Способы подогрева нефти и нефтепродуктов в резервуарах

На нефтебазах подогрев нефти и нефтепродуктов в резервуарах на протяжении их исторического переоснащения осуществлялся различными способами, некоторые из которых уже вышли из применения, некоторые продолжают применяться и совершенствоваться.

Водозеркальный способ подогрева

Водозеркальный способ подогрева заключается в подъеме продукта на водяную подушку с последующим подогревом воды острым паром. Способ не требует специальных технических подогревательных устройств. В настоящее время не применяется ввиду малой эффективности теплообмена, больших потерь тепла через днище резервуара в грунт и обводнения продукта. Кроме того, образуется большое количество воды, загрязненной нефтепродуктамичто приводит к дополнительным экологическим проблемам, связанным с водопотреблением и водоотведением.

Подогрев острым паром заключается в подаче пара непосредственно в нефтепродукт через специальные перфорированные трубы. Способ по теплоотдаче теплоносителя самый эффективный, поскольку теплота пара полностью передается продукту. Подогреватели просты по конструкции и неметаллоемкие. Недостаток этого способа - высокая степень обводнения продукта и невозможность применения при подогреве масел и дизельных топлив, поскольку содержание воды в маслах не допускается, а в дизельном топливе приводит к неустойчивой работе дизелей. Поэтому подогрев острым паром применяется только для подогрева мазута, и, как правило, в комплексе с подогревателями закрытого типа. В этих целях часть резервуаров оборудуется пароподогревателями для острого пара, а часть — подогревателями закрытого типа. В первых резервуарах мазут греется острым паром до его «подвижки», во вторых резервуарах - до необходимой температуры по технологическому процессу. Практически операция проходит в следующем порядке:
  • в резервуар подается острый пар через перфорированные трубы;
  • сразу же включаются поршневые насосы по откачке не успевшего «обводниться» мазута в резервуары с подогревателями закрытого типа;
  • подогрев нефтепродукта с помощью подогревателей закрытого типа до необходимой температуры, установленной нормами отгрузки.

Подогреватели закрытого типа делятся на змеевиковые и секционные.

Змеевиковые подогреватели представляют собой непрерывный паропровод от входа пара до его выхода из труб Ду=50-65 мм, проложенный по стеллажам, установленным на днище резервуара. Обычно в резервуаре устанавливают три таких подогревателя — один центральный и два боковых.

На рисунке показана конструкция подогревателя змеевикового типа, состоящего из трех секций, — двух боковых и одной центральной в месте размещения подъемной трубы.

Преимущество змеевиКового подогревателя состоит в том, что это подогреватель закрытого типа и поэтому в процессе подогрева не происходит обводнения нефти и нефтепродуктов (только в аварийных ситуациях); большая теплоотдача; простота конструкции.

К недостаткам можно отнести большую инерционность (подогреватель долго прогревается по всей длине, особенно при холодном продукте); сложность ремонта, поскольку его конструкция не разборная и поэтому для проведения ремонтных работ требуется проведение зачистки резервуара от остатков нефти для возможности проведения огневых работ. 

Пароподогреватель змеевиковый для подогрева нефти и нефтепродуктов в резервуарах

Пароподогреватель змеевиковый для подогрева нефти и нефтепродуктов в резервуарах

Изготавливается змеевиковый подогреватель из цельнотянутых труб диаметром не более Ду=50 мм, так как при больших диаметрах происходит перегрев нефти и нефтепродуктов. Это крайне нежелательно, так как при подогреве масел образуется кокс и теряется его качество, а при подогреве обводненных нефтепродуктов происходит вскипание воды и может произойти выброс нефтепродукта из резервуара. Кроме того, при высоких температурах на поверхности подогревателей образуются нагарообразные отложения, которые резко снижают теплопередачу тепла теплоносителя к нефтепродукту.

При монтаже и конструировании змеевикового подогревателя необходимо соблюдать следующие требования:

  1. Укладку змеевика необходимо производить на стеллажах, выполненных из уголковой стали, конструкция которых должна быть разборной.

  2. Центральную секцию необходимо укладывать вокруг подъемной трубы для более интенсивного подогрева при выходе нефтепродукта.

  3. Количество секций рекомендуется принимать нечетное.

  4. Расстояние от змеевика до стенок резервуара должно быть не менее 0,5 м.

  5. Для выхода конденсата и освобождения змеевика необходимо его укладывать с уклоном от 0,01 до 0,02.

  6. Каждая секция змеевика должна иметь самостоятельный ввод пара.

  7. Выходы труб змеевиков должны быть на высоте от 0,1 до 0,25 м от л нища резервуара с установкой вне резервуара конденсатоот- водчиков.

