В настоящий момент на предприятиях нефтепереработки, ТЭЦ, нефтебаз (перевалка мазута, битума, гудрона), пищевой, мыловаренной промышленности (жировое сырье, различные масла) имеется проблема по разгрузке вязких, застывших продуктов из железнодорожных цистерн, танк-контейнеров или автоцистерн.
Представленные на рынке устройства, подходят только для нижнего слива и разогрева продукта. В них через верхний люк цистерны подается горячий пар для разогрева продукта. Существенным недостатком использование такого метода является то, что выпавший при разогреве конденсат остается в продукте и попадает в резервуар. Например, вода в мазуте влияет на эффективность его использования, а также снижает коммерческую стоимость.
Решить данную проблему поможет совместно разработанная с компанией «Silea Liquid Transfer srl» (авторизационное письмо) комбинированная установка верхнего закрытого разогрева и слива, где разогрев продукта происходит не за счет подачи пара, а за счет подачи в цистерну, предварительно разогретого продукта. Через 4 форсунки под давлением не более 2 МПа в ж/д цистерну или танк-контейнер по внешней трубе всасывающего вертикального терминала коаксиального типа (труба в трубе) подаётся разогретый продукт. 4 горизонтальные форсунки диаметром 8 мм позволяют размывать вязкие нефтепродукты (мазут, гудрон, битум, жировое сырье, масла) на 360 градусов вокруг терминала. Внутренняя труба терминала, по которой разогретый продукт откачивается в сливную магистраль насосным способом, исполняет роль всасывающей секции.
Устройство верхнего закрытого слива и разогрева можно также использовать только для размыва и разогрева. При использовании станции только для размыва и разогрева наличие сливной секции исключает перелив горячего мазута через край горловины, так как излишек, который может образоваться при недостаточном нижнем сливе, может быть удален через верхний слив.
Предлагаемая нами установка закрытого слива и разогрева может также работать в паре с уже имеющимся на предприятии нижний сливом с гидромонитором. Такой вариант сократит время опорожнения цистерны, так как разогрев и слив будет идти с двух точек. Телескопический вертикальный терминал позволяет оператору остановить устройство на любой высоте в цистерне и исключить встречу с устройством нижнего слива, оборудованным гидромонитором. Пневматические приводы, установленные на устройства, обеспечивают простоту управления и исключают ошибки персонала.
Ниже представлен типовой проект по верхнему закрытому разогреву и сливу высоковязких нефтепродуктов:
Данные используемого в процессе слива-налива продукта:
Перекачиваемая среда: | Вязкие нефтепродукты |
Плотность сливаемой жидкости | 0,900-1,200 г /см³ |
Температура окружающей среды: | от -49 до +42°C |
Технические характеристики устройства верхнего слива:
Климатическое исполнение устройства: | от -50 до +220°C |
Диаметр сливного устройства | DN 100 мм |
Диаметр размывочного устройства | DN 50 мм |
Рабочая зона устройства | 4 м |
Рабочее давление: | |
Размывочное | до 2 МПа; рекомендуемое до 1 МПа |
Всасывающее | до 2 МПа |
Пневмосистемы | мин 0,4 МПа |
Исполнение устройства: правостороннее или левостороннее по согласованию с заказчиком.
Размеры устройства:
Поворотная первая секция C | 2000 мм* |
Вторая несущая секция A | 2200 мм* |
Вертикальный телескопический терминал B | 1500/3100 мм* |
Вес устройства | ~600 кг |
*Рекомендуемые заводом-изготовителем размеры секций, для танк-контейнеров и ж/д эстакад верхнего слива/налива.
Материал изготовления (1):
Комплектация устройства верхнего слива:
Примечания:
1. В связи с тем, что размыво-сливное устройство дуплексного типа работает под повышенным давлением и температурой, в конструкции предусмотрены все детали повышенной прочности из таких материалов, как сталь 09Г2С и AISI 304L. С целью обеспечения безопасности при работе с этим оборудованием, были исключены из конструкции все детали из алюминиевых сплавов.
