Устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов

Полезная модель относится к средствам плавильной техники, предназначенным для подготовки к использованию в жидком виде фасованных твердых и вязких нефтепродуктов, и может найти применение в химической, нефтехимической и строительной промышленности.
Известна конструкция устройства для хранения нефтепродуктов, включающая по меньшей мере один резервуар для вязких нефтепродуктов с подогревателем, сообщенным посредством параллельных трубопроводов с теплоносителем с узлом подогрева, подогрева представляет собой теплонасосную установку, который снабжен по меньшей мере одним теплообменником, расположенным в узле подогрева перед расширительной камерой (патент РФ №2027650, МПК: B65D 88/74, B65G 69/20, опубл. 27.01.1995г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится возможность затвердевания нефтепродуктов и выпадение в осадок внутри резервуара, что значительно препятствует хранению нефтепродукта высокого качества.
Известно устройство для плавления фасованных нефтепродуктов, которое включает наружный теплоизолированный корпус, блок плавления, накопительную полость для сбора расплавленного нефтепродукта, расположенную ниже блока плавления, а также систему подводящих и отводящих трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры. Блок плавления содержит, по меньшей мере, один модуль плавления, в состав которого входят: приемная камера для размещения, по меньшей мере, одного блока нефтепродукта, промежуточный регистр труб циркуляции теплоносителя, расположенный ниже приемной камеры, и верхний регистр труб циркуляции теплоносителя, расположенный по вертикали между приемной камерой и промежуточным регистром (патент РФ пм № 107503, МПК: E01С 19/08, опубл. 20.08.2011 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность перемешивания в области хранения расплава, что влечет за собой возможность затвердевания и коагуляции нефтепродукта в середине накопительной полости. Это приводит к ухудшению качества готовой продукции и уменьшению производительности.
Известна конструкция устройства для плавления фасованных нефтепродуктов, которая включает наружный теплоизолированный корпус, блок плавления, накопительную полость для сбора расплавленного нефтепродукта, расположенную ниже блока плавления, а также систему подводящих и отводящих трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры. Блок плавления содержит, по меньшей мере, один модуль плавления, в состав которого входят: приемная камера для размещения, по меньшей мере, одного блока нефтепродукта, промежуточный регистр труб циркуляции теплоносителя, расположенный ниже приемной камеры, и верхний регистр труб циркуляции теплоносителя, расположенный по вертикали между приемной камерой и промежуточным регистром, включающее в себя механические и гидравлические средства перемешивания (патент РФ пм №130605, МПК: С10C 3/12, E01C 19/08, опубл. 27.07.2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неэффективный теплообмен между модулем плавления и фасованным нефтепродуктом в виду контакта между ними только по одной плоскости, что, следовательно, уменьшает производительность данного устройства.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является устройство для плавления фасованных твердых и вязких нефтепродуктов, включающее наружный теплоизолированный корпус, накопительную полость для сбора расплавленного нефтепродукта, модуль плавления твердых нефтепродуктов, гидравлическое средство перемешивания, в котором блок плавящих и разогревающих труб представляет собой единое целое, состоящее из игольчатых конусов, установленных на электронагревателях, выполненных в виде усеченных конусов с изолированными полостями, перегородка между модулем плавления и накопительной полостью выполнена в виде равномерно перфорированного конуса, под угол наклона стенок к горизонту α (пм РФ №207211, МПК: H05B 1/00, опубл. 18.10.2021 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится неэффективный теплообмен между игольчатым конусом и фасованным нефтепродуктом из-за того, что игольчатый конус разогревается за счет конических трубчатых электронагревателей и в процессе эксплуатации теряет удельную тепловую мощность в зоне контакта с фасованным нефтепродуктом, что, следовательно, приводит к образованию локальных застойных зон и уменьшению производительности данного устройства в целом.
Техническим результатом предлагаемой конструкции устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что устройство для плавления фасованных твердых и вязких нефтепродуктов, содержащее наружный теплоизолированный корпус, трубчатые нагреватели, патрубки, равномерно перфорированный конус, разделяющий устройство на модуль плавления и накопительную полость, при этом трубчатые нагреватели выполнены в виде полых конусов, оснащенных отводящими трубками и ограничительными решетками, между которыми расположен слой мелкозернистого материала, причем верхние ограничительные решетки выполнены из материала обладающего эффектом памяти, а образованная полыми конусами единая полость снабжена патрубком подвода горячего теплоносителя.
Исполнение блока плавящих и разогревающих труб выполнены в виде полого конуса, в который подается горячий теплоноситель, в качестве которого может использоваться пар или отходящие дымовые газы, позволит увеличить площадь теплообменной поверхности модуля плавления и накопительной полости, что приведет к равномерности прогрева плавящегося нефтепродукта и постоянству поля температур расплавленного нефтепродукт, что в свою очередь позволит избежать застойных зон в модуле плавления, на поверхности блока плавящих и разогревающих труб выполнены в виде полого конуса, и обеспечить равномерное плавления фасованного нефтепродукта по всей высоте, за счет достижения равенства температур по всей площади теплообменной поверхности, что в целом увеличивает производительность.
