Подогрев нефти и нефтепродуктов

Содержание Введение Подогрев нефти и нефтепродуктов Конструкции и расчет подогревателей Напорное циркуляционное перемешивание Заключение Введение В нефтяной отрасли обогрев резервуаров позволяет решить одну из самых сложных и трудоемких задач, связанную с операциями слива-налива высоковязких нефтепродуктов. Совершение таких операций невозможно без значительных энергетических и материальных затрат, а также длительного простоя цистерн и других емкостей, находящихся под загрузкой.

Подогрев нефти и нефтепродуктов Если светлые нефтепродукты (бензин, керосин) легко транспортируются по трубопроводам в любое время года и операции сними не вызывают особых затруднений, то операции с темными нефтепродуктами (мазутом, смазочными маслами) вызывают значительные трудности. Объясняется это тем, что темные нефтепродукты при понижении температуры воздуха становятся более вязкими и транспортирование их без подогрева становится невозможным. Подогрев осуществляется как при хранении, так и при транспортировке, приемо-раздаточных операциях.

Для подогрева применяют различные теплоносители: водяной пар, горячую воду, горячие газы и нефтепродукты, электроэнергию. Наибольшее применение имеет водяной пар, обладающий высоким теплосодержанием и теплоотдачей, легко транспортируемый и не представляющий пожарной опасности, обычно используют насыщенный пар давлением 0,3−0,4 МПа, обеспечивая нагрев нефтепродукта до 80−100С.

Горячую воду- применяют в тех случаях, когда ее имеется большое количество, так как теплосодержание воды в 5−6 раз меньше теплосодержания насыщенного пара.

Горячие газы- имеют ограниченное применение, т.к. они отличаются малой теплоемкостью, низким коэффициентом теплоотдачи, а так же трудно организовывать их сбор; используются лишь при разогреве нефтепродуктов в автоцистернах и трубчатых подогревателях на НПЗ.

Горячие маслав качестве теплоносителей в случаях когда требуется разогреть тугоплавкие нефтепродукты теплоносителем с высокой температурой вспышкидля которых не возможен разогрев горячей водой или паром.

Электроэнергия- один из эффективных теплоносителей, однако при использовании электронагревательных устройств необходимо соблюдать противопожарные требования. Обнаженная электрическая грелка с накаленной проволокой способна вызвать воспламенение паров нефтепродуктов.

Подогрев острым (открытым) паром- заключается в подаче насыщенного пара непосредственно в нефтепродукт, где он конденсируется, сообщая нефтепродукту необходимое тепло. Этот способ применяют главным образом для разогрева топочного мазута при сливе из ЖДЦ. Недостаток данного способанеобходимость удаления в дальнейшем воды из обводненного нефтепродукта.

Подогрев трубчатыми подогревателями- заключается в передаче тепла от пара к нагреваемому продукту через стенки подогревателя. Здесь исключается непосредственный контакт теплоносителя с нефтепродуктом, пар поступая в трубчатый подогреватель отдает тепло нефтепродукту через стенку подогревателя, а сконденсировавшийся пар отводится наружу, благодаря чему исключается обводнение нефтепродукта.

Циркуляционный подогрев- основан на разогреве нефтепродукта тем же нефтепродуктом, но предварительно подогретым в теплообменниках. Циркуляционный подогрев применяют в основном при обслуживании крупных резервуарных парков, а так же ЖДЦ.

Конструкции и расчет подогревателей По конструкции подогреватели в зависимости от назначения делятся на подогреватели при сливе нефтепродуктов из емкостей, подогреватели при хранении в резервуарах и подогреватели трубопроводов.

Подогреватели при сливе нефтепродуктов различаются по способу подогреваи типу транспортной емкости. Для подогрева в железнодорожных цистернах (ЖДЦ) применяют следующие подогреватели:

Подогреватели острым паром по конструкции представляют собой перфорированные трубчатые шланги, помещённые в толщу жидкости, пар поступает через отверстия в штангах. Используется только для разогрева мазута, допускающего частичное обводнение.

Подогреватели глухим паром подразделяются на переносные и стационарные, переносные помещают в ЖДЦ только на время разогрева, а по окончании их извлекают. Стационарные находятся внутри ЖДЦ постоянно, подогреватели изготавливают из дюралюминиевых труб, состоят из трех секции, помещаемых в ЖДЦ поочередно.

Подогреватели в резервуарах РВС, РГС, емкостях ЕПП выполняются в виде различных конструктивных формзмеевиковые и секционные из трубчатых элементов. Для лучшего подогрева их размещают по всему поперечному сечению резервуара. Наибольшее применение имеют подогреватели собираемые из отдельных унифицированных секций.

