XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Все известные устройства размыва (миксеры, мешалки) можно разделить по принципу действия на две группы. Одни создают интенсивное перемешивание всего объёма нефти, предотвращая образование осадков и обеспечивая гомогенизацию всего объёма жидкости, другие создают длинную затопленную узконаправленную струю, размывающую небольшие площади осадков в месте их соприкосновения со струёй.

Устройства первой группы позволяют получить широкую короткую струю, приводящую в турбулентное движение весь объём нефти и предназначены для предотвращения образования донных отложений в процессе эксплуатации резервуара, но в силу малой длины струи они не эффективны при размыве отложений на всей площади днища. Эти устройства не имеют автоматического привода, поэтому через назначенные промежутки времени (2÷3ч) необходимо вручную переставлять их в другое положение и вновь запускать в работу.

Устройства второй группы, создающие длинную затопленную струю и имеющую малое поперечное сечение и размывающую небольшой участок осадков в направлении её движения. Такая струя в меньшей степени перемешивает весь объём нефти, но если ей придать сканирующее движение по днищу резервуара, то в зону размыва попадает практически вся площадь днища резервуара. Если струе придать медленное (до 6 в час) движение, то меняющий направление поток нефти способен обеспечить интенсивное перемешивание всей массы нефти в резервуаре, т.е. предотвратить дальнейшее образование донных отложений. Эти устройства имеют автоматический привод возвратного углового перемещения вала и могут работать непрерывно в течение нескольких суток, автоматически перемещая затопленную струю по всей поверхности днища резервуара и обеспечивая эффективное перемешивание и размыв донных отложений.

В настоящее время применяют различные комплексы размыва донных отложений серии «Диоген», не уступающие лучшим зарубежным аналогам, такие как «Диоген-700», «Диоген-500». На рисунке 1 представлено данное устройство.

Рисунок 1 – Устройство для размыва донных отложений «Диоген-500/700»

ООО НПО «Сибирский машиностроитель» разработало и выпускает устройство для размыва донных отложений «Тайфун», представленное на рисунке 2. Этими устройствами можно оснащать резервуары ёмкостью от 1000 до 50000м³.

Рисунок 2 – Устройство для размыва донных отложений «Тайфун»

Устройства «Тайфун» обеспечивает быстрый размыв донных отложений, даже накопленных в резервуаре за десятилетия. Конструкция устройства рассчитана на работу в жидкостях с вязкостью до 40 сСт. Устройство создаёт направленную затопленную струю жидкости, циклически перемещающуюся над днищем резервуара за счёт автоматического привода поворота. При стационарном оснащении резервуара устройством «Тайфун» отпадает необходимость в прежних неэффективных и громоздких гидравлических системах размыва осадков. Периодическое включение устройства «Тайфун» в работу (один раз в месяц на 12÷14 часов) предотвратит образование донных отложений на протяжении всего срока службы резервуара. Устройство снабжено защитными устройствами и может работать на открытом воздухе без специальных защитных сооружений.

Мешалки устанавливаются в нижнем поясе резервуара. Вал мешалки располагается параллельно днищу резервуара.

Как показала практика, винтовая мешалка имеет ряд недостатков, а конструкция ее во многом остается несовершенной:

расположение винта мешалки у стенки резервуара приводит к тому, что на диаметрально противоположном участке скорость движения нефти значительно уменьшается;

площадь днища резервуара, на которой взвешивание осадка производится непосредственно турбулентной струей, создаваемой винтом, ограничивается внутренним углом расширения турбулентной струи равным 22 – 25˚;

взвешивание осадка на остальной площади днища производится вторичным течением. Для развития циркуляции, достаточной для взвешивания парафина, требуется промежуток времени в 1 – 3 часа и более;

частицы осадка проникают в толщу нефти и распределяются в ней только за счет мощных вихреобразований, так как в резервуаре нет направленного вертикального движения нефти;

для монтажа мешалок в типовом резервуаре необходимо усилить нижний пояс;

при работе электромеханической мешалки возникают вибрации стенки резервуара, что может привести к разрушению резервуара;

винтовые мешалки требуют затраты электрической энергии.

Также для размыва донных отложений используют струйные гидравлические смесители.

Принцип работы струйного гидравлического смесителя заключается вследующем. Через приемо-раздаточные патрубки нефть или нефтепродукт заполняют емкость на высоту равную 3 м, затем весь поток нефти или нефтепродукта направляют через струйный гидравлический смеситель СГС. На рисунке 3 представлена схема обвязки. Поток закачиваемой нефти или нефтепродукта в смесителе разделяется на три равных потока. Струя, затопленная гидравлическая осесимметричная, которая выходит из центрального и боковых сопел со скоростью 20 м/с, расширяется под углом 22° относительно оси, что позволяет с максимальным эффектом использовать ее скорость и зону действия. Угол распространения струи до 40° достигается за счет коэффициента турбулентности а= 0,4. Два боковых сопла расположены под углом 40° к оси центрального сопла в горизонтальной плоскости, обеспечивая максимальное перекрытие площади днища резервуара. Центральное сопло также является эжектором. Из центрального сопла струя со скоростью 20 м/с входит в конфузор, в него также подсасывается жидкость из резервуара со скоростью 1 м/с. Смесь жидкостей проходит через камеру смешивания и выходит из нее со скоростью 9 м³/с, таким образом и происходит перемешивание нефти и нефтепродуктов в емкости. Эти три струи, выходя из смесителя, срывают донные отложения, а также препятствуют образованию новых. Откачка нефти и нефтепродуктов происходит через приемно-раздаточные патрубки.

