Устройство автоцистерны для перевозки нефтепродуктов. Цистерна для перевозки нефти


Автоцистерны для перевозки светлых нефтепродуктов – Основные средства

Наиболее популярными среди цистерн по праву считаются транспортные средства, рассчитанные на перевозку светлых и темных нефтепродуктов. В зависимости от исполнения емкости цистерна может быть постоянного или переменного сечения, а ее поперечный разрез иметь форму круга, овала или так называемого «чемоданного» сечения. Форма цистерны определяет не только ее емкость, но и соответственно габаритные размеры. Последний фактор весьма важен, так как помимо ограничений по ширине и высоте транспортного средства, которые предъявляются к грузовикам и прицепам со стороны правил дорожного движения, существуют также и ограничения, накладываемые таким важным параметром, как устойчивость автомобиля. Так, ряд производителей специальной техники, а именно к такой относятся цистерны для перевозки горючих нефтепродуктов, под установку на шасси массовых дорожных грузовиков с колесной формулой 4х2 и 6х4 изготавливают емкости чемоданного сечения. Их аргументом в пользу таких емкостей называется более низкий центр тяжести транспортного средства при сохранении максимально возможного по нагрузке на шасси объема перевозимой жидкости. Как правило, «чемоданы», монтируемые на шасси дорожных грузовиков, имеют постоянное по всей длине сечение.

Цистерны, представляющие собой емкости овального или круглого сечения, также достаточно часто устанавливаются на шасси грузовиков, однако такая форма предъявляет к транспортным средствам свои требования. Так, чтобы обеспечить безопасность перевозок нефтепродуктов в конструктивно более высокой «трубе» (разумеется, при равном объеме с «чемоданом» и «овалом»), производитель бензовоза вынужден сделать выбор в пользу более устойчивого шасси, оборудованного всеми современными системами безопасности – от антиблокировочной системы до системы курсовой стабилизации, защиты от опрокидывания, аварийного усилителя торможения, страху­ющего от наезда на препятствие. Поскольку емкости круглого сечения, аналогичные по объему «чемоданам», в ряде случаев имеют большую длину, то и шасси грузовиков выбираются в исполнении с длинной рамой – так называемые длиннобазные модели. А чтобы компенсировать некоторое ухудшение маневренности автомобиля, предпочтение отдается грузовикам с колесной формулой 6х2 с подвесной осью, расположенной за ведущим мостом, то есть при поднятии «ленивца», который в большинстве случаев не оснащается подруливающим механизмом, маневренность машины улучшается.

Отдельная тема – создание бензовозов на полноприводных шасси грузовиков-вездеходов. Здесь производители не гонятся за максимально возможной массой (объемом) перевозимого топлива, так как их в этом жестко ограничивают два параметра. Первый – высокий центр тяжести, который задает шасси внедорожного грузовика, имеющее большой дорожный просвет. Последний задается не только мостами, оснащаемыми бортовыми редукторами, но и прямой балкой переднего, рулевого моста. Поскольку он передает крутящий момент на колеса, то ни о каких «ушах», присущих дорожным машинам, разумеется, не идет и речи. Высоким дорожным просветом и, как следствие, высоким центром тяжести внедорожное шасси обязано и своей ошиновке. Даже если грузовик не оснащается покрышками посадочным диаметром 24 дюйма, имеющими высокую несущую способность, то и более привычные шины на 22,5 дюйма, монтируемые на стандартные диски, имеют высокий профиль. Помимо высокого центра тяжести ограничения на монтируемую на шасси емкость накладывает и максимальная грузоподъемность автомобиля. Дело в том, что грузовики высокой проходимости (полнопривод­ные версии с колесной формулой 4х4 и 6х6) имеют односкатную ошиновку всех осей, что не позволяет перевозить на них грузы, сравнимые по массе с той, которая по плечу дорожным автомобилям с двускатной ошиновкой ведущей тележки (моста).

Цистерны и их элементы

Для того чтобы увеличить массу перевозимого топлива, производители бензовозов вынуждены изготавливать емкости либо из высокопрочной легированной стали, либо из алюминиевого сплава. Само собой разумеется, стоимость таких «бочек» существенно превосходит цену привычных, массово выпускаемых стальных цистерн. Также стоит учитывать и то, что если речь идет о перевозке авиационного топлива, то выбирать материал цистерны перевозчик не может, так как емкости изготавливаются из сплавов, стойко выдерживающих агрессивное воздействие авиационного топлива.

