Глава 6

ПОДОГРЕВ НЕФТЕПРОДУКТОВ

§ 1. Основные положения

Многие нефтепродукты при охлаждении теряют текучесть, а некоторые даже переходят в твердое состояние. Значительное возрастание вязкости нефтепродуктов при охлаждении объясняется содержанием высокомолекулярных тяжелых углеводородов.

Затвердевание парафинистых нефтепродуктов происходит в результате кристаллизации парафина.

Подогрев существенно изменяет физико-техническую характеристику нефтепродуктов. В результате подогрева нефтепродукт расширяется, уменьшаются силы внутреннего трения и увеличивается подвижность его.

При подогреве парафинистых нефтей и нефтепродуктов расплавляется парафин; сетка, образованная кристалликами парафина, разрушается, и продукт становится подвижным. Восстановление текучести нефтей и нефтепродуктов является необходимым условием для производства операции налива, слива и перекачки.

Однако значение подогрева не ограничивается этим — он необходим при выполнении следующих операций: деэмульсации нефтей; освобождении нефтей и нефтепродуктов от механических примесей; подготовке нефтетоплива к сжиганию под котлами, в печах и в двигателях внутреннего сгорания; смешении нефтепродуктов; регенерации отработанных масел; зачистке емкостей от отложений и др.

В подогревательных устройствах могут быть применены следующие теплоносители.

Водяной пар — наиболее распространенный, доступный вид теплоносителя. Он обладает сравнительно большим теплосодержанием и высоким коэффициентом теплоотдачи.

Подогрев паром наиболее прост; кроме того, пар легко транспортируется к объекту и не пожароопасен. Подогрев паром происходит примерно при постоянной температуре, поэтому регулирование процесса чрезвычайно простое.

Для повышения эффективности потребления тепловой энергии пар должен использоваться по следующему циклу: из котла он поступает в паровые насосы, где производит механическую работу; выхлопной пар используется в теплообменных устройствах, откуда конденсат после очистки от нефтепродуктов подается обратно в паровой котел.

Следующим по степени распространенности теплоносителем является электрическая энергия.

Однако использование электрической энергии для подогрева ограниченно вследствие пожарной опасности, возникающей при оголении электрогрелки, находящейся под напряжением. Температура проволоки при этом может оказаться выше температуры самовоспламенения нефтепродукта. Помимо этого высокая температура проволоки может вызвать частичное коксование нефтепродукта. По этим соображениям электрический подогрев сравнительно широко применяется лишь при подогреве масел в емкостях.

Электроподогревательные устройства компактны и удобны в эксплуатации.

Применение горячих газов весьма ограниченно вследствие малой теплоемкости и высокой температуры. Практическое применение нашли выхлопные газы двигателей для подогрева автоцистерн.

В процессе теплообмена различают: теплоотдачу — теплообмен между твердой стенкой и обтекающей ее жидкостью, газом; теплопередачу — теплообмен между средами, разделенными некоторой твердой перегородкой; лучистый теплообмен, происходящий вследствие теплового излучения нагретой поверхности.

Практические расчеты по теплообмену производятся по уравнению Ньютона, которое имеет вид: для случая теплоотдачи

(6.1)

для случая теплопередачи

(6.1а)

где q — количество тепла (в Дж), воспринимаемого или отдаваемого поверхностью F (в м³) за время τ (в ч); t_ж и t_ст— температуры жидкости и стенки в °С; t₁ и t₂ - средние температуры греющей и обогреваемой сред в °С; α — коэффициент теплоотдачи в Вт/(м²·°С); к — коэффициент теплопередачи в Вт/(м²·°С).

Величины, обратные α и k, называются термическим сопротивлением а разность температур t₁—t₂ — температурным напором.