Гідромонітор-ежектор для зачищення резервуарних ємкостей від пірофорних та смолистих відкладень

1 Гідромонітор-ежектор для зачищення резервуарних ємкостей від пірофорнихта смолистих відкладень, який містить кільцевий ежектор з патрубком і приймачем, напірним трубопроводом і напірною камерою, причому вказаний приймач виконаний з наскрізними соплами-отворами, через які він сполучений з напірною камерою і контактує з нею своєю внутрішньою поверхнею, а зовнішня поверхня приймача сполучена з порожниною, що міститься між приймачем і поверхнею резервуарноі ємкості, яка зачищається, вхідне сопло патрубка кільцевого ежектора виконане у вигляді горловини кільцевого ежектора і розташоване на верхній частині приймача, причому осі наскрізних сопел-отворів направлені всередину і донизу під кутом до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора, який відрізняється тим, що гідромоніторежектор містить механічні розпушувачі, що закріплені в приймачі і попарно розташовані симетрично відносно подовжньої осі симетрії пдромонітора-ежектора, кут нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається, лежить в межах від 15 до 30°, відношення внутрішніх діаметрів вихідного і вхідного сопел патрубка пдромонітора-ежектора становить 1,5, сопла-отвори розташовані діаметрально протилежно відносно подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора і виконані у вигляді двох суміжних каналів, що розходяться і мають загальний вхід, механічні розпушувачі виконані у вигляді загострених штирів, що розміщені із змінним кроком і паралельно подовжній осі симетрії кільцевого ежектора 2 Гідромонітор-ежектор по п 1, який відрізняєть Винахід відноситься до експлуатації нафтобаз, і, зокрема, може бути застосований для зачищення стінок і днищ резервуарних ємкостей, призначених для накопичення і зберігання легкозастигаючих темних нафтопродуктів типу нафти і в'язких нафтопродуктів, від пірофорних і смолистих відкладень, що утворюються в процесі експлуатації вказаних резервуарних ємкостей Відомий пристрій для видалення нетекучих донних відкладень з суднових резервуарів збері гання нафтопродуктів, який містить кільцевий ежектор з приймачем, напірним трубопроводом і напірною камерою [1] Недоліком відомого пристрою є низька ефективність його роботи Як прототип прийнятий пристрій для видалення нетекучих донних відкладень з суднових резервуарів зберігання нафтопродуктів, що містить кільцевий ежектор з патрубком і приймачем, напірним трубопроводом і напірною камерою, при ся тим, що КІЛЬКІСТЬ механічних розпушувачів до рівнює КІЛЬКОСТІ сопел-отворів і становить 4 3 Гідромонітор-ежектор по п 1, який відрізняється тим, що механічні розпушувачі мають діаметр від 6 до 8 мм і виконані з кутом загострення, що становить 30° 4 Гідромонітор-ежектор по п 1, який відрізняється тим, що діаметр суміжних сопелотворів лежить в межах від 4 до 8 мм 5 Гідромонітор-ежектор по п 1, який відрізняється тим, що кути нахилу пари суміжних сопелотворів до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора складають ВІДПОВІДНО 30° і 45° 6 Гідромонітор-ежектор по п 1, який відрізняється тим, що механічні розпушувачі встановлені із змінним кроком, який регулюється в залежності від кута нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається ю C O Ю СЧ ю 52535 чому вказаний приймач забезпечений знімним наконечником з ворсистим торцевим огородженням і виконаний з вертикальними наскрізними соплами, через які він сполучений з напірною камерою і контактує з нею своєю внутрішньою поверхнею, а зовнішня поверхня приймача сполучена з порожниною, утвореною між приймачем і поверхнею резервуарної ємкості, що зачищається, кільцевий ежектор забезпечений рукояткою, розташованою похило до його подовжньої осі симетрії, а вхідне сопло патрубка кільцевого ежектора розташоване на верхній частині приймача При цьому сумарна площа поперечних перетинів вертикальних наскрізних сопел дорівнює площі поперечного перетину сопла кільцевого ежектора, їх верхні центри розташовані симетрично по колу з діаметром, що дорівнює 2/3 діаметра поперечного перетину приймача, а осі направлені всередину і донизу під кутом до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора, що