способ разогрева и слива вязких и застывших продуктов из емкости и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, заключающийся в отборе холодного продукта из донной части емкости, разогреве продукта в теплообменнике и подаче нагретого продукта в несколько мест емкости, одно из которых находится на входе в канал отбора холодного продукта из емкости в систему нагрева, подачу нагретого продукта в указанное место емкости осуществляют с расходом, обеспечивающим необходимую текучесть холодного продукта для перекачки его насосом по контуру циркуляции, причем значение указанного расхода устанавливают в зависимости от значения давления на входе в насос или от значения температуры продукта перед теплообменником, а в остальные места емкости, удаленные от входа в канал отбора холодного продукта из емкости, осуществляют подачу остального нагретого продукта, в момент, когда весь продукт в емкости разогрет, прекращают разогрев и сливают весь продукт из емкости, отличающийся тем, что в процессе разогрева осуществляют частичный слив продукта, отобранного из емкости, который начинают, когда толщина слоя горячего продукта над холодным в емкости достаточна для разогрева остатков продукта на стенках емкости в процессе снижения уровня в ней.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичный слив продукта прекращают до того, как уровень продукта в емкости опустится до минимального уровня, при котором обеспечивается размыв донных остатков затопленными струями нагретого продукта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичный слив продукта с расходом, обеспечивающим температуру и давление в потоке продукта из емкости, не приводящие к срыву работы насоса.

4. Устройство для разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод для отвода холодного продукта из емкости, стартовую емкость, заполняемую предварительно подогретым продуктом, насос, теплообменник с трубопроводом для подвода теплоносителя, напорный трубопровод, имеющий два параллельных участка, в которых установлены регулирующие клапаны, при этом всасывающий трубопровод соединен с донной частью емкости, выход одного из участков напорного трубопровода предназначен для затопления в продукте и расположен на удалении от входа во всасывающий трубопровод, а выход второго участка напорного трубопровода находится в непосредственной близости от входа во всасывающий трубопровод, приводы регулирующих клапанов соединены с системой управления, выполненной с возможностью управления регулирующими клапанами по сигналу от датчика давления на входе в насос или от датчика температуры в любом месте линии отвода холодного продукта из емкости до теплообменника, причем с указанной линией соединен отвод с клапаном для слива продукта из емкости, отличающееся тем, что система управления выполнена с возможностью включения привода клапана для слива по сигналу датчика температуры, установленного в емкости на уровне, обеспечивающем контроль температуры слоя нагретого продукта, достаточной для расплавления холодного продукта.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что система управления выполнена с возможностью выключения привода клапана для слива по сигналу от датчика уровня, установленного в емкости на уровне, соответствующем уровню поверхности продукта, достаточному для размыва донных остатков затопленными струями нагретого продукта.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что привод клапана для слива продукта из емкости соединен с системой управления с возможностью управления клапаном для слива по сигналам датчиков температуры и давления на входе в насос.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к разгрузке высоковязких и высокозастывающих продуктов (нефтепродукты, патоки, жиры и т.д.) из емкостей для хранения и транспортирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, при котором холодный продукт отбирают из донной части цистерны, разогревают во внешнем теплообменнике и возвращают в определенном соотношении расходов нагретый продукт в два места цистерны, одно из которых находится на входе в канал отбора холодного продукта из цистерны в систему нагрева, в это место нагретый продукт подается с расходом, обеспечивающим необходимую текучесть холодного продукта для перекачки по контуру циркуляции, который устанавливается по величине давления на входе в насос или по величине температуры продукта перед теплообменником, оставшийся разогретый продукт подают на поверхность продукта в цистерне, в момент, когда весь продукт в цистерне разогрет, останавливают циркуляционный разогрев и сливают продукт из цистерны (см. патент РФ № 2204514, МПК В65D 88/74 // В65G 69/20 // В67D 5/04, 2002 г.).