Масса резервуара зависит как от материала, из которого она сварена, так и от толщины листов металла. Как правило, последняя находится в пределах 4–6 мм, хотя есть примеры отклонения в ту или иную сторону.

Характерным элементом большинства цистерн, предназначенных для перевозки топлива, является горловина цилиндрической формы, которая располагается в верхней части емкости. Такой конструктивный элемент служит своеобразной страховкой, дополнительным объемом, который заполняется топливом при его температурном расширении. Само собой разумеется, количество горловин должно соответствовать числу герметичных, не связанных друг с другом отсеков. Через горловину производятся также обслуживание и ремонт цистерны. Горловины для исключения протекания через них топлива закрываются крышками с надежным уплотнением. Прижимает крышку к горловине надежное рычажно-винтовое устройство. Обслуживающий персонал при каждом осмотре техники должен убедиться в исправности последнего, а также исследовать на предмет повреждения уплотнения крышки. При обнаружении на нем вырывов или трещин уплотнение меняется.

Важным элементом конструкции цистерны является так называемый дыхательный клапан, который предназначен для выпуска образующихся во время заливки, транспортировки и слива топлива газов. Среди всего многообразия конструкций клапанов наибольшее распространение получили шариковые и тарельчатые узлы. Говорить о том, насколько одна конструкция лучше другой, пустая трата времени. Как показывает практика, если клапан проходит периодический контроль и вовремя обслуживается (если конструкция это предусматривает), то и работает механизм исправно в течение долгих лет.

Чтобы увеличить экономические показатели перевозок, к грузовику цепляют прицеп, на котором также устанавливается емкость для перевозки нефтепродуктов. По сути, перевозимый автопоездом объем топлива увеличивается по сравнению с грузовиком-одиночкой в полтора, а то и в два раза. При всех достоинствах такого автопоезда у него есть один существенный недостаток, а именно сложное управление машиной на скользкой или заснеженной дороге. Даже при наличии полного пакета систем без­опасности управлять автопоездом в составе грузовика и классического прицепа могут лишь водители с высокой квалификацией.

Как правило, емкости, монтируемые на шасси грузовика и прицеп, имеют форму постоянного сечения. Более сложную конструкцию «бочек» с изменяющимся сечением, а часто и формой можно видеть на полуприцепах. Так, в передней части емкости часто подрезают, создавая площадку под цапфу, входящую в замковый механизм седла, смонтированного на раме тягача. Усложнение конструкции «бочки» прежде всего направлено на то, чтобы обеспечить оптимальное пространственное положение цистерны в рабочем состоянии. При этом не забудем упомянуть тот факт, что чем сложнее конструкция, тем выше нагружены ее элементы. Для обеспечения прочности конструкторы вынуждены применять современные материалы и технологии сборки (читай – сварки). Особенно сложна технология соединения деталей, изготовленных из алюминиевого сплава. Так, сегодня для того, чтобы обеспечить высокую прочность сварного шва, технологи используют метод «ротационной» сварки, который напоминает процесс сварки трением. Фирменное промышленное оборудование для его реализации стоит значительно дороже, чем то, что используется для полуавтоматической сварки в среде защитного газа.

Автоцистерны, предназначенные не только для перевозки, но и для временного хранения топлива (нефтепродуктов), а также его тарированного отпуска, имеют как насосную станцию со сменными фильтрами, так и раздаточную колонку с пистолетами и счетчиками отпущенного горючего. В зависимости от емкости цистерны и количества отдельных, изолированных полостей специальный автомобиль может одновременно перевозить несколько видов топлива и заменять собой топливозаправочную станцию. Справедливости ради отметим, что данный вид техники малочислен и применяется ограниченным числом транспортных компаний, не имеющих стационарных АЗС, расположенных на территории автопарка. Самыми сложными и дорогими среди топливозаправщиков по праву являются машины, предназначенные для заправки топливом воздушных транспортных средств. Такие машины имеют сложный узел раздачи и фильтрации топлива, а также целый арсенал шлангов и переходников для стыковки с топливозаправочными штуцерами самолетов и вертолетов вне зависимости от того, где они расположены: под или над крылом. Само собой разумеется, авиационные топливозаправщики имеют мощную систему из средств пожаротушения и несколько точек заземления.