  8. Крепление труб змеевика на стеллажах должно быть свободным с помощью хомутов, для возможности перемещения змеевика при его удлинении во время нагрева.

На рисунках представлена конструкция подогревателя секционного типа, который практически вытеснил из употребления подогреватель змеевикового типа по ряду своих преимуществ.

Секционный подогреватель представляет собой разборную конструкцию в виде нескольких 2-ярусных блоков (до шести блоков, в зависимости от объема резервуара), собираемых из отдельных секций. Секции взаимозаменяемые и изготавливаются в мастерских с размерами, позволяющими их протаскивать внутрь резервуара через стандартные лазовые люки резервуаров Ду=500 мм. Секции собираются между собой на фланцевых соединениях. Каждый блок подогревателя имеет автономный вход пара и выход конденсата, и может свободно отключаться при регулировании процесса подогрева или в случае его выхода из строя. Для замены вышедших из строя секций не требуется полная зачистка резервуара, а только освобождение от нефти или нефтепродукта.

Схема размещения блоков секционного подогревателя в резервуаре

Схема размещения блоков секционного подогревателя в резервуаре

1 - вывод конденсатопровода, 2 и 8 - секции блока подогревателя, 3 и 4 - коллекторы, объединяющие несколько секций,

5- диаметральная линия резервуара, по которой укладываются подъемные трубы,

6 - автономные вводы пара, 7 - линии вывода конденсата

При монтаже подогревателей секционного типа должны соблюдаться следующие требования:

1. Укладку секций необходимо производить на стеллажах, выполненных из Т-образных 2-ярусных опор из уголковой стали.

Конструкция опор должна позволять удобную сборку секций и их замену в случае ремонта.

План размещения подогревателей внутри резервуара

План размещения подогревателей внутри резервуара

1 - стенка корпуса резервуара, 2 - секции блока подогревателя, 3 - опоры крепления выходящих конденсатопроводов из секций нижнего яруса,

4 и 7 - конденсатная линия, 5 - блок подогревателя, 6 - опора секций блока подогревателя,

8 - паровой коллектор блока подогревателя, 9 - вход пара

2. Между блоками подогревателей должен быть свободный проход не менее 1 м.

3. Расстояние от крайних блоков до стенок резервуара должно быть не менее 1 м.

4. Для выхода конденсата и освобождения секций необходимо их укладывать с уклоном не менее 0,01.

5. Каждый блок должен иметь самостоятельный ввод пара и выход конденсата.

6. Выход коцценсатных труб от блоков должен быть на высоте от 0,2 м от днища резервуара с установкой вне резервуара конденсатоотводчиков.

7. Крепление труб секций на стеллажах должно быть свободным с помощью хомутов, для возможности перемещения секций при их удлинении при нагревании и охлаждении.

Стандартные секции обычно изготавливаются из труб Ду = 50— 60 мм. Длина секций принимается из таблиц справочной литературы и составляет от 3,5 до 6 метров. Размеры секций подогревателя приведены в таблице.

Размеры подогревательных элементов 

Tип секции

Размер труб, мм

Количество труб в секции, шт.

Длина, в мм

Ширина

Поверхность нагрева, м2

Вес секции, кг

трубы, мм

общая, мм

ПЭ-1

60x3,7

4

2000

2440

450

1,7

50,9

ПЭ-2

60x3,7

4

2500

2940

450

2,04

60,5

ПЭ-3

60x3,7

4

3000

3440

450

2,42

70,5

ПЭ-4

60x3,7

4

4000

4440

450

3,14

90

ПЭ-5

60x3,7

4

5000

5440

450

3,86

109,3

ПЭ-6

60x3,7

4

6000

6440

450

4,58

129,3


На практике широко применяются секции, изготовленные из двух стандартных труб диаметром 
D = 114x2,5 мм. Длина секции при этом принимается отб до 10 м. Размер коллектора секции должен быть также не более 450 мм, чтобы секцию можно было протаскивать в резервуар через лазовый люк. В данном случае вес секций увеличивается до 200 кг, но монтаж их все же более удобен, и в несколько раз уменьшается число фланцевых соединений, то есть потенциальных мест аварийного выхода подогревателя по причине нарушения герметичности. Общая поверхность подогревателей резервуара РВС-5000 обычно составляет от 300 до 400 м2 числом автономных отключаемых блоков от 4-х до 6 блоков. Пароподогреватели по противопожарным нормам можно включать в работу при условии уровня нефти или нефтепродукта над поверхностью верхнего яруса не менее 500 мм.