Известно также устройство для разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод, стартовую емкость, заполняемую предварительно подогретым продуктом, насос, теплообменник с трубопроводом для подвода теплоносителя, напорный трубопровод, имеющий два параллельных участка, в которых установлены регулирующие клапаны, при этом всасывающий трубопровод соединен с донной частью цистерны, при этом один из участков напорного трубопровода подает горячий продукт непосредственно на вход во всасывающий трубопровод, другой на поверхность продукта в цистерне. Управление регулирующими элементами производится электронной системой по значениям датчика давления продукта на входе в насос и датчика температуры продукта на входе в теплообменник таким образом, чтобы соотношение разделяемых частей обеспечивало бы работу насоса без кавитации при подаче горячего продукта во всасывающий трубопровод в минимальном объеме (см. там же).

Однако известные способ нагрева и слива высоковязких продуктов и устройство для его осуществления не позволяют решить в полной мере задачу нагрева и слива сильно охлажденных продуктов, имеющих высокую вязкость и высокую температуру застывания.

Задача изобретения состояла в том, чтобы сократить сроки разогрева и слива высоковязких продуктов, имеющих высокую температуру застывания, например холодных мазутов.

Поставленная задача решается способом разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, заключающимся в отборе холодного продукта из донной части емкости, разогреве продукта в теплообменнике и подаче нагретого продукта в несколько мест емкости, одно из которых находится на входе в канал отбора холодного продукта из емкости в систему нагрева, подачу нагретого продукта в указанное место емкости осуществляют с расходом, обеспечивающим необходимую текучесть холодного продукта для перекачки его насосом по контуру циркуляции, причем значение указанного расхода устанавливают в зависимости от значения давления на входе в насос или от значения температуры продукта перед теплообменником, а в остальные места емкости, удаленные от входа в канал отбора холодного продукта из емкости, осуществляют подачу остального нагретого продукта, в момент, когда весь продукт в емкости разогрет, прекращают разогрев и сливают весь продукт из емкости, при этом согласно изобретению в процессе разогрева осуществляют частичный слив продукта, отобранного из емкости, который начинают, когда толщина слоя горячего продукта над холодным в емкости достаточна для разогрева остатков продукта на стенках емкости в процессе снижения уровня в ней.

Кроме того, частичный слив продукта прекращают до того, как уровень продукта в емкости опустится до минимального уровня, при котором обеспечивается размыв донных остатков затопленными струями нагретого продукта.

Кроме того, частичный слив осуществляют с расходом, обеспечивающим температуру и давление в потоке продукта из емкости, не приводящие к срыву работы насоса.

Поставленная задача также решается устройством для разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости, содержащим последовательно соединенные всасывающий трубопровод для отвода холодного продукта из емкости, стартовую емкость, заполняемую предварительно подогретым продуктом, насос, теплообменник с трубопроводом для подвода теплоносителя, напорный трубопровод, имеющий два параллельных участка, в которых установлены регулирующие клапаны, при этом всасывающий трубопровод соединен с донной частью емкости, выход одного из участков напорного трубопровода предназначен для затопления в продукте и расположен на удалении от входа во всасывающий трубопровод, а выход второго участка напорного трубопровода находится в непосредственной близости от входа во всасывающий трубопровод, приводы регулирующих клапанов соединены с системой управления, выполненной с возможностью управления регулирующими клапанами по сигналу от датчика давления на входе в насос или от датчика температуры в любом месте линии отвода холодного продукта из емкости до теплообменника, причем с указанной линией соединен отвод с клапаном для слива продукта из емкости, при этом согласно изобретению система управления выполнена с возможностью включения привода клапана для слива по сигналу датчика температуры, установленного в емкости на уровне, обеспечивающем контроль температуры слоя нагретого продукта, достаточной для расплавления холодного продукта.

Кроме того, система управления выполнена с возможностью выключения привода клапана для слива по сигналу от датчика уровня, установленного в емкости на уровне, соответствующем уровню поверхности продукта, достаточному для размыва донных остатков затопленными струями нагретого продукта.

Кроме того, привод клапана для слива продукта из емкости соединен с системой управления с возможностью управления клапаном для слива по сигналам датчиков температуры и давления на входе в насос.

Особенностью предложенной группы изобретений является то, что часть продукта, отбираемого из емкости, сливают во внешнюю емкость хранения продукта в процессе циркуляционного разогрева.

