ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ОСТАТКОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к оборудованию для чистки и предотвращения загрязнений резервуаров, более конкретно, к лабораторной установке для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов и может найти применение в нефтяной и связанных с ней отраслях промышленности.
Для надежной работы промышленного оборудования, транспорта и сельскохозяйственной техники важное значение имеет сохранение качества нефтепродуктов в процессе их поставки и применения. Основным показателем качества нефтепродуктов, таких как нефть, дизельное топливо, бензин, мазут и различные нефтяные масла является степень их загрязненности, оказывающая определяющее влияние на надежность многочисленных двигателей внутреннего сгорания и их топливной аппаратуры, смазываемых узлов и агрегатов машинотракторного парка.
Источниками загрязнений нефтепродуктов являются остаточные органические и неорганические вещества, оседающие в складских резервуарах и транспортных емкостях или образующихся вследствие коррозии их стенок. При этом происходит загрязнение очередных партий нефтепродуктов, заливаемых в тот же резервуар. В связи с этим при эксплуатации резервуаров, железнодорожных и автомобильных цистерн, а также нефтеналивных судов предусматривается такая обязательная технологическая операция, как очистка емкостей для хранения и транспортирования нефтепродуктов. Очистка резервуаров производится в установленные сроки при техническом обслуживании, при заливе в них других видов нефтепродуктов и перед проведением ремонтных работ. Периодическая очистка резервуаров существенно повышает чистоту хранимых и транспортируемых нефтепродуктов, при этом удаляемые остатки и загрязнения могут вступать во взаимодействие с элементами очистных устройств и забивать сопла, подающие моющие средства, что существенно затрудняет процесс очистки резервуаров.
Первоначально для удаления из резервуаров нефтеостатков после очистки использовались самовсасывающие динамические или различные поршневые насосы. При этом содержащиеся в нефтеостатках твердые частицы загрязнений отрицательно воздействуют на агрегаты системы очистки и на рабочие органы насосов, что способствует выводу их из строя (см., например, патенты РФ №2357811, №2160641).
По указанным причинам совершенствование процессов удаления отложений в резервуарах и обеспечение чистоты нефтепродуктов в сельскохозяйственном производстве, нефтяной, транспортной и химической промышленности является серьезной научно-технической проблемой. Важную роль в решении указанных задач играет создание эффективных установок для очистки внутренней поверхности резервуаров от остатков нефтепродуктов, а также испытательных стендов и лабораторных установок для исследования процессов удаления остаточных загрязнений из резевуаров различной геометрии.
Известно устройство для реализации способа отмывки железнодорожных цистерн от нефтепродуктов, содержащее средства для гидродинамической очистки резервуара моющим раствором и вывода остаточных загрязнений (см. патент РФ №2220013, МПК В08В 9/093, опублик. 27.12.2003).
Особенностью известного устройства является то, что оно содержит закрепленный на верхней горловине цистерны приемник загрязнений, установленный внутри отмываемой цистерны, соединенный через откачивающий насос с емкостью для сбора загрязнений, а также заборное приспособление для удаления из цистерны отстоявшегося моющего раствора, содержащее откачивающий насос, соединенный трубопроводом с емкостью для хранения моющего раствора, разделитель, выполненный в виде емкости с объемом, равным объему дозы моющего раствора для чистовой обработки, снабженный входными патрубками, один из которых соединен с нагнетающей магистралью насоса моющей машинки, а другой - с трубопроводом откачивающего насоса заборного приспособления моющего раствора, и выходными патрубками, один из которых расположен в нижней части разделителя, снабжен запорным вентилем и соединен с емкостью для хранения моющего раствора, а также сливным патрубком, установленным на верхней границе дозированного объема, снабженным запорным вентилем и соединенным с емкостью для сбора загрязнений.
К недостаткам известного технического решения следует отнести сравнительно сложную технологию двухэтапной струйной обработки отмываемой цистерны, включающей черновую обработку, начиная с нижних внутренних поверхностей цистерны, наполнения цистерны образовавшейся эмульсией на глубину не менее минимального уровня расслоения раствора и загрязнений, отстаивания образовавшейся эмульсии и удаления слоев с высокой концентрацией загрязнений с последующей чистовой и повторной обработкой цистерны моющим раствором.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является лабораторная установка для определения параметров очистки внутренней поверхности резервуаров от нефтепродуктов, содержащая средства для подачи в резервуар моющего раствора и вывода остаточных загрязнений (см. свид. на полезную модель №20735, МПК В08В 9/08, опублик. 27.11.2001, бюл. №33).