2. Всасывающий терминал выполнен по коаксиальной схеме, по внешней трубе DN 120 мм подаётся разогретый продукт в ж/д цистерну или танк-контейнер через форсунки под давлением не более 2 МПа, это позволяют размывать вязкие нефтепродукты на 360 градусов вокруг терминала. Количество форсунок и их диаметр будут рассчитаны при детальном инжиниринге.
Внутренняя труба терминала DN 100 исполняет роль всасывающей секции, по которой разогретый нефтепродукт откачивается в сливную магистраль насосным способом.
3. Завод-изготовитель рекомендует использовать обогрев обеих секций устройства (электро или паровой), для предотвращения застывания продукта слива в секциях устройства в зимний период, что может привести к нарушению функциональности размыво-сливного устройства. Ниже мы отобразили опционально стоимость электрообогрева и терморегулятора для размывочной секции.
4. Завод-изготовитель рекомендует использовать пневматические привода шаровых кранов, так как в ручном режиме очень сложно будет соблюдать алгоритм работы станции.
5. В приложении №1 предоставлен чертеж для ознакомления, конечный вариант чертежа будет предоставлен позже, после детального инжиниринга.
Станция разогрева и слива серии 1201 позволяет слить вязкий продукт через верхний люк-горловину с разогревом исходного продукта и последующим охлаждением цистерны водой.
Способ слива и разогрева: насосный.
Разогрев производится при подаче аналогичного продукта, нагретого до температуры +90°C под давлением 0,7 МПа, в цистерну на форсунки коаксиального терминала.
Слив производится с помощью телескопического терминала с пневмоприводом, который автоматически выдвигается до дна цистерны по мере разогрева слоёв холодного исходного продукта слива.
Охлаждение цистерн производится подачей холодной воды на форсунки коаксиального терминала и одновременной откачки воды через сливной терминал со дна цистерны, до момента полного падения температуры.
Станция серии 1201 имеет систему паровой очистки внутренностей устройства слива, устройства разогрева и форсунок, а также имеет функцию облегченного погружения сливного терминала в застывший продукт на этапе подготовки к сливу.
Для облегчения процесса слива застывшего продукта и поддержания теплового баланса, станция имеет систему подачи горячего пара под конус.
Для предотвращения образования излишнего давления в цистерне во время пропарки и возможного разрежения во время слива, внутренность цистерны соединена с атмосферой посредством шланга, который отводит излишние пары на свечу, таким образом нет выброса горячего пара с примесью продукта слива в рабочую зону, где может находиться обслуживающий персонал.
Станция слива и разогрева оснащена пневмоприводами, значительно облегчающими процесс слива вязких продуктов.
Вариант 1:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта -20°C.
Вводные данные:
Для достижения температуры слива смешанного мазута не менее +60°C, коэффициент соотношения исходного мазута с мазутом разогрева должен быть не менее 1:4, где 1 часть исходного мазута и 4 части разогревающего.
1. уравнение выглядит так:
T = (-20+90+90+90+90)/5 = (-20+360)/5 = 340/5 = 68°C
T – температура смешанного мазута слива
2. или по формуле теплообмена в жидкостях:
T = (T1·V1+T2·V2) / (V1+V2)
Где:
Т-температура смешанного продукта слива
T1-температура сливаемого продукта
T2-температура разогревающего продукта
V1-объём сливаемого продукта
V2-объём разогревающего продукта
Т = (-20х7,5+90х30)/(7,5+30) = (-150+2700)/37,5 = 2550/37,5 = 68°C
T – температура смешанного мазута слива
Коэффициент объёмов сливаемого и разогревающего мазутов так же соответствует 1:4
Если объём разогревающего мазута 30 м³/час, то одна часть равна 7,5 м³/час v=7,5 м³/час максимально допустимое значение слива исходного мазута. Общий объём слива состовляет 37,5 м³/час
Из вышеперечисленного следует, что при сливе 37,5 м³/час где доля исходного продукта будет 7,5 м³/час, ж/д цистерна объёмом 66 м³ будет сливаться 66:7,5=8,8 часов.
