УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
DEVICE FOR PERFECTING PERFORMANCES OF VERTICAL STEEL TANKS

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.