УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ И ОПОРОЖНЕНИЯ РЕЗЕРВУАРА НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ
DEVICE TO FILL AND DRAIN RESERVOIR WITH OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности, а именно к устройству для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами, предназначенного для подготовки и хранения нефти и нефтепродуктов.
Известно устройство для наполнения и опорожнения резервуара, включающее распределитель потока жидкого нефтепродукта и изогнутый трубопровод для подвода и отвода жидких нефтепродуктов, имеющий вертикальный участок для соединения с распределителем, выполненным в виде двух соосно размещенных под углом к потоку жидкого нефтепродукта наружной и внутренней конических направляющих потока жидкого нефтепродукта, соединенных между собой с использованием соединительных элементов, при этом внутренняя коническая направляющая потока жидкого нефтепродукта снабжена отражательным диском (см. патент РФ №2053196, МПК 7 B65D 5/00, 1996 г.).
Однако известное устройство при своем использовании имеет следующие недостатки:
- не обеспечивает снижения испарения нефти и нефтепродуктов при наполнении и опорожнении резервуара для их хранения,
- не позволяет надежно обеспечить создание верхней границы турбулентной плоской затопленной струи не выше горизонтального уровня жидкости в резервуаре,
- не обеспечивает во время операции наполнения резервуара незначительное, плавное и без всплесков волнение поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов,
- не предотвращает активацию массообменных процессов, приводящих к потерям легких углеводородных фракций,
- не предотвращает образования воронки на поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов при их скоростном сливе,
- недостаточно обеспечивает создание не рассеивающейся струи наполнения и опорожнения резервуара при использовании продукта с небольшой вязкостью, например бензина.
Задачей изобретения является создание устройства для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами.
Техническим результатом является значительное снижение испарения нефти и нефтепродуктов при наполнении и опорожнении резервуара для их хранения, надежное обеспечение верхней границы турбулентной плоской затопленной струи не выше горизонтального уровня жидкости в резервуаре, обеспечение незначительного, плавного и без всплесков волнения поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов, что сократит активацию массообменных процессов, приводящих к потерям легких углеводородных фракций. Кроме того, техническим результатом от использования предложенного устройства является предотвращение образования воронки на поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов при их скоростном сливе, а также надежное обеспечение не рассеивающейся струи наполнения и опорожнения резервуара при использовании продукта с небольшой вязкостью, например бензина.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложено устройство для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами, включающее распределитель потока жидкого нефтепродукта и изогнутый трубопровод для подвода и отвода жидких нефтепродуктов, имеющий вертикальный участок для соединения с распределителем, выполненным в виде двух соосно размещенных под углом к потоку жидкого нефтепродукта наружной и внутренней конических направляющих потока жидкого нефтепродукта, соединенных между собой с использованием соединительных элементов, при этом наружная и внутренняя конические направляющие потока жидкого нефтепродукта выполнены расходящимися с образованием диффузорного кольцевого канала истечения жидкого нефтепродукта, при этом угол α при вершине наружной конической направляющей потока жидкого нефтепродукта выбран от 148° до 154°, а угол β при вершине внутренней конической направляющей потока жидкого нефтепродукта выбран от 138° до 142°, место стыковки изогнутого трубопровода и внешнего конического направляющего потока жидкого нефтепродукта выполнено скругленным, угол γ формирования потока жидкого нефтепродукта выбран от 29° до 35°, соединительные элементы наружной и внутренней конических направляющих потока жидкого нефтепродукта выполнены с профилем направляющих лопаток с обеспечением ламинарного течения потока жидкого нефтепродукта, а при этом место стыковки внутренней конической направляющей с отражательным диском выполнено скругленным. При этом количество соединительных элементов между наружной и внутренней коническими направляющими потока жидкого нефтепродукта выбрано от 4 до 12. При этом на отражательном диске устройства дополнительно выполнена перфорация в виде двух концентрических рядов расположенных в шахматном порядке раззенкованных с двух сторон диска отверстий диаметром от 8 до 12 мм. При этом все элементы трубопровода и распределителя потока жидкого нефтепродукта выполнены из коррозионно-стойкой в жидком нефтепродукте стали или из высокопрочного полимерного композиционного материала. При этом нижний край распределителя потока жидкого нефтепродукта расположен на расстоянии от дна резервуара на высоте от 0,06 до 0,08 от высоты наполнения резервуара.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенное устройство для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами, отличительными являются:
- выполнение наружной и внутренней конических направляющих потока жидкого нефтепродукта расходящимися с образованием диффузорного кольцевого канала истечения жидкого нефтепродукта,
- выбор угла α при вершине наружной конической направляющей потока жидкого нефтепродукта от 148° до 154°,
- выбор угла β при вершине внутренней конической направляющей потока жидкого нефтепродукта от 138° до 142°,
- выполнение места стыковки изогнутого трубопровода и внешнего конического направляющего потока жидкого нефтепродукта скругленным,
- выбор угла γ формирования потока жидкого нефтепродукта от 29° до 35°,
- выполнение соединительных элементов наружной и внутренней конических направляющих потока жидкого нефтепродукта с профилем направляющих лопаток с обеспечением ламинарного течения потока жидкого нефтепродукта,
- выполнение места стыковки внутренней конической направляющей с отражательным диском скругленным,
- выбор количества соединительных элементов между наружной и внутренней коническими направляющими потока жидкого нефтепродукта от 4 до 12 штук.
