УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЫВА НЕФТЕШЛАМОВ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В РЕЗЕРВУАРЕ С НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Полезная модель относится к устройствам для размыва нефтешламов и донных отложений, образующихся на дне резервуаров вертикальных стальных (далее резервуар) с нефтью или нефтепродуктами, а также для перемешивания нефти и нефтепродуктов с целью предотвращения образования отложений и может быть использовано в нефтяной промышленности и в системе транспортировки нефти и нефтепродуктов. Нефтешламы и донные отложения необходимо удалять или предотвращать их образование для того, чтобы не уменьшалась полезная емкость резервуара и сохранялись постоянные физико-химические свойства перекачиваемого продукта независимо от времени нахождения нефти в резервуаре.
Устройствами для перемешивания нефти и нефтепродуктов в резервуарах являются различные мешалки или миксеры, которые устанавливаются в резервуары через люки в 1 поясе.
Известно устройство для размыва донных отложений типа «Диоген» которое нашло широкое применение в системе транспорта нефти и нефтепродуктов [Трубопроводный транспорт нефти» под ред. С.М.Вайнштока, учебник для ВУЗов: 2 т., 2-е изд., М; ООО «Недра-Бизнес-центр» 2006 г. - 621 с. (с.394)], содержащее смесительный элемент, вал, один конец которого соединен со смесительным элементом, а другой с приводом, элементы опоры и уплотнения вала и уплотняющих элементов между устройством и стенкой резервуара.
Наиболее близким по сущности технического решения заявляемого объекта промышленной собственности является «Устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью и нефтепродуктами», патент Ru 2220766 С1 от 10.01.2004 г., содержащий опорный корпус с элементом присоединения устройства к стенке резервуара, вал, один конец которого соединен с двигателем, а другой, с закрепленным на нем смесительным элементом, проходит в резервуар, элементы опоры и уплотнения вала относительно опорного корпуса, герметизирующую часть между опорным корпусом и полостью резервуара с возможностью автоматического, циклического углового поворота вала в горизонтальной плоскости и возможностью фиксации в разных положениях вокруг оси вала.
Недостатком известных устройств являются наличие в резервуарах донных отложений и нефтешламов, которые уменьшают полезный объем резервуара, засоряют приемораздаточные устройства, предназначенные для откачки нефти и нефтепродуктов из резервуара, изменяют физико-химические свойства перекачиваемого продукта в зависимости от времени хранения его в резервуаре и создают определенные трудности очистки днища резервуаров при проведении ремонтных работ. Кроме того включение и выключение указанных устройств осуществляют вне зависимости от величины нефтешламов и донных отложений на дне резервуара. Контроль размыва нефтешламов и донных отложений не производят.
Существующие регламенты по размыву донных отложений (РД 153-39.4-078-01 «Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз», РД 39-30-587-81 «Инструкция по эксплуатации системы размыва и предотвращения накопления парафинистого осадка в нефтяных резервуарах») носят рекомендательный характер по времени работы устройств размыва донных отложений и не контролируют уровень нефтешламов и донных отложений на дне резервуара и периодичность включения и выключения устройств размыва в зависимости от физико-химических свойств транспортируемого продукта, что приводит к неоправданным затратам электроэнергии.
Нефть различных месторождений содержит различное количество парафинов, асфальтенов, смол и механических примесей (таблица 1).
При транспортировке нефти различных месторождений по трубопроводу и при хранении в резервуарах происходит осаждение нефтешламов и парафинов с различной скоростью и различным объемом.
Табл.1
Физико-химические свойства нефтей
Нефть
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Вязкость при 20°С, сСт
Температура застывания (после обработки), °С
Давление насыщенных паров при 37,8°С, кПа
Содержание парафина, %
Мухановская
846,2
13,3
-27
139
6,9
Ромашкинская
862,0
14,2
-42
436
5,1
Усинская
836,9
-
3
362
10,8
Ярегская
944,9
786,3 (при 40°С)
-
-
1,4
Учитывая вышесказанное возникает необходимость в разработке устройства, позволяющего осуществлять контроль количества нефтешламов на дне резервуара и автоматически производить включение и выключение устройства размыва нефтешламов и донных отложений в зависимости от их уровня в резервуаре.
