різкучість нафти і в'язкого нафтопродукту за рахунок них діаметрів (на фіг 3 - три трубки з діаметрами обміну енергією між гарячою нафтою і в'язкими D-i, D2, D3), і який містить насадку 5, в якій розмінафтопродуктами, що підводяться до вагоноцисщена одна або дві пари діаметрально встановлетерни, і нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що них змінних сопел 6 (пари сопел розташовані орзнаходяться у вагоноцистерні, підвищується до £ ) , п р о г н о з о в а н и й к у т н а х и л у а , а т а к о ж К І Л Ь К І С Т Ь 49776 значення, необхідного для подальшого зливання через пристрій для нижнього зливання до зливного колектора (на фіг 1 - 4 не показано) Одночасно з безпосереднім обміном теплової енергії між гарячою і холодною нафтою і в'язкими нафтопродуктами відбувається додаткове підігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що знаходяться в цистерні, за рахунок перетворення потенційної енергії тиску в кінетичну енергію струменів, і надалі в теплову енергію Зливання нафті і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються в залізничній вагоноцистерні, відбувається по мірі їх розігрівання одночасно з подачею гарячої нафти і в'язких нафтопродуктів У разі падіння тиску рідини, що подається по допоміжному трубопроводу 2, за допомогою регулювання кута нахилу а сопел 6 (див фіг 4) і їх фіксації відносно насадки 5, а також кута повороту пдромонітору у горизонтальній площині можна локалізувати кути (тобто область шарового сегменту) попадання струменів рідини в необхідну робочу зону Підігріта нафта і в'язкі нафтопродукти за до 8 помогою насосів через колектори і напірні магістралі далі відводиться в МІСТКОСТІ ДЛЯ зберігання, або в іншу частину технологічного ланцюжка підприємства Проведені експериментальні дослідження показали високу ефективність розігрівання і зливання нафти і в'язких нафтопродуктів при застосування пристрою на Феодосійському підприємстві по забезпеченню нафтопродуктами Так, використання пристрою дозволяє отримати такі результати Висота залишків незлитої нафти і в'язких нафтопродуктів у вагоноцистерні не перевищувала ЗО 50мм, а загальна тривалість процесу розігрівання і зливання зменшилась у 1,5 - 2 рази Джерела інформації 1 Устройство для выгрузки из цистерн наливных грузов с твердым осадком Авторское свидетельство СССР № 916354 МПК B65D88/74, 1980 2 Устройство для выгрузки из цистерн наливных грузов с твердым осадком Авторское свидетельство СССР № 1146237 МПК B65D88.74, 1985, Б И №11 ФІг. Ф !Ф Фіг. 2 49776 Фіг. З 10 Фіг. 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71