Устройство для повышения эксплуатационных свойств вертикальных стальных резервуаров

Изобретение относится к устройствам для размыва донных отложений, образовавшихся на дне вертикальных резервуаров с нефтью и нефтепродуктами, а также для предотвращения образования отложений. Устройство состоит из Г-образного сопряженного отвода с задвижкой, который вмонтирован в основной трубопровод и предназначен для подачи нефти или нефтепродуктов в резервуар. Г-образный отвод расположен снаружи резервуара и направлен к его центру. Внутри резервуара имеется S-образный пространственный сопряженный отвод, соединенный с Г-образным отводом и общим коллектором. Общий коллектор представляет собой незамкнутый криволинейный трубопровод, например, диаметром от 114 мм до 325 мм, расположенный на днище резервуара вдоль его стенки. Общий коллектор снабжен восемью напорными патрубками. Напорные патрубки представляют собой цилиндрические трубы длиной от 0,1 м до 1,1 м, диаметром от 53 мм до 219 мм. Диаметры и длины напорных патрубков зависят от диаметра резервуара и реологических свойств хранимого продукта. Напорные патрубки имеют между собой угол 45° и наклонены под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно. Общий коллектор заканчивается последним напорным патрубком. Разработкой устройства обеспечивается повышение эффективности очистки и снижение энергоемкости размыва донных отложений в вертикальных стальных резервуарах. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для размыва донных отложений, образовавшихся на дне вертикальных резервуаров с нефтью и нефтепродуктами, а также для предотвращения образования отложений, и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Известна размывочная головка, содержащая средства для размыва донных отложений, выполненные на напорном трубопроводе в виде круговой щели вблизи днища резервуара и в параллельной ему плоскости, и средства для перемешивания нефтепродукта по объему резервуара, представленные подключенными к трубопроводу радиальными окружности щели патрубками, каждый из которых оканчивается соплом, ориентированным тангенциально и имеющим заданный наклон к плоскости днища [RU №59449 U1, МПК В05В 1/06, опублик. 27.12.2006 г.].

Недостатки:

1. Данное устройство располагается на некотором расстоянии от днища резервуара, что не позволяет размывать донные отложения при меньшем уровне нефти или нефтепродукта в резервуаре, а также не исключает возможность образования донных отложений под конструкцией устройства.

2. Наличие в данном устройстве дополнительных фланцевых и сварных соединений уменьшает надежность всей системы в целом.

3. В данном устройстве содержится большое количество отводов и переходников, которые увеличивают потери напора в системе, что приводит к увеличению энергозатрат на размыв донных отложений.

Также известна размывочная головка по патенту на полезную модель №39286, МПК В05В 1/06, 2004 г. Данное изобретение представляет собой подключенный к напорному трубопроводу внутри резервуара пустотелый конус, имеющий в донной части круговую щель, служащую соплом головки.

Основным недостатком данного устройства является малая высота размыва донных отложений. В результате размыва донные отложения остаются в придонном слое резервуара и не происходит их перемешивания с более легкими фракциями хранимого в резервуаре продукта. Следовательно, размывочная головка обладает относительно небольшой эффективностью размыва донных отложений.

Известна размывочная головка, содержащая подключенный к напорному трубопроводу и размещенный в нефтеналивном резервуаре пустотелый конус, сопло которого выполнено в виде круговой щели, направленной горизонтально, а также средства для перемешивания содержащегося в резервуаре нефтепродукта. Средствами для перемешивания нефтепродукта служат лопасти крыльчатки, свободно вращательно смонтированной на трубопроводе вблизи конуса. Тангенциально окружности вращения лопастей крыльчатки размещено другое сопло, подключенное к тому же напорному трубопроводу [патент №48485, МПК В05В 1/06, 2005 г.].

Недостатки:

1. Снижение эффективности размыва при отрицательных температурах из за увеличения вязкости хранимого продукта и уменьшения интенсивности вращения крыльчатки.

2. Наличие подвижных элементов в зоне образования донных отложений уменьшает надежность данного устройства и увеличивает риск отказа системы в случае большого образования донных отложений.

3. Малая эффективность размыва отложений на стенках резервуара из за небольшого радиуса крыльчатки.

Задачи изобретения - размыв и предотвращение образования донных отложений в нефтяных резервуарах без вывода их из эксплуатации, поддержание вместимости резервуаров на проектном уровне, обеспечение эффективности размыва донных отложений вне зависимости от диаметров резервуаров и видов хранимых нефтепродуктов.

Технический результат - повышение эффективности очистки и снижение энергоемкости размыва донных отложений в вертикальных стальных резервуарах (РВС), разработкой устройства размыва и предотвращения нефтяных донных отложений.

Указанный технический результат достигается тем, что средства для размыва и предотвращения нефтяных донных отложений выполнены в виде общего незамкнутого криволинейного коллектора, расположенного на днище и проложенного вдоль стенки резервуара, снабженного восьмью напорными патрубками меньшего диаметра имеющие между собой угол 45° и наклоненными под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно. Также имеются Г-образный отвод и S-образный пространственный отвод, которые соединяют общий коллектор с основным сливо-наливным трубопроводом резервуара.