1 – приемный патрубок; 2 – задвижка приемного патрубка; 3 – тройник приемного патрубка; 4 – задвижка смесителя; 5 – поворот на 90°в обвязке смесителя; 6 – люк-лаз для установки смесителя; 7 – смеситель СГС; 8 – емкость; 9 – раздаточный патрубок;

10 – задвижка раздаточного патрубка; 11 – отводящий трубопровод;

12 – технологические трубопроводы

Рисунок 3 – Схема обвязки [1]

Инновационное струйное устройство смешения, позволяет провести процесс смешения при заполнении резервуара нефтепродуктом, используя потенциальную энергию потока струи в трубопроводе. Смесители устанавливают внутри резервуаров и подключают их к приемо-раздаточному патрубку. Внешний вид струйного гидравлического смесителя представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Внешний вид струйного гидравлического смесителя

В СГС полностью отсутствуют вращающиеся части, вызывающие вибрацию, нет нагрузки на стенки резервуара. Система не требует подвода электроэнергии, проста в монтаже и обслуживании.

Из числа современных направлений в борьбе с АСПО в емкостях с нефтями и нефтепродуктами можно выделить акустический. Для очистки резервуаров данным способом возможно применять технологию виброструйной магнитной активации жидких сред, т.е. воздействовать на придонный осадок мощными акустическими облучениями, создаваемыми специальной аппаратурой ВЭМА – 0,3. Внешний вид устройства представлен на рисунке 5.

Технология и оборудование виброструйной магнитной активации (ВСМА) заключается в получении механических колебаний с использованием электромагнитизма и может быть использовано в различных технологических процессах для обработки (активации) жидкостей и растворов путем виброструйного магнитного воздействия, сопровождаемого изменением свойств жидкостей и растворов. [2]. После завершения этого процесса можно осуществить откачку нефти для дальнейшей переработки. Преимущество данного способа заключается в низкой энергоемкости, малогабаритности установки, мобильности и высокой эффективности в работе. Регулирование параметров электрической сети питания устройства ВСМА позволяет изменять уровень физического воздействия в широких пределах.

Рисунок 5 – Вибратор Электромагнитный ВЭМА-0,3

В настоящее время в резервуарах типа РВС применяется система размыва донных отложений типа СПВК (сопло погружное веерное кольцевое) [3].

Она предназначена для размыва уплотненного и предотвращения накопления рыхлого парафинового осадка на днищах нефтяных резервуаров в процессе их эксплуатации.

Система СПВК – стационарное изделие, смонтированное в резервуаре, состоит из группы гидромеханических размывающих устройств с автоматически меняющейся высотой щели погруженных веерных кольцевых сопел, определенным образом размещенных на днище резервуара, обвязывающих их трубопроводов, трубопроводной арматуры. На рисунке 6 представлен внешний вид размывочной головки системы СПВК.

Рисунок 6 – Внешний вид размывочной головки системы СПВК

Система осуществляет размыв и предотвращение накопления парафинового осадка за счет кинетической энергии нефти, подаваемой в резервуар через систему насосным агрегатом [3]. Нефть, выходя из размывающих устройств – погруженных веерных сопел в виде веерных затопленных струй, распространяется по днищу, смывает донный осадок и переводит его во взвешенное состояние в массе нефти. Взвесь осадка, вовлекаясь в товарную нефть, вместе с ней удаляется из резервуара.

Таким образом, проведенный обзор показывает, что очистка резервуара довольно трудоемкий процесс, сопровождается выводом резервуара из эксплуатации на длительный срок. Для предотвращения накопления донных отложений и увеличения продолжительности эксплуатации резервуара между его зачистками рекомендуется оснащение резервуара стационарно установленными системами размыва донных осадков.

Из проведенного анализа технологий размыва донных отложений можно сделать вывод, что наиболее эффективным методом уменьшения парафиновых отложений, является их размыв с помощью стационарной системы типа СПВК и установка струйного гидравлического смесителя

Список литературы

Оборудование и конструктивные элементы резервуаров [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://reservoir.ru/katalog/konstruktivnyie-elementyi-rezervuarov (дата обращения 27.11.2019).

Устройство виброструйной магнитной активации жидкостей и растворов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://findpatent.ru/patent/256/2565171.html (дата обращения 27.11.2019).

Чурикова Л. А. Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных остатков / Л. А. Чурикова, Е. А. Конашева, А. Т. Утегалиев // Технические науки в России и за рубежом: материалы V Mеждунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2016 г.). — М.: Буки-Веди, 2016. — iv, 86 с.

Код для цитирования: Скопировать