Наряду с общим подогревом всего нефтепродукта применяют так называемый местный подогрев. Местные подогреватели следует располагать поблизости от приемораздаточных устройств.

При циркуляционном методе подогрева нефтепродукт собирается из нижней части резервуара и насосом прокачивается через внешний подогревательтеплообменник. В этом случае внутри резервуара устанавливается кольцевой подающий трубопровод и местный подогреватель у заборной трубы. Теплообменники устанавливаются индивидуально у каждого резервуара.

Основными подогревателями для трубопроводов являются паровые подогреватели и электрические. Паровые выполняются в виде паровых спутниковпаропроводов, прокладываемых вместе и параллельно с нагревательным трубопроводом, существуют два способа прокладки паровых спутниковвнутренний и наружный. Монтаж изоляции трубопроводов со спутниками выполняют с применением формованных изделий (пенопластиков), мастик или минераловатных скорлуп с покрытием штукатуркой или металлическими кожухами.

В качестве электрических подогревателей применяют гибкие нагревательные элементы (ГНЭ), они представляют собой узкую эластичную ленту, состоящую из медных и нихромовых проволок, сплетенных стеклонитью. Для придания влаго устойчивости ленту покрывают кремнеорганической резиной. В таком виде ленту наматывают на трубопровод и покрывают снаружи слоем тепловой изоляции. Лента снабжена штепсельным разъемом для быстрого подключения к сети.

Устройства разогрева нефтепродуктов:

Комплект блоков электронагревателей резервуарных К3БЭР-12

Грелка железнодорожная электрическая ГЖЭ-55

Подогрев нефти и нефтепродуктов посредством подогревателей заключается в передаче тепла от теплоносителя к нагреваемой жидкости через стенки подогревателя, чем исключается непосредственное соприкосновение теплоносителя с нефтью или нефтепродуктом. Такой подогрев применяется для всех нефтей и нефтепродуктов, обводнение которых недопустимо.

Для налива и в особенности слива таких вязких нефтепродуктов, как битумы, мазуты, тяжелая нефть и другие, необходим их предварительный разогрев, применение специального сливно-наливного оборудования, а также оснащение емкостей и цистерн средствами подогрева. Если средства подогрева отсутствуют, это влечет за собой увеличение сроков обработки емкостей и цистерн, а также неполный слив из них нефтепродуктов. В свою очередь, это приводит к безвозвратным потерям части таких остатков или же к их реализации как некондиционного продукта. Стенки транспортных емкостей остаются покрытыми значительным количеством нефтепродуктов, что уменьшает их грузовместимость и ухудшает качество вновь загруженного продукта.

С аналогичными проблемами сталкиваются и предприятия других отраслей промышленности. В частности, к нам часто обращаются также за оборудованием для электрообогрева водяныхрезервуаров разного назначения (резервуаров с технической и питьевой водой, пожарныхрезервуаров, емкостей бытового водоснабжения и других).

Оптимальное решение во всех таких случаях — это обогрев резервуаров и цистерн.

Электрический обогрев резервуаров помогает создать в них требуемый температурный режим, необходимый для безопасного и надежного хранения содержащихся в них продуктов.

Чтобы сделать заказ, заполните размещенный на нашем сайте опросный лист. Затем, исходя из ваших исходных данных, наши квалифицированные инженеры займутся выполнением предварительных тепловых расчетов резервуаров и другого технологического оборудования. В заключение нашими специалистами будут подобраны оптимальные для вас тип и конфигурация системы электрообогрева и составлена предварительная спецификация оборудования и материалов.

Подогрев сырой нефти или нефтепродукта в резервуаре может осуществляться только при уровне жидкости над подогревателями не менее 50 см. Температура подогрева хранящихся в резервуаре нефтепродуктов не должна превышать 90 °C, а для нефти должна быть ниже температуры начала кипения. Превышение температуры может вызвать нарушение герметичности металлического понтона из-за сильной вибрации.

Максимальная температура нефти или нефтепродукта в резервуаре с неметаллическим понтоном не должна превышать 60 °C.

При подготовке нефти или нефтепродукта в резервуаре температуру подогрева необходимо систематически контролировать и делать в журнале замеров соответствующую запись.

При заполнении резервуара нефтью или нефтепродуктом, которые подлежат подогреву или длительному хранению в летнее время, уровень жидкости (во избежание переполнения резервуара) устанавливается с учетом расширения жидкости при нагревании. Максимальный уровень холодного продукта не должен превышать 95% высоты емкости.

Сварные резервуары, изготовленные из кипящей стали, или клепаные резервуары старой конструкции, не имеющие сертификата на металл, независимо от состояния и геометрической формы при температуре ниже —20°С должны заполняться не более чем на 80% высоты корпуса при условии, что анализ металла свидетельствует о возможности дальнейшей эксплуатации резервуара.

