Спосіб комбінованого розігрівання нафти і в’язких нафтопродуктів, що гуснуть, які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб комбінованого розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть,  які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні, що включає подачу до залізничного вагона-цистерни розігрітого теплоносія в зону нагрівання теплообмінним пристроєм для подачі теплоносія, поетапне розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, за рахунок здійснення теплообміну між ними та розігрітим теплоносієм, і подальше зливання розігрітих нафти і в'язких нафтопродуктів через зливний клапан залізничного вагона-цистерни і пристрій для розігрівання і нижнього зливання, який розташовують в зоні зливного клапана залізничного вагона-цистерни, до зливного колектора і далі до резервуара для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів, який відрізняється тим, що одночасно здійснюють верхню і нижню подачу попередньо розігрітих до необхідної температури теплоносіїв до залізничного вагона-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, за допомогою теплообмінних пристроїв для верхньої і нижньої подачі теплоносіїв в зону нагрівання, як теплообмінний пристрій для верхньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують занурений теплообмінник з двома симетричними відводами, що вводять до залізничного вагона-цистерни через його горловину, як теплообмінний пристрій для нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують встановлений з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині гідромонітор з соплами, як теплоносій для верхньої подачі використовують термостабільне термальне мастило, яке є працездатним при температурах, що досягають 280 – 320°С, має температуру спалаху від 175 до 220°С, застигає при температурі не більше ніж -12°С і має антиокиснювальні властивості, для попереднього розігрівання теплоносія для верхньої подачі у вигляді термального мастила його закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, в якому розміщують нагрівальний вузол, здійснюють підігрівання теплоносія в нагрівальному колекторі циркуляційної системи за допомогою системи підігріву, забезпечують за допомогою циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила циркуляцію підігрітого теплоносія по трубопроводах циркуляційної системи і в теплообміннику, встановленому в резервуарі-накопичувачі циркуляційної системи з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, з подальшим їх нагріванням за рахунок теплообміну, нагрівання теплоносія у вигляді термального мастила в нагрівальному колекторі циркуляційної системи здійснюють постадійно і з розділенням стадій нагрівання технологічними паузами, при яких нагрівання не проводиться, тривалість технологічних пауз вибирають з урахуванням плинності нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються,  які знаходяться в резервуарі-накопичувачі циркуляційної системи, як теплоносій для нижньої подачі використовують розігрітий продукт, який є ідентичним до нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть,  які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні, який подають до залізничного вагона-цистерни через сопла гідромонітора, який встановлюють в пристрої для розігрівання і нижнього зливання, причому теплоносій для нижньої подачі заздалегідь розігрівають теплоносієм у вигляді термостабільного термального мастила за допомогою теплообмінника, який розміщують в резервуарі-накопичувачі для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, а кількість теплоносія для верхньої і нижньої подачі теплоносія, що подається до залізничного вагона-цистерни, регулюють автономно, виходячи з об'єму нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються у залізничному вагоні-цистерні.

2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що об'єм теплоносія, який закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, вибирають за умови, щоб цей об'єм не перевищував  сумарний внутрішній об'єм трубопроводів циркуляційної системи і теплообмінника, а також з урахуванням можливості температурного розширення теплоносія в робочому діапазоні температур його розігрівання і забезпечення безкавітаційної роботи циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила.

3. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що нижню подачу теплоносія до залізничного вагона-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, здійснюють перед верхньою подачею теплоносія до залізничного вагона-цистерни.

4. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що як термальне мастило використовують мастило-теплоносій АМТ-300 або мастило-теплоносій АМТ-300Т, або мастило-теплоносій Teboil Termo Oil.