змінюється в діапазоні 12 15°, при цьому діаметр поперечного перетину приймача в шість разів більше за діаметр поперечного перетину горловини кільцевого ежектора Висота і ширина ворсистого торцевого огородження дорівнюють 1/4 діаметра поперечного перетину горловини кільцевого ежектора Напірний трубопровід додатково забезпечений послідовно розташованими ежекторами, виконаними з можливістю сполучення з порожниною суднового резервуара зберігання нафтопродуктів, а рукоятка виконана порожнистою і через неї пропущений напірний трубопровід [2] Недоліком пристрою прототипу є низька ефективність його роботи по зачищенню стінок і днищ резервуарних ємкостей від пірофорних і смолистих відкладень, що утворюються в процесі експлуатації цих резервуарних ємкостей В основу винаходу поставлена задача полегшення експлуатації і підвищення ефективності роботи пдромонітора-ежектора по зачищенню резервуарних ємкостей від пірофорнихта смолистих відкладень шляхом введення нових конструктивних елементів і вибору ефективних співвідношень їх розмірів і взаємного розташування Вказана мета досягається тим, що пдромонітор-ежектор для зачищення резервуарних ємкостей від пірофорних та смолистих відкладень, в якому знаходиться кільцевий ежектор з патрубком і приймачем, напірним трубопроводом і напірною камерою, причому вказаний приймач виконаний з наскрізними соплами-отворами, через які він сполучений з напірною камерою і контактує з нею своєю внутрішньою поверхнею, а зовнішня поверхня приймача сполучена з порожниною, що міститься між приймачем і поверхнею резервуарної ємкості, яка зачищається, вхідне сопло патрубка кільцевого ежектора виконане у вигляді горловини кільцевого ежектора і розташоване на верхній частині приймача, причому осі наскрізних сопелотворів направлені всередину і донизу під кутом до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора, містить механічні розпушувачі, що закріплені в приймачі, і які попарно розташовані симетрично відносно подовжньої осі симетрії пдромонітораежектора, кут нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачища ється, лежить в межах від 15 до 30°, відношення внутрішніх діаметрів вихідного і вхідного сопел патрубка пдромонітора-ежектора становить 1,5, сопла-отвори розташовані діаметрально протилежно відносно подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора і виконані у вигляді двох суміжних каналів, що розходяться, і які мають загальний вхід, механічні розпушувачі виконані у вигляді загострених штирів, що розміщені із змінним кроком і паралельно подовжній осі симетрії кільцевого ежектора КІЛЬКІСТЬ механічних розпушувачів дорівнює КІЛЬКОСТІ сопел-отворів, і становить 4 Механічні розпушувачі мають діаметр від 6 до 8мм і виконані з кутом загострення, що становить 30° Діаметр суміжних сопел-отворів лежить в межах від 4 до 8мм Кути нахилу пари суміжних сопел-отворів до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора складають ВІДПОВІДНО 30° і 45° Механічні розпушувачі встановлені із змінним кроком, який регулюється в залежності від кута нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається Перераховані ознаки пристрою складають суть винаходу Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному В процесі експлуатації резервуарних ємкостей, призначених для накопичення і зберігання високов'язких легкозастигаючих темних нафтопродуктів, на їх стінках і днищі осідають різного роду відкладення, які складаються з пірофорних відкладень, бруду, асфальто-бітумних відкладень тощо Періодично ці відкладення необхідно видаляти, оскільки їх накопичення на стінках і днищі резервуарів приводить до погіршення якості темного нафтопродукту, що зберігається в них, а також утрудняє експлуатацію резервуарної ємкості і нерідко спричиняє пожежо - і вибухонебезпечні ситуації При цьому біля 90% вказаних типів відкладень скупчується безпосередньо на днищі резервуарної ємкості Для видалення відкладень, що нагромадились, з резервуарних ємкостей застосовують різні методи і обладнання При цьому дуже важко видаляються асфальто-бітумні відкладення Тому для їх видалення звичайно застосовують обладнання, яке здійснює механічне очищення відкладень в комбінації із застосуванням різних