Использование слоя мелкозернистого материала, находящегося во внутреннем пространстве полых конусов между ограничительными решетками, за счет перехода слоя под воздействием потока горячего теплоносителя в псевдоожиженное состояние, позволяет увеличить коэффициенты теплоотдачи до двух порядков (Н.И. Гельперин, В.Г. Айнштейн, В.Б. Кваша «Основы техники псевдоожижения», М.: «Химия», 1967 г., стр. 298, 302) по сравнению с обогревом поверхностей газом без использования мелкозернистого материала, что, соответственно, во столько же раз повышает интенсивность теплопередачи, а следовательно и производительность в целом.
Исполнение верхних ограничительных решеток из материала, обладающего эффектом памяти, позволит предотвратить забивание данных ограничительных решеток частицами мелкозернистого материала, позволит производить самооочистку, а также нивелировать возможные скачки высоты псевдоожиженного слоя, либо изменение его структуры потока (каналообразование, поршневой режим), что в совокупности увеличит время безостановочной работы аппарата, повысит эффективность теплоотдачи от горячего теплоносителя, а, следовательно, и производительность в целом.
Материалы, обладающие эффектом памяти, известны. Это может быть нержавеющая сталь 12Х18H10T, никель-алюминиевый сплав NuAl (36,8% Al), сплав меди-алюминия и никеля, сплав марганца и никеля, а также титано-никелевый сплав, изменяющие свою форму при температурах от 100ºС до 270ºС (Физические эффекты в машиностроении. Справочник / Под общей редакцией В.А. Лукьянец. – М.: Машиностроение 1993, с.150 – 152.).
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов в разрезе;
на фиг. 2 изображен укрупненный фрагмент А в начальном состоянии;
на фиг. 3 изображен укрупненный фрагмент А в рабочем состоянии.
Устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов состоит из теплоизолированного корпуса 1, люка для загрузки фасованного нефтепродукта 2, трубчатых нагревателей, выполненных в виде полых конусов 3, равномерно перфорированного конуса 4, патрубка 5 подачи расплава в контур циркуляции и возвратного патрубка 6. Через патрубок 5 расплав подается в контур циркуляции, а через возвратный патрубок 6 возвращается в устройство, что вместе с насосом представляет собой гидравлическое средство перемешивания. По направлению движения расплава к насосу расположен патрубок слива готовой продукции 7.
Равномерно перфорированный конус 4 разделяет и служит перегородкой между модулем плавления 8 и накопительной полостью 9.
Полые конусы оснащены отводящими трубками 10, а в образованной полыми конусами 3 единой полости находится слой мелкозернистого материала 11, размещенный между нижними 12 ограничительными решетками, выполненными из того же материала, что и полые конусы 3, и верхними 13 ограничительными решеткам, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, а образованная полыми конусами 3 единая полость снабжена патрубком подвода горячего теплоносителя 14.
Устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов работает следующим образом.
Горячий теплоноситель (например, пар, дымовые газы) по патрубку подвода горячего теплоносителя 14 подается в образованную полыми конусами 3 единую полость, приводя в псевдоожиженное состояние слой мелкозернистого материала 11 расположенного в пространстве между нижней 12 ограничительной решеткой, выполненной из материала полого конуса 3, и верхними 13 ограничительными решетками, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, которые под воздействием температур горячего теплоносителя, за счет мартенситного превращения, переходят в рабочее состояние, принимая изогнутую, обтекаемую форму, тем самым предотвращая забивание поверхности частицами мелкозернистого материала, за счет увеличения общей длины отводящих трубок 10, которое нивелирует неоднородность псевдоожиженного слоя и возможные изменения структуры потока, а также самоочищаться при переходе в первоначальное состояние.
Фасованный нефтепродукт через люк 2 загружается в модуль плавления 8, «накалывается» на разогретые полые конусы 3, и под действием силы тяжести начинает «проседать» на них. Разогретый фасованный нефтепродукт, опустившись до границы раздела, выполненной в виде равномерно перфорированного конуса 4, протекая через его перфорации, поступает в накопительную полость 9. Через патрубок 5 расплав нефтепродукта подается на насос, а через возвратный патрубок 6 возвращается в накопительную полость 9, таким образом происходит гидравлическое перемешивание расплава нефтепродукта.
При необходимости готовый продукт можно слить через патрубок слива готовой продукции 7.
В процессе работы устройства из единой полости горячий теплоноситель выходит по отводящим трубкам 10.
Таким образом, использование устройства для плавления и хранения вязких нефтепродуктов, содержащего наружный теплоизолированный корпус, равномерно перфорированный конус, патрубки, модуль плавления, накопительную полость, трубчатые нагреватели, выполненные в виде полых конусов и оснащенные отводящими трубками, а образованная полыми конусами единая полость содержит в себе слой мелкозернистого материала расположенного между нижними ограничительными решетками и верхними ограничительными решетками, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, и снабжена патрубком подвода горячего теплоносителя, позволяет повысить производительность устройства.