- дополнительное выполнение на отражательном диске устройства перфорации в виде двух концентрических рядов расположенных в шахматном порядке раззенкованных с двух сторон диска отверстий диаметром от 8 до 12 мм,
- выполнение всех элементов трубопровода и распределителя потока жидкого нефтепродукта из коррозионно-стойкой в жидком нефтепродукте стали или из высокопрочного полимерного композиционного материала,
- расположение нижнего края распределителя потока жидкого нефтепродукта на расстоянии от дна резервуара на высоте от 0,06 до 0,08 от высоты наполнения резервуара.
Экспериментальные исследования на моделях и практика эксплуатации предложенного устройства для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами показали его высокую эффективность. С использованием всех существенных признаков предложенного устройства для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами достигнуто значительное снижение испарения нефти и нефтепродуктов при наполнении и опорожнении резервуара для их хранения, достигнуто надежное обеспечение верхней границы турбулентной плоской затопленной струи не выше горизонтального уровня жидкости в резервуаре, обеспечено незначительное, плавное и без всплесков волнение поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов, что значительно сократило активацию массообменных процессов, что привело к значительному снижению потерь легких углеводородных фракций. Кроме того, предотвращено образование воронки на поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов при их скоростном сливе, а также достигнуто надежное обеспечение создания не рассеивающейся струи наполнения и опорожнения резервуара при использовании продукта с небольшой вязкостью, например бензина.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез устройства для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - вид устройства сверху - вариант с выполненными на отражательном диске двумя концентрическими рядами расположенных в шахматном порядке раззенкованных отверстий.
Устройство для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами состоит из распределителя потока жидкого нефтепродукта и изогнутого трубопровода 1 для подвода и отвода жидких нефтепродуктов. Распределитель потока жидкого нефтепродукта выполнен в виде двух соосно размещенных под углом к потоку жидкого нефтепродукта наружной 2 и внутренней 3 конических направляющих потока жидкого нефтепродукта, соединенных между собой с использованием соединительных элементов 4, которые выполнены с профилем направляющих лопаток для обеспечения ламинарного течения потока жидкого нефтепродукта. Количество соединительных элементов 4 между наружной 2 и внутренней 3 коническими направляющими потока жидкого нефтепродукта выбрано от 4 до 12. Внутренняя коническая направляющая 3 потока жидкого нефтепродукта снабжена отражательным диском 5, при этом место стыковки внутренней конической направляющей 3 с отражательным диском 5 выполнено скругленным. Наружная 2 и внутренняя 3 конические направляющие потока жидкого нефтепродукта выполнены расходящимися с образованием диффузорного кольцевого канала истечения жидкого нефтепродукта. Угол α при вершине наружной конической направляющей 2 потока жидкого нефтепродукта выбран от 148° до 154°. Угол β при вершине внутренней конической направляющей 3 потока жидкого нефтепродукта выбран от 138° до 142°. Место стыковки 6 изогнутого трубопровода 1 и внешнего 2 конического направляющего потока жидкого нефтепродукта выполнено скругленным. Угол γ формирования потока жидкого нефтепродукта предпочтительно выбран от 29° до 35°. На отражательном диске 5 устройства в одном из вариантов дополнительно выполнена перфорация в виде двух концентрических рядов расположенных в шахматном порядке раззенкованных с двух сторон диска отверстий 7 диаметром от 8 до 12 мм. Все элементы трубопровода и распределителя потока жидкого нефтепродукта выполнены из коррозионно-стойкой в жидком нефтепродукте стали или из высокопрочного полимерного композиционного материала. Нижний край распределителя потока жидкого нефтепродукта расположен на расстоянии от дна резервуара на высоте от 0,06 до 0,08 от высоты наполнения резервуара.
Устройство работает следующим образом. Нефть или нефтепродукты поступает в трубопровод 1 при турбулентном режиме движения, входит в распределитель и равномерно распределяется в радиальных направлениях в толще жидкости резервуара. При движении нефти или нефтепродуктов по расходящемуся диффузорному кольцевому каналу к периферии распределителя по скругленному переходом на отражательный диск 5 скорость жидкости снижается с образованием расходящегося в объеме окружающей жидкости ламинарного потока истечения поступающего жидкого нефтепродукта. При этом конструктивные особенности предложенного устройства обеспечивают оптимальный угол γ формирования потока жидкого нефтепродукта, предпочтительно выбранный от 29° до 35°. Соединительные элементы 4, выполненные в плане с профилем направляющих лопаток, способствуют обеспечению стабилизации потока с образованием ламинарного течения потока жидкого нефтепродукта.
Предложенное устройство для наполнения и опорожнения резервуара нефтью и нефтепродуктами обеспечивает значительное снижение испарения нефти и нефтепродуктов при наполнении и опорожнении резервуара для их хранения, обеспечивает верхнюю границу турбулентной плоской затопленной струи не выше горизонтального уровня жидкости в резервуаре, обеспечивает незначительное, плавное и без всплесков волнение поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов при его заполнении со значительным сокращением активации массообменных процессов, что в свою очередь привело к значительному снижению потерь легких углеводородных фракций. Кроме того, предотвращено образование воронки на поверхности хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов при их скоростном сливе, а также достигнуто надежное создание не рассеивающейся струи наполнения и опорожнения резервуара при использовании продукта с небольшой вязкостью, например бензина.