Известная лабораторная установка предназначена для определения моющей способности раствора для очистки резервуаров от нефтепродуктов, но может использоваться также для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов. Особенностью известной лабораторной установки является то, что она включает вертикальный цилиндрический корпус с теплоизоляционным покрытием и съемной крышкой, в котором по его оси установлена приводная мешалка, а на равном расстоянии от мешалки и стенки корпуса на подвесках, закрепленных в крышке, установлены образцы с имитатором загрязнений, при этом в верхней части корпус снабжен входным, в нижней - выходным патрубками, соединенными гибкими шлангами с термостатом для подвода и отвода нагретого моющего раствора и его циркуляции.
К недостаткам известной лабораторной установки следует отнести сравнительно малую степень приближения используемого процесса очистки к реальным условиям, возникающим, в том числе, при исследовании параметров процесса вакуумной очистки горизонтальных резервуаров от остатков нефтепродуктов переменного состава и меняющейся площади зеркала нефтеотходов.
Решаемой задачей полезной модели является создание удобной в эксплуатации и сравнительно простой в реализации универсальной лабораторной установки для исследования характеристик и основных параметров процессов очистки горизонтальных резервуаров от остатков нефтепродуктов.
Техническим результатом полезной модели является устранение указанных недостатков известных технических решений и повышение эффективности лабораторной установки для исследовании процесса вакуумной очистки горизонтальных нефтеналивных резервуаров от остатков нефтепродуктов в условиях изменяемой площади зеркала нефтеотходов. Дополнительным результатом является повышение точности измерения расхода при удалении нефтеотходов переменного состава при различной температуре.
Указанный технический результат достигается тем, что в лабораторной установке для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов, содержащей средства для подачи в резервуар моющего раствора и вывода остаточных загрязнений, согласно полезной модели, резервуар выполнен в виде горизонтально расположенной тарированной емкости, соединенной перепускными трубопроводами с выходным патрубком вспомогательной емкости для приготовления имитатора остатков нефтепродуктов и с входным патрубком вертикально установленной герметичной тарированной сборной емкости, соединенной трубопроводом с входом вакуумного насоса, а средства для определения параметров процесса удаления остатков нефтепродуктов включают датчики с узлами индикации результатов измерений температуры, давления и уровня остатков нефтепродуктов в тарированной емкости резервуара и тарированной сборной емкости.
Кроме того, лабораторная установка может содержать блок управления, входы которого соединены с электрическими выходами датчиков температуры, давления и уровня остатков нефтепродуктов в тарированных емкостях, выходы блока управления соединены с приводом вакуумного насоса и с управляющими входами регулируемых вентилей на линиях перепускных и вакуумного трубопроводов, причем датчики уровня остатков нефтепродуктов могут быть выполнены емкостными и смонтированы на вертикальной штанге, погружной в каждую из тарированных емкостей.
Такое выполнение полезной модели позволяет устранить недостатки известных технических решений и, при сравнительно малых затратах, обеспечить простату и удобство эксплуатации лабораторной установки, повысить эффективность исследования процесса очистки от остатков нефтепродуктов методом вакуумирования горизонтальных нефтеналивных резервуаров различных размеров и сечений с особенностями геометрии внутренней поверхности при изменяемой площади зеркала нефтеотходов, а также повысить точность измерения расхода нефтеотходов переменного состава при различных температурах.
На фиг.1 представлена блок-схема лабораторной установки для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов.
Лабораторная установка содержит макет исследуемого резервуара 1, выполненный в виде горизонтально расположенной тарированной цилиндрической емкости. Резервуар 1 соединен перепускными трубопроводами 2, 3 с выходным патрубком вспомогательной емкости 4 для приготовления имитатора остатков нефтепродуктов и с входным патрубком вертикально установленной тарированной сборной емкости 5, выполненой с возможностью герметизации и вакуумирования через трубопровод 6, соединенный с вакуумноым насосом 7. Средства для определения параметров процесса удаления остатков нефтепродуктов включают датчики 8, 9, 10, 11 температуры и уровня остатков нефтепродуктов в тарированных емкостях резервуара 1 и сборной емкости 5 с соответствующими узлами индикации (не показаны). Датчики 10, 11 уровня остатков нефтепродуктов выполнены емкостными и смонтированы на вертикальных штангах 12, 13, погруженных в емкости 1, 5. Сборная емкость 5 и вакуумный насос 7 снабжены мановакууметрами 14, 15. Вспомогательная емкость 4 для приготовления имитатора остатков нефтепродуктов оборудована мешалкой 16, уровнемером 17 и датчиком температуры 18. Автоматизированная лабораторная установка также содержит блок 19 управления, входы которого соединены с электрическими выходами мановакууметров 12, 13 и указанных датчиков 8, 9, 10, 11 температуры и уровня остатков нефтепродуктов в тарированных емкостях 1, 5. При этом выходы блока 19 управления соединены с управляемым приводом вакуумного насоса 7 и с управляющими входами регулируемых вентилей 20, 21, 22 на линиях перепускных и вакуумного трубопроводов 2, 3, 6.
