Перевозка нефтепродуктов в двухфазном состоянии

Процесс добычи тяжелой высокосмолистой нефти постоянно возрастает, в связи с этим увеличиваются объемы железнодорожных перевозок специализированными цистернами.

Анализ физико-химических показателей грузов (см. табл. 2.9) с двухфазной средой показывает, что температура кристаллизации этих веществ, в основном, плюсовая, что обуславливает выпадение осадков при перевозках даже в теплый период года.

Таблица 2.9

Физико-химические свойства грузов с двухфазной средой

Показатели	Общая антраценовая фракция	Парафин нефтяной жидкий	Нефть озексуатская
Плотность при 20ºС, кг/м3 Содержание кристаллизующих компонентов, в % Температура застывания, °С Вязкость при 20°С Температура вспышки, °С Удельная теплоемкость при 50°С, ккал/кг°С Удельная теплопроводность при 50°С, ккал/м.ч.°С Класс опасности по ГОСТ 19433-81	1180 52,4 80 – 128 0,447 0,087 6	780 38,4 – – – 0,501 0,1286 9	903 17,5 – – – – – 3

Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе рациональных и эффективных способов удаления грузов из железнодорожных цистерн.

Грузы с двухфазной средой, как правило, являются очень сложными высокомолекулярными органическими соединениями, содержащими большое количество отдельных веществ, растворенных друг в друге. Налив этих грузов в цистерны обычно осуществляется в горячем состоянии, а при транспортировании происходит их охлаждение, которое приводит к кристаллизации составляющих компонентов и образованию двухфазной смеси-взвеси твердых частиц в жидкости.

В пункты назначения цистерны прибывает с грузом, разделенным на две фазы: жидкую часть и осадок, величина и плотность которого зависит от свойств, образующих их компонентов, а также окружающей температуры и дальности транспортирования. В табл. 2.10 представлены результаты обследования цистерн с некоторыми грузами в пунктах слива в разные периоды года. Как видно из таблицы, при транспортировании грузов с двухфазной средой, масса твердой фазы (осадка) в цистернах может достигать половины массы наливаемого продукта.

Слив жидкой фазы не вызывает трудностей, а удаление осадков из цистерн из-за несовершенства применяемого оборудования и способов слива связано с большими затратами энергии и труда и приводит к продолжительным простоям цистерн. Суммы штрафов, выплачиваемые предприятиями за простой цистерн с такими грузами, составляют 0,1÷2 рубля за каждую тонну продукта, что приводит к разногласиям между различными ведомствами и железной дорогой, т.к. существующие правила перевозок груза не предусматривают дополнительного времени на удаление осадка при сливе груза с двухфазной средой.

В создании устройств, способствующих разогреву загустевшей части продукта и ускорению его удаления из железнодорожных цистерн, посвящен ряд работ.

Б.Е. Губин, В.П. Свиридов, А.Н. Левенцов, Н.Г. Болдов, С.И.Братцев, А.И. Шапилов предлагают установку для подогрева и слива вязких жидкостей из железнодорожных цистерн. Вязкая жидкость из цистерны сливается в теплообменник, где нагревается. Из теплообменника нагретая жидкость насосом через трубопровод и трубы-сопла подается в цистерну, из которой поступает в хранилища самотеком через коллектор или с помощью насоса.

В.П. Свиридов, А.В. Сидоренко, М.Н. Фокин предложили осуществлять слив высоковязких продуктов и очистку цистерн от осадков следующим образом. Перед сливом клапан сливного прибора цистерн разогревают острым паром. Затем к сливному патрубку присоединяют при помощи захватов головку сливного устройства и открывают клапан сливного прибора. Через введенную в котел цистерны телескопическую трубу, на которой смонтированы размывочные сопла, подается пар и под его давлением сопловой наконечник выдвигается до клапана сливного прибора – начинается слив жидкости с одновременным ее подогревом. После слива основной массы грузов сопловой наконечник через телескопическую трубу подается в горячий продукт, струи которого размывают остаток и подогревают его. После слива остатка и прекращения подачи в цистерну горячего продукта сопловой наконечник под действием собственного веса приходит в исходное положение.

Кроме этого используют простые устройства – обычные трубы и шланги для подачи острого пара внутрь цистерны, а также переносные змеевики и электрические подогреватели. При применении переносных змеевиков и электрических подогревателей для разогрева вязких жидкостей и осадков иногда рекомендуют добавлять виброколебания, что даёт некоторый положительный эффект.

При сливе высоковязких и застывающих грузов из ж.д. цистерн применяются также и другие способы разогрева: острым паром, переносными пароподогревателями, горячей струей циркулирующего продукта той же марки. Кроме того, находится в стадии экспериментальных исследований подогрев сливаемого продукта теплоизлучателями, виброподогрев и электроиндукционный подогрев.

Разогрев вязких и застывающих грузов электрическими подогревателями в нашей стране широкого распространения не получил, т.к. является источником дополнительной опасности в пожарном отношении и требует специального штата рабочих по содержанию и обслуживанию этих устройств. Наиболее часто в настоящее время используют способы разогрева острым паром и горячей струёй циркулирующего продукта. Первый применяется с продуктами, допускающими их обводнение, а второй – исключающими поступление воды в сливаемый продукт.

Таблица 2.10

Величина осадка некоторых высоковязких грузов в четырехосных цистернах

	Период года	Дальность перевозки, км	Высота осадка, ш	Масса осадка, т
Антраценовое масло Парафин жидкий Петролатум Нефть белорусская Нефть озексуатская	теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный теплый холодный	300 600 900 600 200 1800 2400 800 2300	10¸20 13¸25 40¸58 40¸60 40¸60 53¸64 – 30¸40 – 77¸82 74¸90 90¸120 74¸90 150¸130 2¸5 2¸5 8¸12 10¸14	0,8¸2,2 1,1¸3,1 6,5¸10,8 6,5¸11,3 6,5¸11,3 9,5¸12,4 – 2,6¸4 – 10,9¸11,8 11,2¸14,2 14,8¸22 11,2¸14,8 18,3¸24,4 0,04¸0,2 0,04¸0,2 0,3¸0,7 0,5¸0,8