Текст

1 Спосіб комбінованого розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні, що включає подачу до залізничного вагона-цистерни розігрітого теплоносія в зону нагрівання теплообмінним пристроєм для подачі теплоносія, поетапне розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, за рахунок здійснення теплообміну між ними та розігрітим теплоносієм, і подальше зливання розігрітих нафти і в'язких нафтопродуктів через зливний клапан залізничного вагонацистерни і пристрій для розігрівання і нижнього зливання, який розташовують в зоні зливного клапана залізничного вагона-цистерни, до зливного колектора і далі до резервуара для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів, який відрізняється тим, що одночасно здійснюють верхню і нижню подачу попередньо розігрітих до необхідної температури теплоносіїв до залізничного вагона-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, за допомогою теплообмінних пристроїв для верхньої і нижньої подачі теплоносіїв в зону нагрівання, як теплообмінний пристрій для верхньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують занурений теплообмінник з двома симетричними відводами, що вводять до залізничного вагона-цистерни через його горловину, як теплообмінний пристрій для нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують встановлений з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині пдромонітор з соплами, як теплоносій для верхньої подачі використовують термостабільне термальне мастило, яке є працездатним при температурах, що досягають 280-320°С, має температуру самозаймання від 175 до 220°С, застигає при температурі не більше ніж -12°С і має антиокиснювальні властивості, для попереднього розігрівання теплоносія для верх ньої подачі у вигляді термального мастила його закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, в якому розміщують нагрівальний вузол, здійснюють підігрівання теплоносія в нагрівальному колекторі циркуляційної системи за допомогою системи підігріву, забезпечують за допомогою циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила циркуляцію підігрітого теплоносія по трубопроводах циркуляційної системи і в теплообміннику, встановленому в резервуарі-накопичувачі циркуляційної системи з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, які гуснуть, з подальшим їх нагріванням за рахунок теплообміну, нагрівання теплоносія у вигляді термального мастила в нагрівальному колекторі циркуляційної системи здійснюють постадійно і з розділенням стадій нагрівання технологічними паузами, при яких нагрівання не проводиться, тривалість технологічних пауз вибирають з урахуванням плинності нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, які знаходяться в резервуарінакопичувачі циркуляційної системи, як теплоносій для нижньої подачі використовують розігрітий продукт, який є ідентичним до нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні, який подають до залізничного вагона-цистерни через сопла пдромонітора, який встановлюють в пристрої для розігрівання і нижнього зливання, причому теплоносій для нижньої подачі заздалегідь розігрівають теплоносієм у вигляді термостабільного термального мастила за допомогою теплообмінника, який розміщують в резервуарі-накопичувачі для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, а КІЛЬКІСТЬ теплоносія для верхньої і нижньої подачі теплоносія, що подається до залізничного вагонацистерни, регулюють автономно, виходячи з об'єму нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються у залізничному вагоні-цистерні 2 Спосіб комбінованого розігрівання по п 1, який відрізняється тим, що об'єм теплоносія, який закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, вибирають за умови, щоб цей об'єм не перевищував сумарний внутрішній об'єм трубопроводів циркуляційної системи і теплообмінника, а також з урахуванням можливості температурного розширення теплоносія в робочому діапазоні тем 00 ю ю 52528 ператур його розігрівання і забезпечення безкавітаційної роботи циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила З Спосіб комбінованого розігрівання по п 1, який відрізняється тим, що нижню подачу теплоносія до залізничного вагона-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, здійснюють перед верхньою подачею теплоносія до залізничного вагона-цистерни 4 Спосіб комбінованого розігрівання по п 1, який відрізняється тим, що як термальне мастило використовують мастило-теплоносій АМТ-300 або мастило-теплоносій АМТ-300Т, або мастилотеплоносій Teboil Termo Oil Винахід відноситься до області вантажнорозвантажувальних робіт, зокрема, до способів розігрівання застигаючих продуктів типу нафти і в'язких нафтопродуктів, що мають низьку температурою застигання, із залізничних вагоноцистерн для здійснення подальшого їх нижнього зливання із залізничних ваг-ноцистерн в холодний період року, тобто в період, коли нафта і в'язкі нафтопродукти внаслідок впливу низьких температур навколишнього повітря, або внаслідок своїх властивостей приходять в загуслий або затверділий стан, і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ, нафтопереробній та інших галузях промисловості тиском як через нижній ЛЮК, так і через пристрій Конденсат, що утворюється, виводять з МІСТКОСТІ Застосування цього способу прототипу має ряд недоліків Зокрема, його ефективність, а саме швидкість розігрівання, а також і зливання продукту, обмежена місцеположенням пристрою і сопел цього пристрою в області вагон-цистерни, що спорожняється При цьому характер теплоносія, що подається, також впливає на ефективність способу розігрівання прототипу