Повышение эффективности очистки нефтяных резервуаров от донных отложений производится путем воронкообразного перемешивания многофазной среды в резервуаре РВС. Создание воронкообразного перемешивания происходит на стадии заполнения (или долива) резервуара за счет кинетической энергии движущегося потока и воздействия друг на друга гидравлических затопленных струй нефти или нефтепродукта. Расположение общего коллектора непосредственно на днище позволяет размывать донные отложения при минимальном уровне нефти или нефтепродуктов в резервуаре. Количество напорных патрубков выбрано исходя из критериев оптимальности для условия создания воронкообразного перемешивания и металлозатрат. Пространственное расположение напорных патрубков обусловлено двумя необходимыми критериями нормального функционирования изобретения:

1. Вектор скорости затопленной струи последующего патрубка и результирующий вектор скорости затопленной струи предыдущих патрубков должны скрещиваться;

2. Остаточный напор затопленной струи предыдущего патрубка должен накладываться на напор затопленной струи последующего патрубка в месте их пересечения.

Поскольку гидравлический напор в системе размыва донных отложений теряется на местные сопротивления напорных патрубков и по длине криволинейного коллектора, следовательно, угол наклона напорных патрубков в вертикальной плоскости уменьшается по ходу движения нефти или нефтепродуктов с 45° до 10° соответственно. Тем самым уменьшаются гидравлические потери напора в системе и увеличивается динамическая остаточная энергия создания воронкообразного перемешивания, повышая эффективность размыва донных отложений.

За счет того, что размыв и предотвращение донных отложений производится самим закачиваемым продуктом без привлечения дополнительных технических устройств, потребляющих электроэнергию, снижается общая энергоемкость размыва донных отложений. Благодаря использованию сопряженных Г-образного и S-образного пространственного отвода уменьшаются потери энергии на местные сопротивления перед подачей нефти или нефтепродукта в общий коллектор, также уменьшая энергозатраты на размыв донных отложений.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид резервуара с устройством размыва и предотвращения нефтяных донных отложений, в разрезе. На фиг.2 представлено расположение напорных патрубков с углом наклона в горизонтальной плоскости устройства размыва и предотвращения нефтяных донных отложений, вид сверху. На фиг.3 представлен фрагмент общего коллектора с напорным патрубком, вид сбоку, показаны углы наклона напорных патрубков в вертикальной плоскости резервуара.

Устройство содержит основной трубопровод 1, входящий в резервуар, предназначенный для и слива нефти или нефтепродукта и систему размыва и предотвращения донных отложений. Система размыва и предотвращения донных отложений состоит из Г-образного сопряженного отвода 2 с задвижкой 3, который вмонтирован в основной трубопровод 1 и предназначен для подачи нефти или нефтепродуктов в резервуар. Г-образный сопряженный отвод 2 расположен снаружи резервуара и направлен к его центру. Внутри резервуара имеется S-образный пространственный сопряженный отвод 4, соединенный с Г-образным сопряженным отводом 2 и общим коллектором 5. Общий коллектор 5 представляет собой незамкнутый криволинейный трубопровод, например, диаметром от 114 мм до 325 мм, расположенный на днище резервуара 7 и проложенный вдоль стенки резервуара 8. Общий коллектор 5 снабжен восьмью напорными патрубками 6. Напорные патрубки 6 представляют собой цилиндрические трубы длиной от 0,1 м до 1,1 м, диаметром от 53 мм до 219 мм. Диаметры и длины напорных патрубков 6 зависят от диаметра резервуара и реологических свойств хранимого продукта. Напорные патрубки 6 имеют между собой угол 45° и наклонены под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно. Общий коллектор 5 заканчивается последним напорным патрубком 6.

Устройство работает следующим образом.

Из насосов резервуарного парка нефть или нефтепродукт через основной трубопровод 1 поступает в Г-образный сопряженный отвод 2 с задвижкой 3 и далее в S-образный пространственный сопряженный отвод 4, соединяющий Г-образный сопряженный отвод 2 и общий коллектор 5. Затем нефть или нефтепродукт поступает непосредственно в общий коллектор 5. По ходу движения закачиваемый продукт поступает в резервуар через восемь напорных патрубков 6 вмонтированных в общий коллектор 5. Расположение напорных патрубков 6 предопределяет движение общего объема жидкости в резервуаре. Так затопленные струи нефти или нефтепродуктов, поступая в резервуар через напорные патрубки, воздействуют друг на друга, выполняя необходимые условия работы изобретения, создавая тем самым воронкообразование в резервуаре, благодаря которому происходит размыв и предотвращение донных отложений.

Устройство для повышения эксплуатационных свойств вертикальных стальных резервуаров, содержащее средства для размыва и предотвращения нефтяных донных отложений, выполненное в виде общего коллектора с напорными патрубками, отличающееся тем, что общий коллектор представляет собой незамкнутый криволинейный трубопровод, расположенный на днище резервуара и проложенный вдоль стенки резервуара, снабженный восемью напорными патрубками цилиндрической формы, имеющими между собой угол 45° и наклоненными под углом 22°30' к касательной окружности в горизонтальной плоскости и под углами 45°, 40°, 35°, 30°, 25°, 20°, 15° и 10° по ходу движения нефтепродукта по общему коллектору в вертикальной плоскости, соответственно, при этом общий коллектор снабжен Г-образным отводом, сопряженным с S-образным пространственным отводом.