На данный момент существует множество различных вариантов решений данной проблемы. Мы же рассмотрим наиболее распространенные и наиболее удобные в применении способы нагрева нефтепродуктов.

Обогрев открытым острым паром Одним из первых способов нагрева и остающимся самым распространенным на данный момент является обогрев открытым острым паром, подаваемым непосредственно в продукт. Его отличает относительная простота и большое количество недостатков:

необходимость в больших человеческих и технологических ресурсах отсутствие возможности регулировки температуры продукта проблема возврата водяного конденсата, неизбежно образующегося при использовании пара высокая температура опасна для персонала низкий коэффициент полезного действия возникает необходимость в получении большого количества пара, что влечет дополнительные затраты Подача пара в «рубашку»

Разновидностью парового разогрева можно считать подачу пара не в сам продукт, а в «рубашку». Данный метод получил большое применение на железнодорожном транспорте.

Иногда такую систему используют в двустенных резервуарах, подавая пар в межстенное пространство. Как и при обычном паровом нагреве у данного способа также существуют недостатки. Несмотря на то, что пар не попадает непосредственно в продукт и в нем не скапливается вода, все равно возникает необходимость устранения конденсата из паровой рубашки резервуара. К недостаткам можно также отнести: площадь покрытия поверхности резервуара никогда не достигает 100%; увеличивается время разогрева; продукт не прогревается целиком или прогревается еще медленнее, чем при воздействии на него паром. Применение такого способа с использованием паропроводящего змеевика по внешней стороне резервуара еще больше снижает эффективность и может использоваться исключительно на небольших резервуарах.

Напорное циркуляционное перемешивание Напорное циркуляционное перемешивание — это разогрев с забором нефтепродукта. В эту группу можно отнести множество способов и различных систем, основанных на одном принципе: из резервуара производится забор небольшого количества продукта, его нагрев во внешнем устройстве и подача назад в резервуар. Такой способ рекомендуется применять на больших стационарных резервуарах и на больших сливных железнодорожных терминалах. Для создания подобной системы требуются значительные экономические затраты, проектные и монтажные работы, большое количество дополнительного оборудования: насосы, запорная арматура с обогревом, отдельный технологический участок.

В цистернах при данном способе возникает необходимость применения дополнительного технологического процесса: перемешивания продукта. При поступлении разогретого продукта обратно в резервуар или емкость после разогрева струя не разбивается в холодном продукте, а «прорезает» его. Из — за этого разогрев продукта происходит неравномерно. Перемешивание продукта устраняет этот эффект, и прогрев происходит равномерно. Данный способ эффективнее, чем разогрев открытым паром: не ухудшается качество сливаемого продукта, в нем не скапливается вода, разогрев происходит плавнее и в большинстве случаев быстрее. Но, тем не менее, это сложная технологическая система, с большим количеством составляющих элементов, требующая обслуживания и особого внимания технического персонала.

Встроенный подогреватель Наиболее часто применяемый на данный момент способ разогрева или поддержания необходимой температуры в резервуарах и емкостях различного назначения и объёма — использование встроенного подогревателя, состоящего из труб различного диаметра и длины. Исполнение подогревателя бывает секционное или змеевиком.

Теплоноситель: пар В качестве теплоносителя используется пар или вода. Теплоноситель под давлением подается в теплообменник (змеевик), где, остывая, передает тепловую энергию хранимому продукту. При использовании данного способа нагрев происходит относительно быстро при минимальных технико-экономических затратах.

Особенности использования пара:

давление от 0,3 МПа до 1 МПа, реже выше.

температура пара 130−140 °С пожаробезопасный нагрев Отрицательными сторонами являются необходимость получения пара на месте расположения резервуаров, скапливание конденсата в теплообменнике, небольшое КПД, высокая стоимость пара.

Теплоноситель: вода подогрев нефть пар перемешивание Действие и метод использование воды в качестве теплоносителя такое же, как пара.

Особенности использования воды:

давление от 0,3 до 0,8 МПа температура теплоносителя не более 90 °C пожаробезопасный нагрев Положительными сторонами использования жидкости являются:

отсутствие скапливания конденсата в трубах стоимость горячей воды и её использования ниже затрат на пар. При этом невысокая, в отличие от пара, температура, и, как следствие, невозможен нагрев продукта хранения выше 70−80°С.

Заключение

Таким образом, для правильного выбора способа обогрева резервуаров или нагрева хранимого продукта требуется учет всех возможных факторов температурного воздействия и свойств среды. Так же выбор нужно производить исходя из наличия или отсутствия необходимых элементов для работы обогревателя (вода, пар, электричество). Так же необходимо учитывать требуемую скорость разогрева и цель применения данных систем.