Обогреватель цистерн
TANK HEATER

Изобретение относится к транспортировке и хранению вязких углеводородов и может быть использовано на объектах нефтехимии, нефтепереработки. Тяжелые фракции углеводородов становятся вязкими при низких температурах, что затрудняет эксплуатацию цистерн, в процессе их разгрузки. Представленный в изобретении обогреватель цистерн обеспечивает подвод тепла к стальной емкости для поднятия температуры, чтобы жидкий мазут можно было удобно сливать, перемещать по трубопроводу.
В настоящее время известно множество способов и устройств, которые обеспечивают прогрев цистерн. В документе [1] предлагается использовать в цистерне дополнительный сосуд, в который будет подаваться пар. Решение потребует больших затрат, как на создание сосуда, так и его постоянную перевозку в конструкции цистерны. Снижается безопасность работ. Для прогрева перевозимых углеводородов известно решение [2], предусматривающее прокладку в цистерне дополнительных труб. Такое решение затратное и трудоемкое. Раскрыта в патенте [3] конструкция котла для разогрева содержимого цистерны. Создание специального котла - это трудоемкое и дорогостоящее решение, также дополнительно потребуется создать и внедрить безопасную технологию выполнения эксплуатационных работ. В документе [4] дается описание устройства нагрева, в конструкции которого используются магниты, а также специально монтируемые пружины, стержни с резьбой. Выполнение эксплуатационных работ потребует больших затрат труда.
В документе [5] предусматривается создание специального теплообменника, в котором нагреваются углеводороды транспортируемые насосами со дна цистерны, где наиболее низкая температура. Затем нагретые углеводороды заливаются обратно в цистерну. Такое решение затратное и трудоемкое, также дополнительно потребуется создать безопасную технологию выполнения эксплуатационных работ.
В качестве прототипа выбрано техническое решение, изложенное в [6], которое предусматривает использование многослойного гибкого покрытия, у которого на внешней стороне имеется теплоизоляция и далее вглубь расположены электронагревательные элементы с диэлектрическим покрытием, затем слой полимерного магнитного вещества. Обеспечивается плотное прилегание к стальной поверхности цистерны слоя полимерного магнитного вещества. Недостатком прототипа является температурная зависимость надежности закрепления многослойного гибкого покрытия на цистерне. Так, большинство эксплуатируемых на железной дороге цистерн имеют подтеки углеводородов на внешней стальной поверхности. Поэтому магнитное вещество, притягиваясь к стальной поверхности, часто будет соприкасаться непосредственно с тонким слоем углеводородов, который станет жидким в процессе нагрева, например, при разгрузке мазута марки 100 на практике цистерну достаточно нагреть до 60 градусов Цельсия. Теплоемкость цистерны большая, поэтому углеводород на стальной поверхности станет жидким и будет течь вниз намного раньше, чем закончиться нагрев емкости, и это приведет к скольжению и падению многослойного гибкого покрытия, что нарушит процесс нагрева. Другим недостатком прототипа является зависимость надежности закрепления многослойного гибкого покрытия на поверхности цистерны от ее магнитных свойств, так как имеется тенденция в промышленности, предусматривающая использование на транспорте цветных металлов, полимеров, композитов, с которыми магниты не взаимодействуют. В представленном изобретении эти недостатки решаются путем создания обогревателя цистерн, в котором, в качестве новизны, имеются продольные гибкие емкости, содержащие солевой раствор способный становится твердым после управляемой экзотермической реакции и жидким после управляемой эндотермической реакции. Продольные гибкие емкости проходят вдоль многослойного гибкого покрытия и встроены в магнитный слой. Представленный обогреватель цистерн работает следующим образом. Многослойное гибкое покрытие размещают на цистерне и запускают в гибких емкостях экзотермическую реакцию, которая завершается за секунды. Температура реакции не превышает 60 градусов по Цельсию, энергии выделяется очень мало, учитывая теплоемкость цистерны, на поверхности которой размещаются гибкие емкости. В гибких емкостях после химической реакции образуется твердое монолитное вещество, и таким образом появляется механический захват поверхности цистерны. Затем включают электрический ток для нагрева цистерны, но следят, чтобы на гибких емкостях температура не превышала 90 градусов Цельсия, чтобы не запустить эндотермическую реакцию в гибких емкостях. По завершении прогрева цистерны усиливают на несколько минут силу нагрева, чтобы температура в гибких емкостях приблизилась к 100 градусам Цельсия, тогда быстро пройдет эндотермическая реакция и твердое вещество перейдет в жидкое состояние. Механический захват поверхности цистерны исчезнет и многослойное гибкое покрытие вновь готово к эксплуатации. Для безопасного проведения работ по снятию многослойного гибкого покрытия потребуется подождать около 5 минут, чтобы соляной раствор быстро остыл на поверхности цистерны. В гибких емкостях могут использоваться различные соляные растворы, например, состав, который приводится в [7], в этом случае запуск экзотермической реакции осуществляется с помощью специальной пружины. В представленном изобретении, в обогревателе цистерн, соляной раствор используется по новому назначению, а именно, для получения твердого вещества, монолита.
Структура многослойного гибкого покрытия представлена на фиг.1, где на внешней стороне теплоизоляция 1 и далее вглубь расположены электронагревательные элементы с диэлектрическим покрытием 2, затем слой магнитного вещества 3, полосы продольных гибких емкостей 4, стенка цистерны 5, подвод электроэнергии 6. Общая эксплуатационная схема обогревателя цистерн представлена на фиг.2, где на цистерне 7 размещается многослойное гибкое покрытие 8. Если поверхность цистерны имеет выступы, то кроме продольных гибких емкостей, могут быть поперечные и наклонные гибкие емкости.
Промышленная применимость изобретения обеспечивается доступными комплектующими элементами, а также понятной технологией изготовления и применения. Эффективность применения будет наиболее значимой в местах с холодным климатом.
Источники информации
1. RU 2749164,
2. RU 2698637,
3. RU 2603210,
4. SU 1807972,
5. RU 2443616,
6. RU 2755551,
7. RU 2149608.