Окрім того, цей спосіб не забезпечує економічної витрати теплового агента, що використовується для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, приводить до значного обводнення нафти і в'язких нафтопродуктів, що зливаються, а також потребує постійного здійснення конденсатовідведення під час розігрівання В основу винаходу поставлена задача створення оптимального режиму розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що застигають, по всьому об'єму вагон-цистерни, тобто як в придонній частині, так і на торцевих дільницях цистерни, що спричиняє скорочення часу і практично повне зливання застиглих нафти і в'язких нафтопродуктів при економній витраті теплоносія з врахуванням КІЛЬКОСТІ (об'єму) нафтопродуктів, що знаходяться в залізничній вагон-цистерні, шляхом створення ефективних локальних напрямків подачі теплоносіїв, використання їх типів, розподілу по об'єму вагон-цистерни, а також дозованої подачі Як аналог вибраний спосіб нижнього розігрівання в'язких рідин, що знаходяться в залізничній вагон-цистерні, при зливі, який реалізується за допомогою ВІДПОВІДНОГО пристосування для розігрівання в'язких рідин в цистерні при зливанні [1] Згідно З ЦИМ способом, проводять попереднє безперервне розігрівання парою теплоносія у вигляді нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, і які знаходяться у резервуарі циркуляційної системи нижнього розігрівання, подачу їх під тиском по трубопроводах циркуляційної системи до вагонцистерни через и зливний отвір з подальшим теплообміном і нижнім зливанням розігрітих нафтопродуктів при обов'язковому видаленні конденсату, що утворюється при розігріванні теплоносія Недоліком способу аналога є обводнення нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і необхідність здійснення конденсатовідведення Крім того, цей спосіб, при якому здійснюють безперервне розігрівання теплоносія, не забезпечує економної витрати енергоресурсів Як прототип вибраний спосіб розігрівання в'язких продуктів, що є частиною способу зливання розігрітих в'язких продуктів з ємкостей [2] Цей спосіб полягає в тому, що розігрівання в'язких продуктів здійснюють за рахунок теплообміну між в'язким продуктом і розігрітим теплоносієм, який подають в МІСТКІСТЬ з в'язким продуктом теплообмінним пристроєм для подачі теплоносія в зону нагрівання, що вводиться через нижній люк ємкості, з одночасним зливанням розігрітого в'язкого продукту через нижній люк ємкості При цьому нагрівання здійснюють до повного зливання продукту, пристрій вводять в МІСТКІСТЬ через верхній люк, подачу теплоносія регулюють в залежності від температури продукту Нагрівання продукту здійснюють локально по всій довжині МІСТКОСТІ з одночасним створенням в ній надмірного тиску теплоносієм, що подається Потім проводять зливання розігрітого продукту під надмірним Поставлена задача досягається тим, що в способі комбінованого розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, і які знаходяться у залізничній вагон-цистерні, що включає подачу до залізничної вагон-цистерни розігрітого теплоносія в зону нагрівання теплообмінним пристроєм для подачі теплоносія, поетапне розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, за рахунок здійснення теплообміну між ними та розігрітим теплоносієм, і подальше зливання розігрітих нафти і в'язких нафтопродуктів через зливний клапан залізничної вагон-цистерни і пристрій для розігрівання і нижнього зливання, який розташовують в зоні зливного клапана залізничної вагон-цистерни, до зливного колектора і далі до резервуара для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів, одночасно здійснюють верхню і нижню подачу попередньо розігрітих до необхідної температури теплоносіїв до залізничної вагон-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, за допомогою теплообмінних пристроїв для верхньої і нижньої подачі теплоносіїв в зону нагрівання, як теплообмінний пристрій для верхньої подачі теплоно 52528 сія в зону нагрівання використовують занурювальний теплообмінник з двома симетричними відводами, що вводять до залізничної вагон-цистерни через и горловину, як теплообмінний пристрій для нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують встановлений з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині пдромонітор з соплами, як теплоносій для верхньої подачі використовують термостабільне термальне мастило, яке є працездатним при температурах, що досягають 280-320°С, має температуру самозаймання від 175 до 220°С, застигає при температурі не більше за - 12°С, і володіє антиокислювальними властивостями, для попереднього розігрівання теплоносія для верхньої подачі у вигляді термального мастила його закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, в якому розміщують нагрівальний вузол, здійснюють підігрівання теплоносія в нагрівальному колекторі циркуляційної системи за допомогою системи підігріву, забезпечують за допомогою циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила циркуляцію підігрітого теплоносія по трубопроводах циркуляційної системи і в теплообміннику, встановленому в резервуарі-накопичувачі циркуляційної системи з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, які застигають, з подальшим їх нагріванням за рахунок теплообміну, нагрівання теплоносія у вигляді термального мастила в нагрівальному колекторі циркуляційної системи здійснюють постадійно і з розділенням стадій нагрівання технологічними паузами, при яких нагрівання не проводиться, тривалість технологічних пауз вибирають з урахуванням текучості нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і які знаходяться в