ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЬ 2 часть

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

(9.13) можно представить в виде

Следовательно, полное время истечения под избыточным давлением

страненная схема слива, предусматривающая применение специальных шарнирно соединенных отрезков труб, позволяющих герметизировать сливные коммуникации. Для этого случая формула дет вид

Герметичный слив при наличии избыточно давления

В этом случае, чтобы получить формулу для расчета времени слива,

интегрируется (9.4) при известном коэффициенте расхода µ′ =f(v) и ho=H.

c

При условии, что h0 = 0, pu = 0, p1 = p2 = pa , время полного слива из цистерн, оборудованных внешним обогревом, определяется из дифферен-

После интегрирования и упрощения получим

91

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

7.Перевозка застывающих нефтей и нефтепродуктов

Скаждым годом растет добыча тяжелых высокосмолистых нефтей, которые трудно перекачать по трубопроводам из-за образования осадков при низкой температуре. Перевозка таких нефтей полностью осуществля- ется железнодорожным транспортом.

Анализ физико-химических показателей застывающих грузов с двухфазной средой показывает, что температура кристаллизации этих веществ, в основном, плюсовая, что обусловливает выпадение осадков при перевозках даже в теплый период года.

Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе рациональ- ных и эффективных способов удаления грузов из железнодорожных цис- терн.

Грузы с двухфазной средой, как правило, являются очень сложными высокомолекулярными органическими соединениями, содержащими большое количество отдельных веществ, растворенных друг в друге. На- лив 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 фазы: жидкую часть и осадок, величина и плотность которого зависит от свойств образующих их компонентов, а также окружающей температуры и дальности транспортирования.

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 про- должительным простоям цистерн. Суммы штрафов, выплачиваемые пред- приятиями за простой цистерн с такими грузами, составляют значительные величины, что приводит к разногласиям между различными ведомствами и железной дорогой, т.к. существующие правила перевозок груза не преду-

92

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

сматривают дополнительного времени на удаление осадка при сливе груза с двухфазной средой.

После слива основной массы грузов сопловой наконечник через телеско- пическую 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 собст- венного 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 жидко- стей и осадков иногда рекомендуют добавлять виброколебания, что дает некоторый положительный эффект.

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

Разогрев вязких и застывающих грузов электрическими подогревате- лями в нашей стране широкого распространения не получил, т.к. он явля- ется источником дополнительной опасности в пожарном отношении и тре- бует специального штата рабочих по содержанию и обслуживанию этих устройств. Наиболее часто в настоящее время используют способы разо- грева острым паром и горячей струёй циркулирующего продукта. Первый применяется с продуктами, допускающими их обводнение, а второй – ис- ключающими поступление воды в сливаемый продукт.

7.1. Способы слива и устройства, применяемые при сливе грузов с двухфазной средой

Наиболее трудной операцией при сливе из цистерн грузов с двух- фазной средой является удаление твердых остатков, достигающих значи- тельных размеров. Из применяемых способов наиболее эффективным счи- тается циркуляционный способ размыва, основанный на подаче под давле- нием горячей жидкости к размывающему устройству, установленному внутри цистерны, из которого она поступает свободными струями к торцо- вым стенкам цистерн и воздействует на осадок. Таким образом, подогре-

93

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ваются тонкие слои верхней поверхности осадка, которые постепенно смываются и удаляются из цистерн.

а

б

в

Рис. 9.16. Технологические схемы слива из железнодорожных цистерн вы- соковязких продуктов с удалением твердых осадков циркуляционным способом:

а – свободный слив самотеком; б – герметизированный слив с предварительным отка- чиванием жидкой фазы продукта; в – герметизированный слив без предварительного откачивания жидкой фазы продукта

При сливе продукта самотеком (рис. 9.16, а) открывают верхний люк, нижние крышки и клапан сливного прибора цистерны. Толщину осадка пробивают специальным металлическим стержнем в зоне сливного клапа- на, и жидкая часть груза самотеком сливается из цистерны в межрельсо- вый лоток 6, имеющий уклон в сторону промежуточного подземного ре- зервуара 7.