Технический результат предлагаемых способа и устройства заключается в сокращении времени разогрева и слива, а также в экономии тепла, идущего на разогрев продукта. Этот эффект возникает из-за того, что для получения достаточной текучести продукта для слива продукта из цистерны требуется его разогрев до температуры, близкой к той, которая обеспечивается на входе в контур циркуляционного разогрева. Эта температура продукта обеспечивается перемешиванием горячего продукта, разогретого в теплообменнике, с холодным, отбираемым из цистерны. Следовательно, температура горячего продукта, подаваемого в емкость, должна быть выше, чем требуемая температура смеси, отбираемой в систему циркуляции. При этом чем выше температура горячего продукта, тем больше может быть расход холодного продукта, отбираемого из цистерны, следовательно, тем быстрее будет происходить замещение холодного продукта в цистерне на разогретый, но до более высокой температуры. Так как время обработки цистерны является основным коммерческим фактором, то продукт в контуре циркуляции стараются разогревать до максимальной допустимой температуры. В результате более быстрый разогрев обеспечивается за счет больших затрат тепловой энергии, которая в конечном счете тратится на избыточный разогрев всего продукта, сливаемого после разогрева всей емкости. Если производить частичный слив продукта из емкости при более низкой температуре, то средняя температура всего слитого продукта будет ниже, следовательно, будут ниже затраты тепла для разогрева емкости и меньше будет время разогрева без увеличения тепловой мощности. Кроме того, из-за слива значительной части продукта в процессе разогрева сокращается общее время слива.

Однако неправильная организация слива в процессе разогрева продукта в цистернах может привести к нарушению работы системы циркуляционного разогрева или к недопустимому не слитому остатку в емкости после слива.

Если место частичного слива продукта предусмотрено до теплообменника и регулирование температуры и давления на входе в контур разогрева производится известным способом, то при увеличении расхода частичного слива система регулирования будет увеличивать расход горячего продукта, подаваемого в место отбора холодного продукта из емкости, сохраняя оптимальные условия работы контура циркуляционного разогрева. Если расход частичного слива достигает значения, при котором система регулирования направляет весь горячий продукт в место отбора холодного продукта из емкости, то дальнейшее увеличение расхода частичного слива может привести к срыву работы контура циркуляционного разогрева и увеличение расхода частичного слива следует прекратить. Это будет максимальный допустимый расход частичного слива, практически без подачи горячего продукта в емкость по внешнему контуру циркуляции. Поэтому если частичный слив на таком расходе производить с самого начала циркуляции и до полного опорожнения емкости, то при минимальном времени разогрева и слива и минимальном количестве затраченного тепла будет слит продукт только из средней области емкости, а по периферии емкости останется значительное количество не слитого продукта. По этой причине расход частичного слива либо должен быть таким, чтобы продолжалось поступление горячего продукта в цистерну по внешнему контуру циркуляции для образования слоя горячего продукта над холодным в емкости для расплавления холодного продукта на внутренних стенках емкости в процессе снижения уровня. При образовании достаточного слоя горячего продукта в емкости расход частичного слива может быть увеличен до максимального. В любом случае частичный слив продукта из емкости должен прекратиться, когда уровень продукта в емкости не достигнет уровня образования воронки на входе в приемное отверстие слива. Кроме того, прекращение частичного слива при определенном уровне продукта в емкости необходимо для обеспечения безопасного размыва донных остатков затопленными струями.

Сущность устройства, осуществляющего предлагаемый способ, поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства.

Устройство для разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости содержит всасывающий трубопровод 1, подключенный через патрубок 2 нижнего слива к емкости 3 с продуктом, например мазутом. Всасывающий трубопровод 1 соединен со стартовой емкостью 4 через клапан 5 и далее со входом насоса 8 через клапан 7. Стартовая емкость 4 соединена со входом насоса 8 трубопроводом с клапаном 6 таким образом, что точка соединения трубопровода из стартовой емкости 4 со входом насоса 8 находится после клапана 7.