1
Данный технический результат достигается тем, что система для размыва нефтешламов и донных отложений содержит резервуар с днищем, на расстоянии h от днища на изоляторах, выполненных, например, в виде металлических стоек, расположена металлическая пластина площадью S, размерами L и L с отверстиями D, соединенная с измерительным генератором ИГ и со смесителем, который в свою очередь соединен с опорным генератором и регистратором. Металлическая пластина S выполняет роль одной из пластин конденсатора, а другой пластиной конденсатора является само днище резервуара, выполненное так же из аналогичного материала, как и пластина. Регистратор связан через устройство памяти с базой данных и подключен к исполнительному устройству, соединенным со смесительным элементом, расположенным в резервуаре, заполненном нефтью или нефтепродуктами.
изм
Теоретически значение электрической емкости конденсатора С рассчитывают следующим образом [«Справочник по элементам радиоэлектронных устройств» под ред. Н.А.Куликовского. М. «Энергия» 1978 г., с.279.]:
изм
C=(S×δ)/h, где
S - площадь пластины (м);
h - расстояние между пластиной 4 и днищем 2 резервуара 1 (м);
δ - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между днищем резервуара и пластиной S.
Устройство для размыва нефтешламов и донных отложений в резервуаре с нефтью и нефтепродуктами, состоит из резервуара 1 с днищем 2 на котором на расстоянии h от днища 2 на изоляторах 3 расположена металлическая пластина 4 размерами L и L1 и площадью S, с отверстиями D 5. Металлическая пластина 4, соединена с измерительным генератором 6, который в свою очередь соединен со смесителем 7, соединенным с опорным генератором 8 и регистратором 9. Металлическая пластина 4, расположенная на днище 2 резервуара 1 на изоляторах 3, выполняет роль одной из пластин конденсатора, а другой пластиной конденсатора является днище 2 резервуара 1. Регистратор 9 связан через устройство памяти 10 с базой данных 11 и подключен к исполнительному устройству 12, которое соединено с смесительным элементом 13, снабженным винтом 14 и расположенным в резервуаре 1, заполненном нефтью или нефтепродуктами.
изм
изм
изм
изм
опор
опор
изм
опор
изм
изм
изм
изм
опор
p
В резервуаре, заполненном нефтью или нефтепродуктами на величину Н, при выпадении осадка в виде нефтешлама или донных отложений различного состава происходит их накопление на днище резервуара (величина которых может быть различна). Осадок может беспрепятственно проникать через отверстия D металлической пластины 4 на днище 2 резервуара 1. Все оборудование устройства находится в рабочем состоянии. Как только нефтешлам или донные отложения заполнят днище резервуара изменяется диэлектрическая проницаемость диэлектрика δ конденсатора, что ведет к изменению электрической емкости конденсатора С, образованной металлической пластиной 4 с отверстиями D 5 и днищем 2 резервуара 1. Смеситель 7, соединенный с измерительным генератором 6, преобразует величину электрической емкости конденсатора С в частоту f, которая вновь поступает в смеситель 7. Далее частоту f сравнивают с частотой опорного генератора 8 f. Разность частот (f-f) передают в регистратор 9, который заносит полученные значения в базу данных 11 через устройство памяти 10. Происходит обработка данных. Если f±f≠0 происходит автоматическое включение исполнительного устройства 12, соединенного со смесительным элементом 13, который расположен в резервуаре, заполненном нефтью и нефтешламом. Смесительный элемент 13 содержит винт поз.14, который начинает совершать вращательные движения, перемешивает и размывает нефтешлам или донные отложения, скопившиеся в резервуаре. Автоматическое перемешивание содержимого резервуара ведет к изменению количества нефтешламов, находящихся между металлической пластиной 4 и днищем 2. Изменение количества нефтешламов до 0 приводит к изменению диэлектрической проницаемости диэлектрика δ и емкости С и, как следствие, изменению частоты f измерительного генератора 6. При f=f сигнал на выходе регистратора 9 равен 0 (f=0), исполнительное устройство 12 автоматически выключается и перемешивание прекращается.
Таким образом, по изменению диэлектрической проницаемости диэлектрика δ, которую постоянно контролирует, предложенная конструкция позволяет в реальном времени контролировать величину осажденного нефтешлама и автоматически осуществлять его перемешивание.