После слива жидкой фазы в цистерну опускается размывающее уст- ройство и начинается процесс очистки цистерн от осадка. Насосом 3 жид- кий продукт подается в теплообменник 2, где нагревается до 100 – 200 ° С и подается под избыточным давлением в размывающее устройство. Струи горячего продукта выходят из размывающего устройства, разрушают и растворяют осадок, стекают через открытое сливное устройство в меж-

94

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

рельсовый лоток и далее в подземный резервуар, из которого излишки продукта насосом 4 перекачиваются в хранилище 5. В процессе очистки от осадка цистерны перегреваются. Убедившись в достаточном нагреве ниж- ней части цистерны по всей длине и особенно её торцовых частей, слив- щик прекращает процесс циркуляции и выводит из цистерны размываю- щее устройство.

При герметичном сливе с предварительной откачкой жидкой фазы продукта (рис. 9.16, б) открывают нижнюю крышку сливного прибора, верхний люк колпака цистерны. К сливному патрубку цистерны подсоеди- няют герметическое сливное устройство 6, открывают клапан сливного прибора, специальным металлическим стержнем пробивают осадок и насо- сом 3 откачивают жидкую фазу продукта в хранилище 5. Затем через верх- ний колпак в цистерну вводят размывающее устройство 1 и приступают к удалению осадка. Для этого насосом 4 из хранилища 5 жидкий продукт подают в паровой теплообменник 2, где он нагревается и поступает под избыточным давлением к размывающему устройству.

Выходящие из размывающего устройства струи горячего продукта послойно размывают и растворяют осадок и стекают к сливному прибору. Насосы 3 и 4 работают одновременно. После нагрева нижней части цис- терны по всей её длине и особенно нижних торцовых частей сливщик от- ключает нагревательный насос 4. Остатки продукта из цистерны выкачи- ваются насосом 3, и после этого сливное устройство отсоединяют от слив- ного прибора.

При герметичном сливе без предварительного выкачивания жидкой фазы продукта (рис. 9.16, в) открывают верхний люк клапана, подсоеди- няют к нижнему прибору цистерны герметичное сливное устройство 7. Металлическим стержнем пробивают осадок и открывают клапан сливного устройства. В цистерну до уровня осадка погружают размывающее уст- ройство 1, перекрывают вентиль 5 и включают насос 3. Жидкая фаза про- дукта через сливной прибор цистерны и герметичное сливное устройство 7 насосом 3 подается через вентиль 4 в теплообменник 2, где нагревается до 100 – 200 ° С и затем поступает под избыточном давлением к размы- вающему устройству 1. Струи горячего продукта, выходя из размывающе- го устройства, разрушают и растворяют осадок. В результате циркуляции продукта происходит постепенное нагревание жидкой фазы и растворен- ного в ней осадка. После нагрева нижней части котла цистерны открывают вентиль 5, перекрывают вентиль 4 и насосом 3 перекачивают продукт из цистерны в хранилище 6.

95

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

При самотечном варианте слив продукта и удаление твердого осадка из цистерн производится быстрее, т.к. жидкая фаза груза свободно выхо- дит из цистерны, а осадок оказывается открытым для размывочных струй теплоносителя.

При втором варианте (рис. 9.16, б) над осадком во время размыва на- ходится небольшой слой жидкой фазы, и размывочные струи недостаточно эффективно воздействуют на осадок. Вследствие этого весь процесс со- вершается медленнее, чем в первом варианте.

Втретьем случае (рис. 9.16, в) размывочные струи непосредственно на осадок почти не воздействуют, т.к. размывающее устройство находится под слоем жидкости. Подача продукта по всей системе производится од- ним насосом. Осадок постепенно размешивается в массе продукта за счет турбулентного движения жидкой фазы в цистерне. Время разогрева, раз- мыва и растворения осадка в данном случае значительно превышает время размыва осадка в первых двух вариантах.

По первому варианту слив продукта из цистерны производится само- теком под действием силы тяжести, в двух других – слив герметизирован. Для этой цели применяется установка нижнего слива АСН-7Б. Установка имеет 5 шарнирных соединений, которые оказывают значительное гидро- динамическое сопротивление потоку сливного продукта. При расположе- нии основания установки на одном уровне с железнодорожным полотном возникают трудности присоединения головки к сливному прибору цистер- ны. Очень часто от цистерны приходится предварительно отсоединять два звена наружной лестницы, крепящиеся на болтах. Лестницы, не имеющие болтовых соединений, скручиваются и повреждаются. В результате этого значительно увеличивается время подготовительных операций и возможны повреждения цистерн.