Вывод:
При температуре исходного продукта -20°C и объёме 66 м³ время процесса слива будет не менее 8,8 часов.
Вариант 2:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта 0°C.
Вводные данные:
Для достижения температуры слива смешанного мазута не менее +60°C, коэффициент соотношения исходного мазута с мазутом разогрева должен быть не менее 1,5:4, где 1,5 части исходного мазута и 4 части разогревающего.
1. уравнение выглядит так:
T = (-20х1,5+90+90+90+90)/5 = (-30+360)/5 = 330/5 = 66°C
T - температура смешанного мазута слива
2. или по формуле теплообмена в жидкостях:
T = (T1·V1+T2·V2) / (V1+V2)
Где:
Т-температура смешанного продукта слива
T1-температура сливаемого продукта
T2-температура разогревающего продукта
V1-объём сливаемого продукта
V2-объём разогревающего продукта
Т = (0х11,2+90х30)/(11,2+30) = (0+2700)/41,2 = 2700/41,2 = 66,5°C
T – температура смешанного мазута слива
Коэффициент объёмов сливаемого и разогревающего мазутов также соответствует 1,5:4
Если объём разогревающего мазута 30 м³/час, то 1,5 части равна 11,2 м³/час v=11,2 м³/час максимально допустимое значение слива исходного мазута. Общий объём слива составляет 41,2 м³/час
Из вышеперечисленного следует, что при сливе 41,2 м³/час, где доля исходного продукта будет 11,2 м³/час, ж/д цистерна, объёмом 66 м³ будет сливаться 66:11,2=5,9 часов.
Вывод:
при температуре исходного продукта 0°C и объёме 66м³ время процесса слива будет не менее 5,9 часов.
Вариант 3:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта +20°C.
Вводные данные:
Для достижения температуры слива смешанного мазута не менее +60°C, коэффициент соотношения исходного мазута с мазутом разогрева должен быть не менее 2:4, где 2 части исходного мазута и 4 части разогревающего.
1. уравнение выглядит так:
T = (20+20+90+90+90+90)/6 = (40+360)/6 = 400/6 = 66,7°C
T – температура смешанного мазута слива около 67°C
2. или по формуле теплообмена в жидкостях:
T = (T1·V1+T2·V2) / (V1+V2)
Где:
Т-температура смешанного продукта слива
T1-температура сливаемого продукта
T2-температура разогревающего продукта
V1-объём сливаемого продукта
V2-объём разогревающего продукта
Т = (20х15+90х30)/(15+30) = (300+2700)/45 = 3000/45 = 66,7°C
T – температура смешанного мазута слива
Коэффициент объёмов сливаемого и разогревающего мазутов также соответствует 2:4
Если объём разогревающего мазута 30 м³/час то 2 части равны 15 м³/час v=15 м³/час максимально допустимое значение слива исходного мазута. Общий объём слива составляет 45 м³/час
Из вышеперечисленного следует, что при сливе 45 м³/час, где доля исходного продукта
Будет 15 м³/час, ж/д цистерна объёмом 66 м³ будет сливаться 66:15=4,4 часа.
Вывод:
При температуре исходного продукта +20°C и объёме 66 м³ время процесса слива будет не менее 4,4 часа.
Данные, приведённые вверху, могут иметь незначительные отклонения, но эти отклонения не изменят общей картины процесса.