Данная схема соединения позволяет работать в двух режимах:

- режим с подключенной стартовой емкостью 4 - открыт клапан 5 и клапан 6, закрыт клапан 7, при этом продукт из емкости 3 по всасывающему трубопроводу 1 поступает в стартовую емкость 4, а из нее - в насос 8;

- режим с отключенной стартовой емкостью 4 - открыт клапан 7, закрыт клапан 5 и клапан 6, при этом продукт из емкости 3 по всасывающему трубопроводу 1 поступает в насос 8, минуя стартовую емкость 4.

Режим с подключенной стартовой емкостью 4 используется на режиме запуска насоса 8 для сбора воздуха из незаполненных трубопроводов в верхней части стартовой емкости 4 и предотвращения их попадания в насос 8 (сепарация воздуха).

После сепарации воздуха производится переход на режим работы с отключенной стартовой емкостью.

Выход насоса 8 соединен с теплообменником 9. Теплообменник 9 имеет трубопровод для подвода теплоносителя, например водяного пара, в котором установлен регулирующий клапан 11, управление которым осуществляется электронной системой 27 управления по линии 35 по сигналу датчика 13 температуры, установленного в напорном трубопроводе на выходе теплообменника 9.

Напорный трубопровод 12 имеет два параллельных участка 14 и 15, на каждом из которых установлены управляемые регулирующие клапаны 16 и 17, предназначенные для разделения горячего продукта из теплообменника 9 на потоки, поступающие в участки 14 и 15.

Участок 15 введен через верхнюю горловину 18 емкости 3 в верхнюю часть емкости 3 и снабжен двумя откидными патрубками 19 и 20 с соплами, предназначенными для подачи струй горячего продукта из теплообменника 9 на днище емкости 3 в направлении торцов цистерны и сливного клапана цистерны.

Участок 14 через патрубок 2 нижнего слива введен в донную часть емкости 3 с продуктом, при этом концевая его часть 21, расположенная в донной части емкости 3, снабжена соплами 22 и 23, которые направлены в сторону входного участка всасывающего трубопровода 1 и предназначены для подачи части горячего продукта из теплообменника 7 во входной участок всасывающего трубопровода 1.

Устройство снабжено электронной системой 27 управления работой, вход 31 которой соединен с выходом датчика 29 давления продукта на выходе насоса 8, а вход 30 соединен с выходом датчика 28 давления перед насосом 8. Выходы 32 и 33 системы 27 управления соединены с приводами управляемых регулирующих клапанов 16 и 17 соответственно.

В емкость 3 через верхнюю горловину 18 введены датчик температуры 25, соединенный с электронной системой 27 входом 36, и датчик уровня 26, соединенный с электронной системой 27 входом 37.

Слив продукта из емкости 3 предусмотрен насосом 8 в приемный коллектор (на чертеже не показан) по трубопроводу с регулирующим клапаном 10, который соединен с системой управления 27 выходом 34.

Частичный слив продукта из емкости 3 производится насосом 8 через клапан 10 при следующих условиях:

- поступил сигнал от датчика температуры 25 - образование слоя горячего продукта достаточной высоты от начального уровня 13 продукта в емкости 3;

- не поступил сигнал от датчика уровня 26 о минимальном снижении уровня продукта в емкости 3;

- перепад давления 29 на выходе насоса 8 и давления 28 на входе насоса 8 не ниже допускаемого для работы насоса 8 без кавитации.

Температура и давление на входе в контур циркуляционного разогрева зависят от расхода частичного слива. Чем выше расход частичного слива, тем ниже температура и давление на входе в насос 8, что может привести к срыву работы насоса и нарушению работы всего контура циркуляционного разогрева.

Расход частичного слива регулируется клапаном 10 следующим образом.

- Если температура или давление на входе в насос 8 ниже заданных допустимых значений для нормальной работы насоса 8, то клапан 10 частично закрывается.

- Если температура или давление на входе в насос выше заданных допустимых значений для нормальной работы насоса 8, то клапан 10 частично открывается.

При снижении уровня в емкости 3 до срабатывания датчика уровня 26 частичный слив прекращается и производится размыв донных отложений в емкости 3.

По окончании размыва производится полный слив продукта из емкости 3 насосом 8 через клапан 10.