резервуарінакопичувачі циркуляційної системи, як теплоносій для нижньої подачі використовують розігрітий продукт, який є ідентичним до нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, і які знаходяться у залізничній вагон-цистерні, який подають до залізничної вагон-цистерни через сопла пдромонітора, який встановлюють в пристрої для розігрівання і нижнього зливання, причому теплоносій для нижньої подачі заздалегідь розігрівають теплоносієм у вигляді термостабільного термального мастила за допомогою теплообмінника, який розміщено в резервуарі-накопичувачі для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, а КІЛЬКІСТЬ теплоносія для верхньої і нижньої подачі теплоносія, що подається до залізничної вагон-цистерни, регулюють автономно, виходячи з об'єму нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються у залізничній вагонцистерні Об'єм теплоносія, що закачують до нагрівального колектора циркуляційної системи, вибирають за умови неперевищення цього об'єму в порівнянні з сумарним внутрішнім об'ємом трубопроводів циркуляційної системи і теплообмінника, а також з урахуванням можливості температурного розширення теплоносія в робочому діапазоні температур його розігрівання і забезпечення безкавітаційної роботи циркуляційного насоса для циркуляції термального мастила Нижню подачу теплоносія до залізничної вагон-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродукта ми, що гуснуть, здійснюють перед верхньою подачею теплоносія до залізничної вагон-цистерни Як термальне мастило використовують мастило-теплоносій АМТ-300, або мастило-теплоносій АМТ-300Т, або мастило-теплоносій Teboil Termo Oil Перераховані ознаки способу складають суть винаходу Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному Спосіб комбінованого розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, і які знаходяться у залізничній вагон-цистерні, що пропонується, заснований на врахуванні природних властивостей нафти і в'язких нафтопродуктів, а також їх властивостей і умов транспортування в залізничних вагон-цистернах в період, який характеризується низькими температурами навколишнього середовища (повітря) Як відомо, нафти і в'язкі нафтопродукти - це складні речовини, які являють собою суміші різних вуглеводневих фракцій з різноманітними фізичними властивостями До таких властивостей відносяться гущина, внутрішнє тертя, теплове розширення, теплоємність, температура кипіння, температура застигання і т п Ці властивості змінюються в залежності від температури нафтопродукту, однак для різних фізичних властивостей нафтопродукту швидкість цих змін є різною Передусім, зниження температури навколишнього середовища приводить до більш щільного упакування молекул в одиниці об'єму, а також до селективного утворення зародків (центрів кристалізації) для компонент нафти/в'язких нафтопродуктів з високою температурою застигання По мірі подальшого зниження температури навколо центрів кристалізації зростають об'єми компонент, що кристалізуються, які поступово опускаються на дно (внаслідок дії гравітаційного поля) і утворюють тверді відкладення Таким чином, в умовах низьких температур протягом досить тривалого періоду часу, який є співрозмірним з часом транспортування нафтопродуктів, в вагон-цистернах відбувається фазове розшарування важких вуглеводнів Внаслідок цього процесу важкі вуглеводні в основній своїй масі набувають більш низької температури застигання за рахунок осідання ВІДПОВІДНИХ фракцій Врахування цих чинників і механізмів зумовлює використання даного способу комбінованого розігрівання Спосіб, що пропонується, заснований на використанні автономної подачі теплоносія з декількох (не менш, ніж в двох) боків до середовища нафти і в'язких нафтопродуктів з контролем режимів його подачі ВІДМІННІСТЮ розробленого способу комбінованого розігрівання є те, що одночасно здійснюють верхню і нижню подачу теплоносіїв до залізничної вагон-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, за допомогою теплообмінних пристроїв для верхньої і нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання При цьому як теплообмінний пристрій для верхньої подачі теплоносія F зону нагрівання використовують занурювальний тепло 52528 обмінник з двома симетричними відводами, що вводять до залізничної вагон-цистерни через її горловину, а як теплообмінний пристрій для нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують встановлений з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині пдромонітор з соплами Особливістю розробленого способу є те, що на першому етапі подається обмежена КІЛЬКІСТЬ теплоносія, що контролюється, через занурювальний пристрій для верхньої подачі теплоносія спеціальної конструкції, а також через сопла пдромонітора для переведення важких вуглеводнів із застиглого (студеноподібного) стану в рідкотекучий стан, після чого проводиться часткове зливання розігрітої нафти/в'язкого нафтопродукту Умовою припинення подачі теплоносія на першому етапі є досягнення певної температури (об'єму) продукту Після ЦЬОГО подача теплоносія на пристрій для верхньої подачі і подача розігрітого продукту на пристрій для нижньої подачі у вигляді пдромонітора з соплами відключається, і продовжується зливання нафти і в'язких нафтопродуктів за допомогою системи відкачування Теплоносій, що подається з двох боків на другому етапі, викликає у ванні з розігрітою нафтою/в'язким нафтопродуктом як тепловий, так і гідродинамічний удар, який є необхідним для переведення в рідкотекучий стан залишків важких вуглеводнів При цьому КІЛЬКІСТЬ тепла, що підводиться у ванну, тобто КІЛЬКІСТЬ І температура теплоносія, що