К недостаткам самотечного открытого варианта слива следует отне- сти интенсивное испарение продукта из приемного лотка. В этом отноше- нии герметичный слив более совершенен, но использование на эстакадах приборов типа АСН-7 или АСН-7Б требует применения отсасывающего насоса, нормальная работа которого возможна только при наличии в цис- терне жидкой фазы, что затрудняет размыв осадка жидким теплоносите- лем. Время, затрачиваемое на удаление твердой фазы, – основная часть общей продолжительности слива. Оно зависит от высоты L и применяемо- го способа слива.

Внастоящее время при сливе грузов с двухфазной средой для удале- ния твердого осадка применяют различные размывающие устройства (рис. 9.17), некоторые из них часто эксплуатируются на заводах техниче-

96

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ского углерода. Эти устройства разнообразны по своим размерам и конст- руктивному исполнению и отличаются количеством направляющих сопел, поэтому эффект от воздействия размывочных струй на осадок также раз- личен.

Рис. 9.17. Схемы размывочных устройств, применяемых при сливе высоко- вязких продуктов на заводах технического углерода (n – количество сопел)

8. Железнодорожные сливоналивные эстакады

Конструкция эстакад и сливоналивных устройств должна обеспечи- вать техническую возможность слива и налива легковоспламеняющихся горючих жидкостей и сжиженных углеводородных газов в ж.-д. цистерны всех типов, пригодные для перевозки данного продукта в соответствии с действующим каталогом подвижного ж.-д. состава МПС.

Основной технологической характеристикой ж.-д. эстакады является объем единовременной сливоналивной операции, т.е. максимальное коли- чество продуктов, сливаемое или наливаемое в один маршрут.

Объем единовременной сливоналивной операции не должен превы- шать установленной весовой нормы ж.-д. маршрута.

Максимальные размеры маршрутов на железных дорогах различны и устанавливаются в каждом конкретном случае Управлением соответст- вующей железной дороги.

97

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

При поступлении сырья на предприятие в одиночных ж.-д. цистернах объем единовременной сливной операции согласовывается с местным от- делением железной дороги и поставщиком сырья.

Ж.-д. эстакады могут быть односторонними (с размещением сливо- наливных устройств с одной стороны пути) и двухсторонними (эстакада размещается между двумя ж.-д. путями).

Эстакады для налива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей должны оснащаться выпускаемыми промышленностью ограничителями налива, обеспечивающими автоматическое прекращение налива цистерн по мере их заполнения. Отсутствие таких ограничителей допускается при наливе герметичных ж.-д. цистерн.

При проектировании двухсторонней эстакады и определении ее су- точной загрузки следует исходить из запрещения маневров ж.-д. составов при сливе-наливе на одном пути до окончания всех сливоналивных опера- ций на другом.

Для нефтепродуктов, транспортируемых под давлением, должна предусматриваться эстакада осмотра и подготовки цистерн под налив, на которой производится проверка исправности и герметичности предохрани- телей, сливоналивной и контрольной арматуры, наличия остаточных явле- ний и неиспаряющихся остатков в цистерне.

8.1.Правила обустройства сливоналивных эстакад

Всостав каждого сливоналивного устройства для легковоспламе- няющихся жидкостей, транспортируемых под давлением, должны входить:

∙трубопровод жидкого продукта (жидкой фазы);

∙газоуравнительная линия (трубопровод паровой фазы);

∙линия сброса на факел.

Подключение всех трубопроводов к соответствующим коллекторам эстакад осуществляется через запорную арматуру.

Для обеспечения избыточного давления в цистерне до 0,07 МПа (0,7 кгс/см2) после слива продукта на эстакадах, эксплуатируемых под дав- лением, следует предусматривать дополнительно в составе каждого слив- ного устройства трубопровод инертного газа (азота) с установкой на нем запорной арматуры и обратного клапана.

Подвод инертного газа или пара к трубопроводам для продувки или пропарки необходимо производить с помощью съемных участков трубо- проводов или гибких шлангов с установкой запорной арматуры с обеих сторон съемного участка.