Исследования проводились на лабораторной установке, включающей тарированную емкость резервуара 1 с нефтеостатками вместимостью 20 л, емкость сборника 5 нефтеостатков вместимостью 25 л, вакуумный насос типа В2Т и стандартные трубопроводную арматуру, вентили и контрольно-измерительную аппаратуру. В качестве рабочей жидкости сначала использовались вода, дизельное топливо и моторное масло, а впоследствии - имитатор остатков нефтепродуктов, состоящий из следующих ингредиентов: раствор моющего средства, котельное топливо, дизельное топливо, песок кварцевый и оксид железа.
Лабораторная установка для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов функционирует следующим образом.
Первоначально оператор независимо или с помощью блока 19 управления обеспечивает заполнение вспомогательной емкости 4 лабораторной установки заданным количеством ингредиентов при заданной температуре и их перемешивание мешалкой 16 для образования однородной жидкости в виде имитатора остатков нефтепродуктов необходимого состава. Через перепускной трубопровод 2 при открытых вентилях 21, 20 заполняется емкость тарированного резервуара 1 до заданного уровня. После этого закрываются вентили 21, 20 и при открытом вентиле 22 включается вакуумный насос 7 для откачки воздуха из герметичной сборной емкости 5 до давлений, необходимых для вакуумного отбора остатков нефтепродуктов. Затем открывается вентиль 20 и откачиваются остатки нефтепродуктов из резервуара 1 в сборную емкость 5. В процессе откачки показания датчиков 8, 9, 10, 11 температуры, уровня остатков нефтепродуктов в тарированных емкостях 1, 5 и мановакууметров 12, 13 фиксируются в памяти блока 19, а также отмечается текущее состояние регулируемых вентилей 20, 21, 22 на линиях перепускных и вакуумного трубопроводов 2, 3, 6.
Блок 19 управления обеспечивает получение, усиление и оцифровку полезных сигналов от аналоговых датчиков 8, 9, 10, 11 температуры, уровня остатков нефтепродуктов в тарированных емкостях 1, 5 и мановакууметров 12, 13 для выработки сигналов управления приводом вакуумного насоса 7 и регулируемыми вентилями 20, 21, 22 на линиях перепускных и вакуумного трубопроводов 2, 3, 6. Блок 19 через цепи управления подачей, перемешиванием и нагревом ингредиентов также может обеспечивать подготовку во вспомогательной емкости 4 требуемого количества имитатора остатков нефтепродуктов необходимого состава. На индикаторной панели блока 19 управления в реальном масштабе времени могут отображаться показания датчиков 8, 9, 10, 11 в процессе очистки резервуара 1 от остатков нефтепродуктов.
Программное устройство блока 19 управления (не показано) обеспечивает указанную временную последовательность функционирования агрегатов и узлов лабораторной установки, а также фиксацию в программном устройстве блока 19 посекундных показаний датчиков во времени для последующего графического отображения хода процесса очистки резервуара 1 от остатков нефтепродуктов. Повторные исследования очистки для других видов тарированных резервуаров 1 при ином составе имитаторов остатков нефтепродуктов обеспечивают получение ценной дополнительной информации. Полученную в результате ряда опытов информацию о процессе очистки макетных образцов резервуаров в последующем можно использовать для прогнозирования хода вакуумной очистки от остатков нефтепродуктов конкретных видов горизонтальных резервуаров большой вместимости, обладающих особенностями геометрии внутренней поверхности.
Предложенная лабораторная установка для исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов разработана с учетом рекомендаций автора на экспериментальной базе в МГАУ им. В.П.Горячкина. Данное техническое решение дополняет и развивает возможности известных лабораторных установок по исследованию процессов очистки резервуаров для хранения и транспортировки нефтепродуктов в нефтяной, транспортной, химической и других областях промышленности. Характерой особенностью предложенной лабораторной установки является возможность автоматизации исследований такого рода. В МГАУ им. В.П.Горячкина были проведены указанные исследования процессов очистки горизонтальных резервуаров на модельных образцах с особенностями внутренней геометрии и различными видами остатков нефтепродуктов.