подається через сопла пдромонітора і через занурювальний нагрівач з відводами, визначається на основі вимірювань об'єму (товщини) розігрітого продукту, а також температур застигання осаджених фракцій і розігрітих нафтопродуктів У напрямі, де товщина продукту, що розігрівається, є більшою, на нього впливає більша КІЛЬКІСТЬ струменів, що виходять з сопел пдромонітора, а також надходить більша КІЛЬКІСТЬ теплоти (температура нагрівання) від поверхні теплообмінного пристрою для верхньої подачі Тобто КІЛЬКІСТЬ теплоносія, що подається з сопел пдромонітора, а також КІЛЬКІСТЬ теплоти, що надходить від поверхні теплообмінного пристрою для верхньої подачі, в різних напрямах середовища з нафтою і в'язкими нафтопродуктами є пропорційною масі (об'єму), або товщині нафтопродукту, що розігрівається, і який знаходиться у вагонцистерні Внаслідок цього в горизонтальній площині осьового перетину вагон-цистерни створюється рівномірний розподіл ЩІЛЬНОСТІ теплових струменів по всьому перетину вагон-цистерни з нафтою і в'язкими нафтопродуктами Спосіб також передбачає нагрівання певної КІЛЬКОСТІ продукту, який відразу зливається, а на його місце поступає холодний продукт Таким чином, тепло не встигає передатися стінкам вагонцистерни, а розділяючий продукт між нагрівачами (верхнім занурювальним теплообмінником і нижнім пдромонітором) і стінками вагон-цистерни є ізолюючою середою Тому спосіб забезпечує високий коефіцієнт корисної дії нагрівання і зливання нафти і в'язких нафтопродуктів Заявлений спосіб комбінованого розігрівання 8 нафти і в'язких нафтопродуктів передбачає застосування комбінованого нагрівання нафтопродуктів у вагон-цистернах з подальшим і (або) одночасним зливанням нафтопродуктів в МІСТКОСТІ ДЛЯ зберігання через нижній зливний пристрій Таким чином, один з елементів новизни запропонованого способу розігрівання полягає в спільному (комбінованому) розігріванні нафти і в'язких нафтопродуктів по об'єму вагон-цистерни Особливо слід зупинитись на обгрунтуванні використання у розробленому способі нестандартних теплоносіїв для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що є іншим елементом новизни запропонованого способу У цей час в теплообмінниках, які використовуються для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, мають застосування наступні види теплоносіїв водяна пара, гарячі (горючі) гази, рідше термальні мастила (мастила - теплоносії) та ІНШІ Водяна пара є найбільш поширеним і доступним видом теплоносія Вона володіє порівняно великим тепловмістом і високим коефіцієнтом теплопередачі При цьому підігрівання парою є простим Пара легко транспортується до об'єкта, призначеного для підігрівання, і є пожежобезпечним теплоносієм Підігрівання парою відбувається практично при ПОСТІЙНІЙ температурі, тому регулювання процесу є відносно простим Проте напрямок розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, пов'язаний з використанням пари, носить тупиковий характер Адже величина ступеня розігріву і величина ступеня обводнення мають прямопропорційну залежність При цьому зниження КІЛЬКОСТІ теплоносія (пари), що підводиться, суперечить вимогам ефективності розігріву До того ж при розігріванні нафти і в'язких нафтопродуктів ситуація з обводненням ускладнюється внаслідок твердих відкладень, що утворюються на стінках і днищі залізничної вагон-цистерни в умовах дії низьких температур Це вимагає додаткового підведення тепла, що викликає відповідне збільшення ступеня обводнення Таким чином, при використанні способів розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів із застосуванням пари виникають великі труднощі у вирішенні проблеми мінімізації як обводнення, так і якості розігрівання Підігрівання гарячими (горючими) газами обмежується властивостями цих газів, головними з яких є температура запалення Тому такі гази знаходять обмежене застосування В останній час як теплоносій почали поступово застосовувати різні термальні мастила, або мастила-теплоносм Основними вимогами, що пред'являються до таких термальних мастил, є висока робоча температура, термостабільність, висока температура самозапалення, низька температура застигання, добрі антиокислювальні властивості Як було нами встановлено, теплообмін між термальним мастилом і продуктом, що розігрівається, а також між парою і продуктом, що розігрівається, практично не відрізняються по своїй ефективності, за винятком випадку використання тепла пари, що конденсується при застосуванні пари як 52528 теплоносія Внаслідок численних експериментальних досліджень, проведених з різними термальними мастилами, авторами винаходу було встановлено, що найбільш ефективним є використання наступних марок термальних мастил для розігрівання нафти і 10 в'язких нафтопродуктів, що застигають, а саме АМТ-300 (ТУ 38 1015 37-75) [3], АМТ-300Т (ТУ 38 1011 023-85) [4], Teboil Termo Oil (клас ISO VG 15, 32, 100) [5] Основні властивості досліджених термальних мастил наведено в таблиці 1 Таблиця 1 Основні властивості досліджених термальних мастил марка термального мастила АМТ-300 (ТУ 38 101 537-75) АМТ-300Т(ТУ38101 1023-85) (клас ISO VG 15,32,100) максимальна робоча температура, °С 2804-300 2804-300 200^-320 Таким чином, вказані в таблиці високотемпературні нафтові мастила-теплоносм є працездатними при температурах, що досягають 280-320°С, відрізняються досить високою термічною стабільністю, мають високу температуру самозапалення (175-220°С) і низьку температуру застигання (-12+42°С) Крім того, ці мастила володіють добрими антиокислювальними властивостями Крім того, об'єм теплоносія, що закачують до нагрівального колектора, вибирають