способ управления процессом слива высоковязких продуктов из емкости

Формула изобретения

Способ управления процессом слива высоковязких нефтепродуктов из емкости, включающий отбор холодного продукта из донной части емкости, разогрев его во внешнем теплообменнике и подачу разогретого продукта с помощью насоса в донную часть емкости с использованием сопел, использование предварительно подогретого продукта на начальном цикле отбора холодного продукта, циркуляцию продукта, автоматическое регулирование расхода продукта в контуре циркуляции в зависимости от давления на входе насоса и температуры в системе циркуляции, отличающийся тем, что циркуляцию нагретого продукта осуществляют в двух контурах, причем на начальном цикле продукт циркулируют в контуре рециркуляции, включающем насос и теплообменник, до достижения заданной температуры в контуре, измеряемой на входе насоса, после чего начинают постепенно отводить поток нагретого продукта из контура рециркуляции в контур разогрева, включающий также подачу продукта в донную часть емкости через сопла, направленные вовнутрь емкости, а при достижении температурой нормативного диапазона начинают отвод продукта в резервуарный парк, который продолжают до тех пор, пока давление на входе насоса не станет ниже нормативного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматизированным способам управления технологическим процессом слива высоковязких продуктов из емкостей, например железнодорожных цистерн, с использованием систем циркуляционного подогрева и может быть применено на перевалочных терминалах и нефтебазах.

Известен способ управления технологическим процессом слива высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн (патент РФ №2257327, МПК В65D 88/74, G05D 27/02, опубл. 27.07.05, БИ №21), заключающийся в том, что измеряют температуру наружной стенки железнодорожной цистерны, максимально приближенной к днищу цистерны, результат измерения сравнивают с результатом теплового расчета. По результатам сравнения производят определение момента отключения разогрева.

Недостатком этого способа является низкая эффективность. Разогрев холодного продукта в цистерне производится струей горячего продукта из гидромонитора. При этом происходит разрушение холодного продукта и его частичное плавление. Фрагменты не расплавленного продукта могут приводить к закупориванию труб и прекращению слива продукта из цистерны. Высокая вязкость продукта не позволяет увеличить скорость разогрева, без увеличения риска закупоривания сливного трубопровода. Слив начинается только после полного разогрева цистерны, что увеличивает энергозатраты и время слива продукта.

Известен способ разогрева и слива мазутов из железнодорожных цистерн (патент РФ №2112733, МПК В65G 69/20, В65D 88/74, опубл. 10.06.1998), заключающийся в том, что прокачивают мазут насосом из цистерны через теплообменник и подают разогретый мазут обратно в цистерну, смешивают разогретый мазут с холодным, сливают разогретый мазут из цистерны. Часть разогретого мазута после теплообменника прокачивают насосом в обход цистерны. Причем процесс разогрева мазута в цистерне может продолжаться и при сливе. При этом часть мазута на слив направляют из цистерны самотеком в обход насоса или насосом в обход теплообменника.

В основе способа лежит плавление холодного продукта, при отсутствии разрушения разогрев затягивается и использование дополнительного контура становится неоправданным. Управление сливом производится по температуре продукта, это не позволяет оценить количество разогретого продукта и управлять сливом. Продукт на слив подается в обход теплообменника, что требует дополнительного подогрева продукта в парке и увеличивает затраты на перекачку.

Известен способ разогрева и слива высоковязких продуктов из емкости (патент РФ №2260552 С1, МПК В65G 69/20, В65D 88/74, опубл. 20.09.2005), заключающийся в том, что прокачивают мазут насосом из цистерны через теплообменник и подают разогретый мазут обратно в цистерну, смешивают разогретый мазут с холодным, сливают разогретый мазут из цистерны. Перед началом процесса нагрева и слива дополнительную стартовую емкость, устанавливаемую в системе рециркуляции продукта, заполняют предварительно подогретым продуктом, а возврат подогретого продукта в емкость производят по двум трубопроводам, по одному из которых нагретый продукт подают в донную часть емкости вблизи места отбора продукта, а по другому подают в верхнюю часть емкости на поверхность холодного продукта.

Недостатком этого способа является его низкая эффективность при разогреве застывающих нефтепродуктов. Наличие стартовой емкости приводит к увеличению гидравлического сопротивления сливного трубопровода и делает невозможным создание разрежения в сливном устройстве, что увеличивает время разогрева и слива. Сопла в нижнем трубопроводе направлены вниз, что делает невозможным размыв застывшего продукта и затягивает начало процесса разогрева. Подача продукта в верхнюю часть до полного расплава продукта может привести к переливу емкости. Процесс полного слива продукта является очень энергоемким и занимает много времени.

Изобретение решает задачу сокращения продолжительности процесса слива вязких продуктов из емкости, уменьшения энергозатрат, необходимых на разогрев продуктов и повышения эффективности слива продукта за счет предотвращения возможности закупоривания трубопровода и управления сливом.

Для решения поставленной задачи в известном способе слива высоковязких продуктов из емкости, включающем отбор холодного продукта из донной части емкости, разогрев его во внешнем теплообменнике и подачу разогретого продукта с помощью насоса в донную часть емкости с использованием сопел, использование предварительно подогретого продукта на начальном цикле отбора холодного продукта, циркуляцию продукта, автоматическое регулирование расхода продукта в контуре циркуляции в зависимости от давления на входе насоса и температуры в системе циркуляции, предлагается циркуляцию нагретого продукта осуществлять в двух контурах. На начальном цикле продукт циркулируют в контуре рециркуляции, включающем насос и теплообменник до достижения заданной температуры в контуре, измеряемой на входе насоса. Затем начинают постепенно отводить поток нагретого продукта из контура рециркуляции в контур разогрева, включающий также подачу продукта в донную часть емкости через сопла, направленные вовнутрь емкости. При достижении температурой нормативного диапазона начинают отвод продукта в резервуарный парк, который продолжают до тех пор, пока давление на входе насоса не станет ниже нормативного.

