способ перевозки вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях

Формула изобретения

Способ перевозки вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях, включащий разогрев нефтепродукта перед наливом до температуры, отвечающей состоянию высокой текучести, перевод части нефтепродукта в состояние дисперсоида и налив в транспортную емкость по трубопроводу, вводимому своим концом в наливной люк транспортной емкости, транспортировку и слив, отличающийся тем, что перед наливом в транспортную емкость часть разогретого нефтепродукта отбирают в отдельную емкость и интенсивно перемешивают до температуры, отвечающей состоянию средней вязкости, и одновременно прокачивают через нефтепродукт сжатый газ до перевода нефтепродукта в состояние дисперсоида с низкой кратностью, который затем прокачивают через технологическую магистраль, имеющую на конце рассеивающие сопла, и струями подают на внутренние стенки транспортной емкости, на которых дисперсоид охлаждается до полного загустевания, после чего в транспортную емкость заливают оставшуюся массу разогретого нефтепродукта, находящегося в состоянии высокой текучести, а после транспортирования перед сливом всю массу нефтепродукта перемешивают до размыва дисперсоида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту, а более конкретно к средствам транспортирования вязких нефтепродуктов: мазутов, масел, высокопарафинистых нефтей и др.

Ввиду того, что объемы перевозок вязких нефтепродуктов очень велики, а также ввиду того, что эти жидкости имеют высокую текучесть только в разогретом состоянии, основным способом их транспортирования на большие расстояния является перевозка в больших по объему емкостях (железнодорожных цистернах, танках нефтеналивных судов и др.) [1]. Недостаток этого способа перевозки заключается в том, что в холодное время года при продолжительном транспортировании нефтепродукты остывают и загустевают до такого состояния, что без специальных мероприятий по сохранению или восстановлению текучести их полный слив самотеком становится невозможным.

Известны многочисленные способы, целью которых является сохранение текучести вязких жидкостей за время транспортирования или восстановление текучести перед сливом. Они сводятся к обеспечению тепловой изоляции стенок транспортной емкости, а также к разогреву транспортируемой жидкости либо в пути, либо (что делается значительно чаще) в конечном пункте, непосредственно перед сливом [2, 3].

Применение теплоизолирующих оболочек транспортных емкостей является дорогостоящим мероприятием и не может быть осуществлено в широких масштабах. Разогрев продукта перед сливом и последующая за сливом очистка внутренних стенок транспортной емкости от загустевших и затвердевших остатков являются длительными и дорогостоящими операциями, требующими больших трудо- и энергозатрат, а также специального оборудования.

Известный способ перевозки вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях включает разогрев нефтепродукта перед наливом до температуры, отвечающей состоянию высокой текучести и налив в транспортную емкость по трубопроводу, вводимому своим концом в наливной люк транспортной емкости, транспортировку и слив [4].

Недостатками способа являются отсутствие мероприятий, замедляющих скорость остывания нефтепродукта при транспортировании, а также мероприятий, облегчающих удаление затвердевших остатков нефтепродукта со стенок емкости после слива.

Задачей изобретения является повышение эффективности транспортирования вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях, не имеющих специальной тепловой изоляции, за счет снижения затрат энергии, времени и труда при их сливе из емкости и очистки ее стенок от загустевших и затвердевших остатков.

Задача решается тем, что предлагается способ перевозки вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях, включающий разогрев нефтепродукта перед наливом до температуры, отвечающей состоянию высокой текучести и налив в транспортную емкость по трубопроводу, вводимому своим концом в наливной люк транспортной емкости, транспортировку и слив, при котором перед наливом в транспортную емкость часть разогретого нефтепродукта отбирают в отдельную емкость и интенсивно перемешивают до температуры охлаждения, отвечающей состоянию средней вязкости и одновременно прокачивают через нефтепродукт сжатый газ до перевода нефтепродукта в состояние дисперсоида с низкой кратностью, который затем прокачивают через технологическую магистраль, имеющую на конце рассеивающие сопла и струями подают на внутренние стенки транспортной емкости, на которых дисперсоид охлаждается до полного загустевания, после чего в транспортную емкость заливают оставшуюся массу разогретого нефтепродукта, находящегося в состоянии высокой текучести, а после транспортирования, перед сливом всю массу нефтепродукта перемешивают до разрушения осажденного на стенках емкости высоковязкого слоя дисперсоида.

На фиг.1 показана блок-схема устройства, осуществляющего реализацию предлагаемого способа налива.

На фиг.2 представлен график, содержащий кривые, характеризующие распределение температур по толщине слоя загустевшего дисперсоида, полученного из мазута.

На фиг.3 представлен график, содержащий кривые, характеризующие распределение температур в массе мазута, транспортируемого в железнодорожной цистерне.

На фиг. 4 представлено сечение транспортной емкости (железнодорожной цистерны) плоскостью, перпендикулярной ее оси с указанием размеров объема, заполненного разогретым мазутом, слоя дисперсоида и цистерны.

На фиг.5 показан график, содержащий кривые, характеризующие изменение во времени толщины слоя дисперсоида при его плавлении, а также температуры его внутренней и наружной поверхностей при плавлении.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, осуществляющего реализацию предлагаемого способа налива.

Резервуар 1, заполненный разогретым нефтепродуктом, посредством трубопровода 2 соединен с отдельной емкостью 3, к которой подсоединен компрессор 4 с одной стороны и лопастной насос 5 с другой. К лопастному насосу 5 присоединена технологическая магистраль 6, на конце которой укреплены рассеивающие сопла 7. Рассеивающие сопла 7 вводятся в транспортную емкость 8 через наливной люк 9. На внутренней поверхности транспортной емкости 8 создается и охлаждается до полного загустевания слой дисперсоида 10. Трубопровод 11, соединенный с резервуаром 1 введен своим концом в транспортную емкость 8 через наливной люк 9.