за умови неперевищення об'єму теплоносія в порівнянні з сумарним внутрішнім об'ємом трубопроводів циркуляційної системи і теплообмінника, а також з урахуванням можливості температурного розширення теплоносія в робочому діапазоні температур розігрівання і забезпечення безкавітаційної роботи циркуляційного насоса Це забезпечує ефективну циркуляцію розігрітого продукту по трубопроводах циркуляційної системи Здійснення постадійного нагрівання теплоносія в нагрівальному колекторі і з розділенням температура спалаху, °С 175 170 180^-220 температура застигання, °С -ЗО -23 -124--42 стадій нагрівання технологічними паузами, при яких нагрівання не проводиться, сприяє досягненню енергозбереження процесу розігрівання Цьому також сприяє і те, що згідно із способом, що пропонується, тривалість технологічних пауз вибирають з урахуванням текучості нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і які знаходяться в резервуарі Так, тривалість технологічних пауз збільшується із збільшенням текучості (температури) нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і які знаходяться в резервуарі, і навпаки Здійснення підігрівання теплоносія в нагрівальному колекторі при працюючому циркуляційному насосі сприяє скороченню тривалості першої стадії розігрівання, тобто більш форсованому виходу на шуканий режим розігрівання У таблиці 2 показані деякі порівняльні дані щодо ефективності розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів за допомогою різних видів теплоносіїв Таблиця 2 Порівняльні дані щодо ефективності розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів різними теплоносіями теплоносій пара термальне мастило робоча температура, °С питома теплоємність, к Кал кг°С 100-ьі 70 2004-320 0,5 0,484-0,5 У загальному випадку схема для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, які застигають, за допомогою термального мастила, повинна містити - МІСТКІСТЬ для розміщення теплоносія з нагрівальним вузлом, який, як правило, є електричним зі ступінчастим набором потужності, в нагрівальному вузлі відбувається розігрівання термального мастила-теплоносія до встановленої приладами КВПіА температури, - систему з'єднувальних трубопроводів циркуляційної системи з компенсаційною МІСТКІСТЮ, - необхідної арматуру і датчики КВПіА, -теплообмінник, який монтується в резервуарі (ємкості) циркуляційної системи, в якому знахо Показники ефективності розігрівання температура застигання, час розігріван- температура, розігрівання, що досяга°С ня, хв ється, °С 0 240 до 50 200 до 75 -124--30 диться нафта і в'язкі нафтопродукти, що розігріваються, - циркуляційний насос, що забезпечує інтенсивну примусову циркуляцію теплоносія по замкненому контуру «джерело тепла - споживач тепла» Принципова технологічна схема комбінованого способу розігрівання і подальшого зливання нафти і в'язких нафтопродуктів згідно із способом, що пропонується, представлена на фіг 1, і містить такі основні елементи 1 - резервуар-накопичувач для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів, 2 - пристрій для розігрівання і нижнього зливання нафти і в'язких нафтопродуктів, пдромонітор з соплами 4, 5 - залізнична вагоноцистерна, в якій знаходяться нафта і в'язкі нафтопродукти, 6 - горловина заліз 11 ничної вагон-цистерни 5, 7 - занурювальний теплообмінник з двома симетричними відводами 8, 9 гнучкий рукав, що з'єднує занурювальний теплообмінник 7 з двома відводами 8, 10 - циркуляційний насос для циркуляції розігрітого теплоносія у вигляді нафти і в'язких нафтопродуктів, 11 - зливний колектор, 12 - зливний насос, 13 - резервуар для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів, 14 - резервуар для зберігання теплоносія (термального мастила), 15 - нагрівальна ємність (колектор) для розігрівання теплоносія (термального мастила), що містить нагрівальний вузол 16 у вигляді нагрівача, 17 і 18 - трубопроводи для циркуляції теплоносія (термального мастила) між нагрівальною ємністю 15 для розігрівання теплоносія і занурювальним теплообмінником 7 з двома відводами 8, 19 - запірно-регулююча арматура, 20 — циркуляційний насос для циркуляції розігрітого теплоносія у вигляді термального мастила Розігрівання і подальше зливання нафти і в'язких нафтопродуктів ВІДПОВІДНО ДО заявленого способу здійснюється за допомогою описаної схеми таким чином Перша стадія реалізації розробленого способу комбінованого розігрівання і подальшого нижнього зливання полягає у розігріванні термального мастила, що використовують як теплоносій для верхньої подачі, а також як теплоносій для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що знаходяться у резервуарі-накопичувачі 1 Як термальне мастило використовують термостабільне термальне мастило, яке є працездатним при температурах, що досягають 280-320°С, має температуру самозаймання від 175 до 220°С, застигає при температурі не більше за -12°С, і володіє антиокислювальними властивостями При цьому як термальне масло використовують мастило-теплоносій АМТ-300, або мастило-теплоносій АМТ-300Т, або мастило-теплоносій Teboil Termo Oil Термальне мастило з резервуара для зберігання теплоносія 14 закачують до нагрівальної ємності (колектора) для розігрівання теплоносія (термального мастила) 15, що містить нагрівальний вузол 16 у вигляді нагрівача, до певного рівня (об'єму), щоби забезпечити можливість термічного розширення теплоносія при його розігріванні, а також безкавітаціину роботу циркуляційного насоса 20 Далі включається нагрівальний вузол 16, в якому за рахунок електричної енергії (або іншого джерела енергії), відбувається нагрівання теплоносія при включеному