98

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

По окончании продувки эти участки трубопроводов или шланги должны быть сняты, а на запорной арматуре установлены заглушки.

Сливоналивные эстакады для легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, за исключением нефти, мазута, битума, гудрона и масел, могут быть общими.

На эстакадах для нефти допускается слив и налив мазута. Для слива неисправных цистерн, как правило, следует предусматривать отдельно расположенные стоянки или эстакады с верхним и нижним сливом и, при необходимости, с коллекторами для сливаемых продуктов. В обоснован- ных случаях разрешается стоянка для неисправных цистерн, предусмот- ренная непосредственно на сливоналивных эстакадах при выполнении требований настоящих указаний.

Коллекторы должны иметь приспособления для освобождения про- дуктов.

Диаметр коллектора налива выбирается из условия обеспечения пре- вышения суммарного сечения всех наливных устройств при одновремен- ном включении над сечением коллектора.

Коллекторы, как правило, следует располагать на строительных кон- струкциях эстакады. Допускается прокладка коллекторов на собственных строительных конструкциях.

Коллекторы и трубопроводы наливных и сливных эстакад должны иметь компенсацию от температурных деформаций.

На трубопроводах, по которым поступают на эстакаду для налива и отводятся из нее при сливе легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, должны быть установлены на случай аварии на расстоянии 20 – 50 м от сливоналивных эстакад задвижки с дистанционным управлением со щита операторной и непосредственно со сливоналивной эстакады.

Данную арматуру следует размещать в местах, удобных дли управ- ления и обслуживания.

Управление указанными электрозадвижками должно располагаться на нулевых отметках в местах размещения эвакуационных лестниц.

Все паропроводы и конденсатопроводы, прокладываемые на эстака- дах, теплоизолируются несгораемыми материалами.

Прокладка паропроводов и конденсатопроводов должна осуществ- ляться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуата- ции трубопроводов пара и горячей воды» в СНиП П-36-73.

Технологический шаг между наливными устройствами должен при- ниматься в зависимости от конструкции этих устройств и обеспечивать на- лив продуктов в смешанный железнодорожный состав по всему фронту.

99

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Для эстакад следует применять бесшланговые наливные и сливные устройства.

Для этих целей, как правило, должны применяться установки в виде системы шарнирно сочлененных труб и телескопических устройств.

Нижнее звено наливного устройства должно быть предусмотрено из металла, исключающего искрообразование при ударах.

Для верхнего слива, вакуумного слива и слива неисправных цистерн разрешается использование резинотканевых рукавов.

Наливные устройства должны иметь такую длину, чтобы расстояние конца наливного устройства до нижней образующей цистерны не превы- шало 200 мм.

Гибкие рукава (шланги) могут иметь специальные приспособления присоединения к штуцерам цистерны и трубопроводам из искрящегося ма- териала.

Несущие конструкции эстакад, лотки должны быть выполнены из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 2 ч – для ко- лонн, 1 ч – для балок и рогалей или из типовых сборных железобетонных инструкций. При необходимости и соответствующем обосновании допус- кается проектирование несущих конструкций из металла.

При этом необходимо предусматривать защиту металлических инст- рукций от воздействия высоких температур до указанного предела нестой- кости.

Рабочие настилы следует выполнять из проточно-вытяжного листа или полосовой стали, поставленной на ребро, без огнезащиты.

Эстакады должны иметь лестницы из несгораемых материалов в тор- цах, а также по длине эстакад на расстоянии не более 100 м друг от друга. Ширина лестницы должна быть не менее 0,7 м, угол наклона – не более

45°.

Шаг несущих конструкций (колонн) эстакад должен быть равен 6,0 м. В отдельных случаях, при соответствующем обосновании, допускается увеличение шага конструкций до 12 м.

Территория должна иметь твердое водонепроницаемое покрытие в зоне железнодорожных путей.

Твердое покрытие должно выполняться из бетона и под железнодо- рожными путями:

∙в основании – железобетонные плиты;

∙по верху плит – деревянные (допускаются также железобетон- ные) шпалы, к которым крепятся рельсы. Для закрепления шпал между ними укладывается слой бетона толщиной 100 мм на всю длину шпал. Га-

100