миючих засобів Процес видалення відкладень, що нагромадилися, з резервуарної ємкості є дуже трудомістким і шкідливим для здоров'я обслуговуючого персоналу процесом До того ж він супроводиться застосуванням важкої ручної праці З метою зниження трудомісткості процесу зачищення резервуарних ємкостей, а також для забезпечення надійного видалення всіх типів відкладень, що нагромадилися в резервуарі, пропонується спеціальна конструкція пристрою для зачищення резервуарних ємкостей від смолистих і пірофорних відкладень у вигляді кільцевого пдромонітора ежектора 52535 Гідромонітор-ежектор містить механічні розпушувачі, закріплені в приймачі, і попарно розташовані симетрично відносно подовжньої осі симетрії пдромонітора-ежектора Шукані механічні розпушувачі виконані у вигляді загострених штирів, які встановлені з змінним кроком, мають діаметр від 6 до 8мм, і виконані з кутом загострення, що складає 30° Існування механічних розпушувачів в пдромоніторі-ежекторі обумовлено полегшенням процесу руйнування відкладень, що утворилися на поверхні стінок і днища резервуарів Механічних розпушувачі дозволяють скоротити час зачищення резервуарів приблизно на 30%, оскільки розпочате за допомогою цих розпушувачів механічне руйнування плівки пірофорних і смолистих відкладень надалі значно швидше завершується при застосуванні потужних струменів води, які формуються на виході з сопел-отворів При цьому встановлено, що для ефективної локалізації області руйнування відкладень на поверхні стінок і днища резервуарів, кут нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається, повинен знаходитись в межах від 15 до 30°, а крок встановлених механічних розпушувачів повинен варіюватися в залежності від кута нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається КІЛЬКІСТЬ механічних розпушувачів, тобто їх число N, вибирається ВІДПОВІДНО ДО КІЛЬКОСТІ СО пел-отворів, і в даному винаході становить 4 При цьому механічні розпушувачі встановлюються із змінним кроком Д таким чином, щоб потужні струмені води, які формуються на виході з сопелотворів, попадали в локальну зону руйнування відкладень, яка обумовлюється зоною дії встановлених крайніх механічних розпушувачів Величина змінного кроку Д встановлення механічних розпушувачів залежить від кута нахилу зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається Цей крок збільшується із зменшенням кута нахилу а зовнішньої поверхні приймача до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається, і навпаки При цьому параметри механічних розпушувачів не залежать від габаритних розмірів пдромонітора-ежектора, а саме від його діаметра D і висоти Н Встановлено, що при відношенні внутрішніх діаметрів вихідного і вхідного сопел патрубка пдромонітора-ежектора, яке становить 1,5, створюється необхідна міра розрядження (вакуум) в кільцевому ежекторі, а також досягається ефективне видалення водно-грязьової суміші з резервуара, що зачищається У винаході КІЛЬКІСТЬ сопел-отворів, на відміну від пристрою прототипу [2], вибрано N = 4 (по два сопла-отворів з кожної сторони приймача) Соплаотвори розташовуються діаметрально протилежно відносно подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора, і виконані у вигляді двох суміжних каналів, що розходяться, і які мають спільний вхід У винаході, що пропонується, діаметр do сопел-отворів вибирається таким чином, щоб виконувалася наступна умова °соплеж 'сопелотв = 5, ДЄ Осопл - площа окремого сопла пдромонітора-ежектора, мм , •'сопел отв - загальна площа всіх сопел-отворів пдромонітора-ежектора, мм2 Експериментальне встановлено, що діаметр каналів сопел-отворів повинен складати do = 4 8мм При збільшенні діаметра do сопел-отворів від вказаного значення верхнього діапазону, тобто при перевищенні значення do > 8мм, відбувається подача надмірного об'єму води в простір між приймачем пдромонітора-ежектора і поверхнею резервуарної ємкості, що зачищається У той же час зміна діаметра сопел-отворів в меншу сторону від вказаного значення нижнього діапазону, тобто при do < 4мм, приводить до недостатньої подачі води до забрудненої поверхні резервуарної ємкості, що сприяє погіршенню ефективності її зачищення Крім того, сопла-отвори в приймачі