циркуляційному насосі 20 «Гарячий» теплоносій поступає до встановленого в резервуарі 1 циркуляційної системи з нафтою і в'язкими нафтопродуктами теплообмінник (на фіг не позначено), де відбувається теплообмін між «гарячим» теплоносієм і продуктом (нафтою і в'язкими нафтопродуктами), що розігріваються, і що є ідентичним до продукту, що знаходиться в залізничній вагон-цистерні 5 «Охолоджений» теплоносій за рахунок роботи циркуляційного насоса 20 подається по системі трубопроводів до нагрівального колектора (ємності) 15 з нагрівальним вузлом 16, після чого вказа 52528 12 ний процес повторюється знову Нагрівання теплоносія в нагрівальному колекторі 15 здійснюють постадійно і з розділенням стадій нагрівання технологічними паузами, при яких нагрівання не проводиться Тривалість технологічних пауз вибирають з урахуванням текучості (температури розігрівання) нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і які знаходяться в резервуарі-накопичувачі 1 Так, із збільшенням текучості нафти і в'язких нафтопродуктів, що розігріваються, і які знаходяться в резервуарі-накопичувачі 1, тривалість технологічних пауз між стадіями розігрівання збільшується, оскільки потрібно менше підводити теплової енергії до продукту, що знаходиться в текучому стані Як правило, в процесі розігрівання потрібно проводити не менше двох (від ДВОХ ДО чотирьох) стадій розігрівання КІЛЬКІСТЬ стадій визначається конкретними умовами розігрівання (температурою, КІЛЬКІСТЮ і властивостями продукту, що розігрівається, погодними умовами, об'ємом технологічних трубопроводів, температурою розігрівання і властивостями теплоносія тощо) Так, наприклад, розігрівали у резервуарінакопичувачі 1 мазут марки М100 Температура навколишнього середовища становила 20°С Об'єм трубопроводів контура циркуляційної системи і теплообмінника становив 20 мЗ Розігрівання нафтопродукту проводили за допомогою термального мастила марки АТМ-300 При цьому об'єм мастила, що заливалось до резервуара 14, становив 300м3, а об'єм підігрітого мастила, що подавалось до контура циркуляційної системи, становив 15м3 Проводили двостадійне розігрівання теплоносія (мазуту МІ00) в нагрівальному колекторі циркуляційної системи, причому тривалість розігрівання першої стадії становила 80хв, тривалість розігрівання другої стадії також становила 80хв, тривалість технологічної паузи між ними становила 40хв Внаслідок розігрівання температура мазуту в резервуарі-накопичувачі 1 циркуляційної системи досягла 140°С, після чого розігрітий мазут подали до залізничної вагон-цистерни 5 для подальшого розігрівання там ідентичного застиглого мазуту, що знаходився у залізничній вагон-цистерні 5 Далі після досягнення необхідної температури розігрівання теплоносіїв у вигляді термального мастила і розігрітої нафти і в'язких нафтопродуктів, одночасно здійснюють верхню і нижню подачу цих теплоносіїв до залізничної вагон-цистерни 5 з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, за допомогою теплообмінних пристроїв для верхньої і нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання Варіантом виконання способу комбінованого розігрівання є те, що нижню подачу теплоносія до залізничної вагон-цистерни 5 з нафтою і в'язкими нафтопродуктами, що гуснуть, здійснюють перед нижньою подачею теплоносія до залізничної вагон-цистерни 5 Це роблять для прискореного зливання розігрітої нафти і в'язких нафтопродуктів внаслідок попереднього розігрівання зливного отвору (на фіг не позначено) залізничної вагонцистерни 5 і області з нафтою і в'язкими нафто 13 продуктами навколо нього У розробленому способі яктеплообмінний пристрій для верхньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують занурювальний теплообмінник 7 з двома симетричними відводами 8, що вводять до залізничної вагон-цистерни 5 через її горловину 6, а як теплообмінний пристрій для нижньої подачі теплоносія через нижній зливний отвір (на фіг не показано) залізничної вагонцистерни 5 в зону нагрівання використовують встановлений з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині пдромонітор 3 з соплами 4, що встановлюють в пристрої для розігрівання і нижнього зливання 2 Конструкція теплообмінного пристрою для верхньої подачі теплоносія в зону нагрівання у вигляді занурювального теплообмінника 7 з двома сіметричними відводами 8, а також конструкція теплообмінного пристрою для нижньої подачі теплоносія в зону нагрівання використовують у вигляді встановленого з можливістю реверсивного повороту у горизонтальній площині пдромонітора 3 з соплами 4 дозволяють ефективно проводити нагрівання по всіх напрямках у горизонтальній і вертикальній площинах середовища нафти і в'язких нафтопродуктів, що знаходиться у вагон-цистерні 5 Гарячий нафтопродукт, ідентичний до застиглого у вагон-цистерні 5 нафтопродукту у вигляді нафти і в'язких нафтопродуктів, за допомогою циркуляційного насоса 10 через пдромонітор 3 з соплами 4, що розташований в пристрої для розігрівання і нижнього зливання 2, подається до вагонцистерни 5 Розігрітий у вагоноцистерні 5 продукт по основному трубопроводу пристрою для розігрівання і нижнього зливання 2 стікає до зливного колектора 11 По досягненню необхідної температури розігріта у залізничній вагон-цистерні 5 за допомогою роботи пристроїв для верхнього і нижньої подачі теплоносія, нафта і в'язкі нафтопродукти заповнюють зливний колектор 11 Після заповнення зливного колектора 11 включається зливний насос 12 для відкачування нафти і в'язких нафтопродуктів до резервуару для зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів 13 Після випорожнення вагонцистерни 5 циркуляційний