С учетом требования Заказчика о максимальном времени слива равном 4 часам, самым приемлемым решением будет слив мазута с температурой не ниже +20°C. Учитывая это, проектируемое оборудование с условными диаметрами Ду 100 мм (сливная линия) и Ду 50 мм (разогревающая линия) не могут произвести слив исходного продукта в объёме 66 м³ за указанные 4 часа. Единственное решение этой проблемы только увеличение условного диаметра оборудования до Ду 150 мм (сливная линия) и Ду 80 мм (разогревающая линия).
Вариант 1:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта -20°C.
Вводные данные:
Для достижения температуры слива смешанного мазута не менее +60°C, коэффициент соотношения исходного мазута с мазутом разогрева должен быть не менее 1:4, где 1 часть исходного мазута и 4 части разогревающего.
1. уравнение выглядит так:
T = (-20+90+90+90+90)/5 = (-20+360)/5 = 340/5 = 68°C
Т - температура смешанного мазута слива.
2. или по формуле теплообмена в жидкостях:
T = (T1·V1+T2·V2) / (V1+V2)
Где:
Т-температура смешанного продукта слива
T1-температура сливаемого продукта
T2-температура разогревающего продукта
V1-объём сливаемого продукта
V2-объём разогревающего продукта
Т = (-20х17,5+90х70)/(17,5+70) = (-350+6300)/87,5 = 5950/87,5 = 68°C
T - температура смешанного мазута слива
Коэффициент объёмов сливаемого и разогревающего мазутов также соответствует 1:4. Если объём разогревающего мазута 70 м³/час, то одна часть равна 17,5 м³/час V=17,5 м³/час максимально допустимое значение слива исходного мазута. Общий объём слива состовляет 87,5 м³/час
Из вышеперечисленного следует, что при сливе 87,5 м³/час, где доля исходного продукта будет 17,5 м³/час, ж/д цистерна объёмом 66 м³ будет сливаться 66:17,5=3,77 часов.
Вывод:
При температуре исходного продукта -20°C и объёме 66м³ время процесса слива будет не менее 3,8 часов.
Вариант 2:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта 0°C. Вводные данные:
Для достижения температуры слива смешанного мазута не менее +60°C, коэффициент соотношения исходного мазута с мазутом разогрева должен быть не менее 1,5:4, где 1,5 части исходного мазута и 4 части разогревающего.
1. уравнение выглядит так:
T = (0х1,5+90+90+90+90)/5 = (0+360)/5 = 360/5 = 72°C
T - температура смешанного мазута слива
2. или по формуле теплообмена в жидкостях:
T = (T1·V1+T2·V2) / (V1+V2)
Где:
Т-температура смешанного продукта слива
T1-температура сливаемого продукта
T2-температура разогревающего продукта
V1-объём сливаемого продукта
V2-объём разогревающего продукта
Т = (0х26,5+90х70)/(26,5+70) = (0+6300)/96,5 = 6300/96,5 = 66°C
T - температура смешанного мазута слива
Коэффициент объёмов сливаемого и разогревающего мазутов также соответствует 1,5:4.
Если объём разогревающего мазута 70 м³/час, то 1,5 части равна 26,2 м³/час v=26,2 м³/час максимально допустимое значение слива исходного мазута. Общий объём слива составляет 96,2 м³/час
Из вышеперечисленного следует, что при сливе 96,2 м³/час, где доля исходного продукта будет 26,2 м³/час, ж/д цистерна объёмом 66 м³ будет сливаться 66:26,2=2,52 часа.
Вывод:
При температуре исходного продукта 0°C и объёме 66м³ время процесса слива будет не менее 2,5 часа.
Вариант 3:
Расчёт времени и объёма слива при температуре исходного продукта +20°C.
Вводные данные:
Из вышеперечисленного следует, что при максимальном объёме слива в 100 м³/час, объём слива исходного мазута не может превышать это значение и равен не более 30 м³/час.
Вывод:
При температуре исходного продукта +20°C и объёме 66 м³ время процесса слива будет 66:30=2,2 часа.
Данные, приведённые вверху, могут иметь незначительные отклонения, но эти отклонения не изменят общей картины процесса.