пдромонітора-ежектора розташовуються діаметрально протилежно і під різними кутами уі і Y2 до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається, а саме уі 60° і Y2 - 45° Таким чином, осі наскрізних сопелотворів направлені всередину і донизу під різними кутами до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора, що складають ВІДПОВІДНО 30° і 45° (90° - уі 30°i90°-Y2=45°) Вказаний вибір кутів нахилу уі і уг каналів сопел отворів до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається, зроблений з міркування досягнення найбільшої ефективності дії струменів води, що виходять з сопел-отворів, для подальшого зачищення відкладень Дійсно, при вказаному розташуванні сопел-отворів вся локальна поверхня, що знаходиться поза зовнішньою поверхнею приймача пдромонітора-ежектора, зазнає зачищення На фіг 1 показана технологічна схема використання пдромонітора-ежектора для зачищення резервуарних ємкостей від пірофорнихта смолистих відкладень, на фіг 2 - конструкція пдромонітора-ежектора Технологічна схема зачищення резервуарних ємкостей від пірофорних і смолистих відкладень (див фіг 1) складається з автоцистерни подачі води 1, напірного трубопровода 2, патрубка подачі води 3, кільцевого пдромонітора-ежектора 4, резервуарної ємкості 5 зберігання і накопичення нафтопродуктів, в якій містяться смолисті і пірофорні відкладення, приймального трубопровода 6, зачисної вакуумної машини 7 Кільцевий гідромонітор-ежектор 4, крім патрубка подачі води 3, містить напірну камеру 8, приймач 9 з соплами-отворами 10, вхідне сопло 11 патрубка кільцевого ежектора, яке виконане у вигляді горловини кільцевого ежектора, і вихідне сопло 12 патрубка 13 пдромонітора-ежектора 4, кришку 14, яка кріпиться до приймача 9 за допомогою болтів (на фіг 2 кріплення не показано), а також механічні розпушувачі 15, що закріплені в приймачі 9 (на фіг 2 вказане закріплення також не показано), і попарно розташовані симетрично відносно подовжньої осі симетрії 16 пдромонітораежектора 4 При цьому осі наскрізних сопел-отворів 10 на 52535 правлені всередину і донизу під різними кутами до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора 16 Приймач 9 через наскрізні сопла-отвори 10 сполучений з напірною камерою 8 і контактує з нею своєю внутрішньою поверхнею 17, а зовнішня поверхня 18 приймача 9 сполучена з порожниною, укладеною між приймачем 9 і поверхнею резервуарної ємкості, що зачищається 5, і на якій розташовані шукані пірофорні і смолисті відкладення Експериментально встановлено, що для надійної роботи кільцевого пдромонітора-ежектора 4 повинні бути виконані наступні умови 15° < а < 30°, d 2 /di = 1,5, 5кгс/см 2 < Р 8мм, відбувається подача надмірного об'єму води в простір між приймача 9 пдромонітора-ежектора і поверхнею резервуарної ємкості 5, що зачищається У той же час зміна діаметра сопел-отворів в меншу сторону від вказаного значення нижнього діапазону, тобто при do < 4мм, приводить до недостатньої подачі води, що сприяє погіршенню ефективності очищення забрудненої поверхні резервуарної ємкості 5 Крім того, сопла-отвори 10 в приймачі 9 пдромонітора-ежектора 4 розташовуються діаметрально протилежно і під різними кутами уі і уг до поверхні резервуарної ємкості, що зачищається 5, а саме уі - 60° і Y2 - 45° Таким чином, осі наскрізних сопел-отворів 10 направлені всередину і донизу під різними кутами до подовжньої осі симетрії кільцевого ежектора 16, що складають ВІДПОВІДНО 30° і 45° (90° - уі = 30° і 90° - Y2 =45°) Вибір кутів нахилу Yi І Y2 каналів сопел отворів 10 зроблений з міркувань досягнення найбільшої ефективності дії струменів води, що виходять з сопел-отворів 10, для подальшого зачищення відкладень Дійсно, при вказаному розташуванні каналів вся поверхня, що знаходиться поза зовнішньою поверхнею приймача 9 пдромонітораежектора 4, зазнає зачищення Дослідно-промисловий зразок кільцевого пдромонітора-ежектора 4 мав наступні габаритні розміри діаметр корпусу пдромонітора-ежектора складав D = 350мм, а висота корпусу пдромонітора-ежектора складала Н = 85мм При цьому значення інших параметрів були наступними а = 15°, di = 54мм, d2 = 80мм, діаметр поперечного перетину приймача (9) d3 = 46мм (див фіг 2) Робота кільцевого