насос 10 відключається Нафта і в'язкі нафтопродукти з резервуара зберігання нафти і в'язких нафтопродуктів 13 можуть подаватися до резервуара-накопичувача 1 для розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів для підтримання в останньому необхідного об'єму (КІЛЬКОСТІ) нафти і в'язких нафтопродуктів Нафта і в'язкі нафтопродукти може подаватися в резервуар-накопичувач 1 також і із зливного колектора 11 Запірно-регулююча арматура 19 дозволяє регулювати напрям руху теплоносія по системі трубопроводів циркуляційних контурів подачі теплоносіїв до залізничної вагон-цистерни 5, а також напрям руху розігрітої і злитої нафти і в'язких нафтопродуктів по системі технологічних трубопроводів КІЛЬКІСТЬ теплоносія, який подається до занурювального теплообмінника 7 з двома симетричними відводами 8, а також КІЛЬКІСТЬ теплоносія у 52528 14 вигляді розігрітої нафти і в'язких нафтопродуктів, який подається через сопла 4 пдромонітора З, регулюють автономно, виходячи з об'єму розігрітої нафти і в'язких нафтопродуктів, що знаходяться у вагон-цистерні 5 По мірі розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що знаходиться у вагон-цистерні 5, і їх зливання до зливного колектора 11, проводять поступове дозоване зниження подачі ВІДПОВІДНОГО типу теплоносія до занурювального теплообмінника 7 з двома відводами 8 і до пдромонітора 3 з соплами 4 Пропонований спосіб комбінованого розігрівання і нижнього зливання нафти і в'язкого нафтопродукту дозволяє інтенсифікувати процес розігрівання, і тим самим скоротити час зливання, оскільки здійснюється одночасне обігрівання великої площі поверхні застиглого продукту, що знаходиться у вагон-цистерні Це дозволяє максимально ефективно використати витрачену на розігрівання застиглого продукту енергію шляхом створення економічно виправданої витрати теплоносія з різних (автономних) джерел і для різних видів нафти і в'язких нафтопродуктів Скорочення часу зливання дозволяє збільшити пропускну спроможність процесу, тобто зливати великі об'єми застиглих продуктів на існуючих обмежених залізничних тупиках перевалочних нафтобаз Комбінований спосіб розігрівання і подальшого нижнього зливання нафти і в'язких нафтопродуктів також підвищує надійність роботи системи зливання, оскільки використовуються два незалежних джерела подачі тепла (теплоносія) зверху і знизу Крім того, спосіб, що пропонується, дозволяє на естакадах зливати і наливати всі види нафтопродуктів (СВІТЛІ, темні, в'язкі І ІНШ ) Іншими перевагами способу комбінованого розігрівання, що пропонується, є - виключення необхідності будівництва котельних і бойлерних установок, що дуже дорого коштують, - можливість зниження тиску в трубопроводах замкненого контура циркуляційної системи, і, отже, зменшення маси (і вартості) теплообмінника, що встановлено у резервуарі-накопичувачі, - виключення попадання пари (води) в продукт, що розігрівається, у разі розгерметизації або пошкодження поверхні трубопроводів контура циркуляції термального мастила, - відсутність забруднення нафтою і нафтопродуктами стічних вод, що має місце при застосуванні як теплоносія пари, а також попадання конденсату до нафти і нафтопродуктів, що виключає використання установок по очищенню, нейтралізації і знешкодженню стічних вод, які дорого коштують Таким чином, розроблений спосіб комбінованого розігрівання нафти і в'язких нафтопродуктів, що гуснуть, і які знаходяться у вагон-цистерні, позбавлений зазначених недоліків способу прототипу До того ж він дозволяє виключити на 100% обводнення і суттєво зменшити КІЛЬКІСТЬ нерозігрітих залишків нафти і в'язких нафтопродуктів, зменшити витрату теплоносія, що подається, а також ско 52528 15 ротити загальний час розігрівання Джерела інформації 1 Приспособление для разогрева вязких жидкостей в цистерне при сливе SU №1807973 МПК 6 В 65G69/00, B65D88/74 Опубл 07 04 93, Б И №13 2 Способ слива из емкостей SU №1790424 МПК 6 B65D88/74 Опубл 23 01 93, Б И №3 3 Термальное масло АМТ-300 (ТУ 3810153775) В кн Топлива, смазочные материалы, технические жидкости Ассортимент и применение (Справочник) / Под ред В М Школьникова - М 16 Химия, 1989 -С 402-404 4 Термальное масло АМТ-300Т (ТУ 381011023-85) В кн Топлива, смазочные материалы, технические жидкости Ассортимент и применение (Справочник)/Под ред В М Школьникова - М Химия, 1989 -С 402-404 5 Термальное масло Teboil Тепло Oil (класс ISO VG 15, 32 , 100) В кн Топлива, смазочные материалы, технические жидкости Ассортимент и применение (Справочник)/Под ред В М Школьникова - М Химия, 1989 -С 402-404 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for combined heating of oil and viscous gelating oil products in a railway car-tank

Автори англійською

Barteniev Oleksandr Volodymyrovych, Clyavlin Valeriy Volodymyrovich, Khimchenko Ivan Sergiiovych

Назва патенту російською

Способ комбинированного разогрева нефти и загустевающих вязких нефтепродуктов, находящихся в железнодорожном вагоне-цистерне

Автори російською

Бартенев Александр Владимирович, Клявлин Валерий Владимирович, Химченко Иван Сергеевич

МПК / Мітки

МПК: B65G 69/20, B65D 88/74

Мітки: гуснуть, розігрівання, залізничному, комбінованого, знаходяться, нафтопродуктів, нафти, вагоні-цистерні, в'язких, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-52528-sposib-kombinovanogo-rozigrivannya-nafti-i-vyazkikh-naftoproduktiv-shho-gusnut-yaki-znakhodyatsya-u-zaliznichnomu-vagoni-cisterni.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб комбінованого розігрівання нафти і в’язких нафтопродуктів, що гуснуть, які знаходяться у залізничному вагоні-цистерні</a>

Подібні патенти