Для соблюдения времени максимального слива 4 часа, ж/д цистерны объёмом 66 м³ и температурой продукта слива -20°C, необходимый диаметр оборудования разогрева и слива должен быть не меньше Ду 150 мм (сливная линия) и Ду 80 мм (разогревающая линия).
Количество форсунок коаксиального терминала:
Рассчитывается учитывая сечение подающей трубы Ду 80 мм,площадь сечения составляет 5024 мм².
8 горизонтальных диаметром 25 мм каждая.
А = 3,14х(12,5х2) = 3,14х156,25 = 490,60 мм²
8х490,60 = 3924,80 мм².
4 вертикальных диаметром 18 мм каждая.
А = 3,14х(9х2) = 3,14х81 = 254,30 мм²
4х254,30 = 1017,20 мм²
Площадь сечения выходных отверстий всех 12 форсунок: 3924,80+1017,20=4941,90 мм²
Находится в пределах сечения трубы подачи ,такое соотношение поможет избежать падание давления распыла горячего продуктана выходе и поддержать его на уровне
0,7 МПа.
Опираясь на полученные расчёты, технический персонал «Silea Liquid Transfer srl», сделал следующие выводы по данным насосного оборудования системы слива и разогрева:
Всего 18 станций слива:подразумевается одновременная работа всех 18 станций.
100х18=1800 м³/час производительность насосной станции на слив (насосные станции «Silea Liquid Transfer srl» не поставляет).
70х18=1260 м³/час производительность насосной станции на подачу продукта разогрева при давлении подачи не менее 0,7 МПа (насосные станции «Silea Liquid Transfer srl» не поставляет).
1300 м³/час производительность теплообменника по подготовке мазута на разогрев с температурой не ниже +90°C (системы теплообмена и подготовки горячего продукта «Silea Liquid Transfer srl» не поставляет).
Данные по охлаждению:
Температура воды не менее +5°C и не более +25°C.
Объём воды для охлаждения зависит от температуры воды, исходной температуры цистерны и температуры конца процесса охлаждения цистерны и может варьироваться также от температуры окружающей среды.
Давление подачи воды не менее 0,3 МПа.
Технические характеристики устройства верхнего разогрева:
Рабочая температура: | от -50 до +200°C |
Диаметр устройства | DN 80 мм |
Рабочее давление: | |
Размывочное | рекомендуемое до 1 МПа |
Рабочая зона устройства | 4 м |
Материал изготовления: | 09Г2С + AISI304L |
Материал уплотнения: | PTFE |
Исполнение устройства: правостороннее или левостороннее по согласованию с заказчиком.
Метод и параметры работы станция подобранны таким образом, чтобы гарантированно разогревать и сливать застывший продукт в цистерне, имеющий температуру – 30°C
Размеры устройства:
Поворотная первая секция C | 2000 мм |
Вторая несущая секция A | 2400 мм |
Вертикальный телескопический терминал B | 1500/3100 мм |
Вес устройства | ~300 кг |
Присоединение к цистерне: герметичный конус диаметр от 350 до 600 мм
Присоединение к трубопроводу подачи горячего мазута: фланец DN 80 PN16.
Присоединение к трубопроводу подачи пара:
Шланг подачи пара под конус: фланец DN 50 PN16.
Система очистки терминала: DN 25 PN16.
Шланг отвода паров: DN 50 PN16.
Материал изготовления:
Терминал коаксиального типа из нержавеющей стали AISI 304L.
Герметичный мобильный конус из из нержавеющей стали AISI 304L с муфтой перемещения и блокировки.
Шарниры серии N879 из нержавеющей стали AISI 304L
Трубы, колени, фланцы из 09Г2С
Уплотнение из PTFE.
Комплектация устройства верхнего разогрева:
Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) ответит на любые технические вопросы по поставляемым компанией установкам верхнего разогрева и слива вязких продуктов.