При пуске система заполняется горячим мазутом из резервуарного парка. Разогрев холодного продукта в цистерне производится струей горячего продукта из гидромонитора. При этом происходит разрушение холодного продукта и его частичное плавление. Поскольку продукт обладает низкой теплопроводностью, это позволяет сократить время разогрева.

Контур рециркуляции позволяет избежать попадания не расплавленных фрагментов в сливной трубопровод и насос, это повышает устойчивость работы системы и позволяет увеличить скорость размыва застывшего продукта.

Давление в напорном трубопроводе поддерживается при помощи изменения скорости вращения насоса, которое осуществляется регулятором, работающим по датчику давления, установленному на выходе насоса.

Слив продукта из цистерны начинается до полного разогрева цистерны, это позволяет сократить время простоя цистерны и снизить энергозатраты, необходимые на разогрев всей емкости. Поскольку слив начинается до полного разогрева цистерны, это позволяет снизить время слива и увеличить эффективность работы системы.

Необходимый технический результат достигается перераспределением подачи горячего продукта между гидромонитором и контуром рециркуляции в процессе пуска и стабилизации температуры и давления продукта на входе в насос в квазистационарном режиме работы. В процессе пуска устройства нагретый продукт подается в контур рециркуляции с последующим уменьшением подачи на 10% от номинального значения в течение интервала, равного времени прохождения продуктом контура рециркуляции, с одновременным увеличением подачи продукта, подаваемого в гидромонитор, до достижения температурой продукта на входе в насос нормативного диапазона. После выхода температуры в заданный интервал начинает работать регулятор расхода в резервуарный парк, контролируя давление на входе насоса. Слив продолжают до тех пор, пока давление не станет ниже нормативного. Давление разогретого продукта в контурах циркуляции регулируется скоростью вращения насоса.

В квазистационарном режиме расход горячего продукта, подаваемого в контур рециркуляции, регулируется по температуре на входе в насос в диапазоне, определенном регламентом. Это позволяет поддерживать температуру в установленных пределах и соответственно уменьшить затраты энергии на перекачку продукта за счет снижения гидравлического сопротивления в трубопроводе и насосе. В случае попадания фрагментов неразогретого продукта в трубопровод уменьшается расход продукта в гидромонитор, плавление фрагментов происходит на входе в контур рециркуляции, что позволяет избежать закупоривания транспортного трубопровода и импульсных нагрузок на насос.

На чертеже представлена блок схема устройства, необходимого для реализации способа управления процессом слива высоковязких продуктов из емкости.

Устройство реализации способа содержит регулятор температуры прямого действия 1, датчик температуры продукта после теплообменника 2; регулятор давления на выходе насоса 3; датчик регулятора давления на выходе насоса 4; блок управления 5; датчик температуры на входе насоса 6; датчик давления на входе насоса 7; теплообменник 8; регулятор расхода продукта в контуре рециркуляции 9; нижний сливной прибор 10; емкость 11; устройство нижнего слива 12; телескопический гидромонитор 13; клапан 14; напорный коллектор 15; сливной трубопровод 16; циркуляционный насос 17; клапан подачи в резервуарный парк 18.

На нижнем сливном приборе 10 емкости 11 установлено устройство нижнего слива 12, содержащее телескопический гидромонитор с сопловой головкой 13. Телескопический гидромонитор 13 через клапан 14 присоединен к напорному коллектору 15.

Контур рециркуляции включает: сливной трубопровод 16, циркуляционный насос 17, теплообменник 8, напорный коллектор 15, задвижку 9 управления расходом продукта в контуре.

Для регулирования подачи разогретого нефтепродукта в резервуарный парк служит клапан 18.

Способ реализуется следующим образом.

Перед началом работы контур рециркуляции заполняется из резервуарного парка. Патрубок 10 нижнего слива 12 присоединен к емкости 11. При закрытых клапанах 14 и 18 открывается клапан 9, включается насос 17 и начинается циркуляция. Скорость вращения насоса 17 изменяется регулятором 3, поддерживающим давление на выходе (1,0 МПа), измеряемое датчиком давления 4. Открывается клапан 1 и начинается подача теплоносителя в теплообменник 8, управление теплообменником производится по показаниям датчика температуры 2.

Продукт насосом 17 подается в теплообменник 8 и затем при открытом клапане 9 и закрытых клапанах 14 и 18 горячий продукт из теплообменника 8 подается на вход насоса. После достижения температуры на выходе из теплообменника 8 установленного значения (90°С) производится открытие клапана 14 на заданный угол (10%) и одновременное закрытие клапана 9 на такой же угол. Горячий продукт из теплообменника 8 подается по напорному трубопроводу 15 через гидромонитор 13 в емкость 11, где смешивается с холодным продуктом. Смесь холодного продукта, отбираемого из емкости 11, и горячего, подаваемого через клапан 9, поступает на вход насоса. При температуре на входе насоса, превышающей заданное значение (40°С), открытие клапана 14 увеличивается.

При падении значения температуры на входе насоса ниже заданного значения (35°С) производится открытие клапана 9 и закрытие клапана 14.

Если температура на входе насоса выше заданного значения (35°С), увеличивают количество продукта, отводимого в парк, открывая клапан 18, до тех пор пока давление на входе насоса не станет ниже заданного значения (-0,05 МПа).