Часть находящегося в резервуаре 1 разогретого нефтепродукта (например, мазута), через трубопровод 2 отбирают в отдельную емкость 3, в которой через нефтепродукт компрессором 4 прокачивают сжатый газ (например, воздух) при одновременном перемешивании нефтепродукта лопастным насосом 5. Тем самым отобранную часть нефтепродукта охлаждают до состояния средней вязкости, в котором кинематическая вязкость жидкости достигает ~10^-4 м²/с, и переводят нефтепродукт в состояние дисперсоида, который лопастным насосом 5 через технологическую магистраль 6 и рассевающие сопла 7 подают струями на внутренние стенки транспортной емкости 8. Дисперсоид растекается по стенкам транспортной емкости 8, в результате чего охлаждается до полного загустевания, образуя теплоизолирующий слой 10. После образования теплоизолирующего слоя 10 рассеивающее сопла 7 выводят из загрузочного люка 9 и вводят в него конец технологического трубопровода 11, по которому из резервуара 1 в транспортную емкость 8 подают оставшуюся массу разогретого нефтепродукта, заполняя транспортную емкость 8 целиком.

Повышение эффективности транспортирования вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях, не имеющих специальной тепловой изоляции, обеспечивается созданием на внутренней поверхности транспортной емкости временного теплоизолирующего слоя из самой транспортируемой вязкой жидкости. Ввиду того, что пористый, содержащий газовые пузыри теплоизолирующий слой сравнительно легко растворяется и разрушается при перемешивании горячей жидкости, остающейся в транспортной емкости, обеспечивается также значительное снижение затрат энергии, времени и труда при их сливе из емкости и очистке ее стенок от загустевших и затвердевших остатков.

На фиг. 2 представлены кривые, характеризующие распределение температур по толщине слоя загустевшего дисперсоида, полученного из мазута с кратностью = 2 (объем дисперсоида, содержащего воздушные пузыри, в 2 раза превосходит объем жидкости, из которой он образован), при толщине слоя =40 мм, температуре внутренних слоев жидкости Т=+65^oС, температуре наружного воздуха Т_в=-20^oС. Кривые 121 показывают распределение температур внутри слоя с шагом 1/20 толщины слоя , начиная с его внутренней поверхности.

Из кривых, представленных на фиг.2, видно, что температура защитного слоя дисперсоида остается ниже температуры разжижения таких вязких жидкостей, как мазуты марок М40, M100, М200, что свидетельствует о его устойчивости.

На фиг. 3 представлены кривые, характеризующие распределение температур мазута в цистерне с течением времени. На внутреннюю стенку цистерны нанесен слой дисперсоида с кратностью =2. По оси абсцисс отложено время транспортирования t, час, по оси ординат - температура нефтепродукта Т, ^oС. Расстояние от оси цистерны r, мм, является параметром. Из фиг.3 видно, что дисперсоид обеспечивает хорошую теплоизоляцию транспортной емкости (железнодорожной цистерны) в течение 720 часов транспортирования. Кривые 1 и 2 показывают динамику изменения температуры мазута на расстоянии 800 и 1200 мм от оси цистерны соответственно. Кривая 3 показывает среднюю температуру слоя дисперсоида, кривая 4 - температуру наружной поверхности цистерны. Тепла, запасенного в горячем нефтепродукте, оказывается достаточно для размыва слоя дисперсоида перед сливом.

На фиг.4 представлено сечение транспортной емкости (железнодорожной цистерны), плоскостью перпендикулярной ее оси. На внутренней поверхности стенки цистерны 1 с наружным радиусом 1500 мм и внутренним 1490 мм находится слой дисперсоида 2 толщиной =40 мм, служащий для теплоизоляции горячего нефтепродукта 3. В 60-тонной цистерне 58 тонн нефтепродукта (97%) находится при температуре T=+65^oС, 1,5 тонны в виде дисперсоида с температурой, меняющейся от T= -10^oС на наружной до T=+20^oС на внутренней поверхностях. На воздух, диспергированный в слое дисперсоида 2, приходится 2 м³ полезного объема цистерны.

На фиг. 5 показано изменение во времени толщины слоя дисперсоида (t), мм/час, при его плавлении (кривая 1), а также температуры его внутренней (кривая 2) и наружной (кривая 3) при плавлении. Начальная толщина слоя =40 мм, температура горячей жидкости T=+65^oС, температура воздуха T_в=-20^oС. Ход кривой 1 показывает, что при перемешивании транспортируемой вязкой жидкости защитный слой дисперсоида растворяется через 0,5 часа.

Таким образом, предлагаемый способ транспортирования вязких нефтепродуктов позволяет осуществлять их перевозку в емкостях, не имеющих специальной тепловой изоляции, а также их слив без привлечения средств разогрева.

Окончательная зачистка стенок транспортных емкостей облегчается тем, что адгезия к стенкам и механическая прочность дисперсоида незначительны.

Источники информации

1. Власов А.В. Борьба с потерями при транспортировании и хранение нефтепродуктов (анализ и оценка потерь). ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1984, 52.

2. Кузьмин С. Еромолаев А.А. Теоретические экспериментальные работы по совершенствованию и улучшению подогрева и слива топочных мазутов из железнодорожных цистерн. Л., 1962, 116 с.

3. Бродов Н. Г. и др. Слив вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Серия: Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. НТРС ЦНИИТ Нефтехим, 1982, 1.

4. Типовой технологический процесс работы железнодорожных станций по наливу и сливу нефтегрузов и промывочно-пропарочных предприятий по очистке и подготовке цистерн под перевозку грузов. -М.: Транспорт, 1982, 71 с.