пдромонітора-ежектора при здійсненні зачищення резервуарних ємкостей від смолистих і пірофорних відкладень здійснюється таким чином Кільцевий пдромонітор-ежектор 4 в процесі роботи пересувається по забрудненій поверхні резервуарної ємкості 5 з пірофорними і смолистим відкладенням, що нагромадилися При цьому механічні розпушувачі 15 заздалегідь руйнують пласт пірофорних і смолистих відкладень, що нагромадилися Одночасно з цим (або після закінчення досить малого проміжку часу) за допомогою автоцистерни подачі води 1 вода по напірному трубопроводу 2 під великим тиском подається через патрубок подачі води 3 в пдромонітор-ежектор 4 Далі ця вода поступає до напірної камери 8 (тобто в порожнину, що утворена між кришкою 12 і приймачем 9) Частина цієї води попадає через сопла-отвори 10 в іншу порожнину, що розташована між зовнішньою поверхнею 18 приймача 9 і поверхнею резервуарної ємкості 5, а інша частина води попадає до нижнього сопла ежектора 1 1 , створюючи там розрідження Струмені води, що попадають через соплаотвори 10 в порожнину, що утворена між зовнішньою поверхнею 18 приймача 9 і поверхнею резервуарної ємкості 5, швидко і остаточно руйнують пласт відкладень, який вже частково зруйнований 52535 механічними розрихлювачами 15, а також взмучують пласт відкладень При цьому взмучена водно-грязьова суміш, що утворилася, засмоктується у вихідне сопло 12 пдромонітора-ежектора 4, і потім по приймальному трубопроводу 6 попадає до приймальної ємкості (на фіг 1 не позначена) зачисної вакуумної машини 7 У таблиці наведено порівняльні дані по ефективності зачищення резервуарних ємкостей 5 від пірофорних і смолистих відкладень при застосуванні пристрою, що заявляється, а також при використанні традиційних засобів (способів і пристроїв) зачищення Пропонована технологічна схема зачищення пірофорних і смолистих відкладень в резервуарних ємкостях шляхом застосування пдромонітора-ежектора, що заявляється, володіє наступними перевагами застосування пдромонітора-ежектора дозволяє відмовитись від трудомісткого і фізично важкого процесу ручного механічного зачищення смолистих і пірофорних відкладень в резервуарних ємкостях, використання пдромонітора-ежектора дозволяє скоротити час на проведення зачисних операТаблиця ємкостей 10 цій в декілька разів, одночасне застосування в технологічній схемі зачищення резервуарних ємкостей автоцистерни для подачі води і вакуумної зачисної машини дозволяє в процесі виконання зачищення відразу і повністю видаляти водно-грязьову суміш з резервуара, що зачищається, при виконанні зачисних операцій із застосуванням даної технологічної схеми досягається можливість виключення застосування миючих засобів з технологічного процесу зачищення, що є економічно вигідним, застосування пдромонітора-ежектора в комплексі з механічними розрихлювачами дозволяє істотно підвищити ефективність роботи пдромонітора-ежектора при очищенні резервуарних ємкостей від смолистих і пірофорних відкладень Джерела інформації 1 Нестерова М П , Кочкин П И Очистка ємкостей от остатков нефтепродуктов - М ЦНИИТЭнефтехим, 1975 -С 39-40 2 Устройство для удаления не текучих донных отложений из судовых резервуаров хранения нефтепродуктов МПК 6 В63В57/02, SU 1214523, 1986 - Порівняльні дані по ефективності зачищення резервуарних від пірофорних І смолистих відкладень при використанні різних засобів зачищення Хе п/п град Засіб Кількість КІЛЬКІСТЬ Температура Твое води на механічних сопелнавколишвході до зачищення, що розртжь отворів ньогоежекторавикористовуBaHJsN середовища гідрошшора ється ЇХ Р, Час зачищення їм 3 плоїш. хв/с 2 1. 15° 1,5 4 4 + 5°С кгс/см бкпУсм^ 2. 22° 1,5 4 4 +5°С бкгс/сі^ 3 30° 1,5 4 4 + 5°С бкгс/см2 4 + 8°С Зкгс/см"1 5 +8°С 5ieroW 6. ОТ гщромонпорЗхвЗОс ежектор,ідо заянгаяєгься ддромонітор- "Зхв. !2с ежектор^що і заяндяєгься пдромонітор4 хв. 36с. 1 1 ежектор, що і заявляється застосування Шхв 20а , води при b температурі застосуваннч 20°Св м ручної праці комплексі з по миючими механічному засобами руйнуванню відкпажнь застосування 12хв. 00с нафтового розчинника застосування 12хв 30 с гарячої водн в комплексі з миючими засобами 11 12 52535 2 6 1 7 Фіг. 1 12 Фіг. 2 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