(Продолжение следует)

os1.ru

Устройство автоцистерны для перевозки нефтепродуктов

Автомобильной цистерной называется машина, которая чаще всего является грузовой и комплектуется емкостью, предназначенной для перевозки разнообразных жидких веществ. В эту категорию могут входить автоцистерны для сыпучих материалов, сжиженного газа, нефтепродуктов.

Устройство автоцистерны

Объем цистерны может варьироваться от 0,8 до 15 кубических метров. Емкость также может быть выполнена разной формы, например, в виде эллипса, прямоугольника, цилиндра, конуса. Автомобильные цистерны, предназначенные для транспортировки жидких веществ, которые имеют плотность, не превышающую 1,03 грамма на кубический сантиметр, по запросу клиента могут быть оснащены помпой или насосом, кроме этого возможна установка рукава для заправки или слива, электронное оборудование. В зависимости от модификации они могут комплектоваться и другими приборами и устройствами. Внутри цистерн для транспортировки воды секции выпускают из нержавейки.

 

Благодаря конструкции автоцистерны для перевозки нефтепродуктов ее можно монтировать на базовое шасси автомобиля, полуприцепа общего предназначения, прицепа. Это выполняется с помощью рамной или безрамной технологии. Если используется безрамная технология, то достигается высокий уровень полезного использования всего пространства емкости. Подобные автоцистерны для нефтепродуктов рассчитаны для транспортировки или непродолжительного хранения, а также перекачки светлых и темных классов нефтепродуктов. Существуют современные варианты цистерн, оснащаемых насосами. Но есть и безнасосные версии цистерн. К насосу привод идет от двигателя. Кроме этого, после транспортировки жидкостей требуется выполнить пропарку автоцистерны.  

Цистерны, служащие для транспортировки горючего, имеют информацию о том, какое именно горючее они перемещают, а также дыхательный клапан, необходимый для предотвращения чрезмерного давления на крышку в процессе испарения. Кроме этого есть патрубки сливные, фильтры для горючего и другие полезные устройства и механизмы.

 

В одном ряду с цистернами-бензовозами стоят и цистерны топливозаправочные. Устройство автоцистерн из этого разряда позволяет использовать их в районах, лишенных стационарных заправочных станций. Оснащение топливозаправщиков и бензовозов сходно, но заправщики также оснащаются дополнительными опциями.

Существует еще такой тип автомобильных цистерн как газовозы. Они могут не только перевозить, но и пригодны для короткого хранения груза. Также газовозы могут сжиженными газами заправлять стационарные емкости. 

vsepoedem.com

Цистерна для транспортировки загустевающих нефтепродуктов

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к средствам для разогрева загустевающих грузов. Цистерна для транспортировки загустевающих и затвердевающих нефтепродуктов содержит нижнее сливное устройство, включающее вороток 1, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана 3, установленное над нижним выпускным патрубком, снабженным нагревательным кожухом 5 и штангой, соединяющей седло клапана и вороток. Дополнительная система подогрева выполнена в виде стакана, состоящего из двух коаксиальных обечаек, жестко прикрепленных торцами к верхней и нижней внутренним поверхностям цистерны так, что седло клапана и штанга, соединяющая его с воротком, находятся во внутренней обечайке. Обе обечайки имеют вертикальные окна, в которых установлены стенки 11, образующие каналы для прохода из объема цистерны в объем внутренней обечайки. Пространство между обечайками изолировано от объема цистерны. На стенках обечаек установлены патрубки 13 и 14 для подачи и вывода теплоносителя из объема между обечайками. На штанге установлена пробка для создания над окнами во внутренней обечайке незаполняемого при заполнении цистерны объема. Изобретение повышает эффективность. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к средствам транспортировки и выгрузки загустевающих жидких продуктов, в частности нефтепродуктов, таких как мазут.

Известны обогреваемые железнодорожные цистерны с наклонными теплообменными элементами [1,2] , изготовленными зацело с резервуаром цистерны или встроенными в него. В них производится прогрев всей массы жидкости перед сливом, что требует большого времени и энергозатрат. Известны цистерны для транспортировки вязких жидкостей, в том числе и нефтепродуктов. В качестве прототипа выбрана цистерна (модель 15-1566) [3], имеющая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, который снабжен нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток. Недостатком указанной цистерны является продолжительность восстановления текучести вязкой жидкости, высокая стоимость процедуры разогрева. В ней также не предусмотрены мероприятия по повышению устойчивости вагона во время его движения, когда возможны колебания жидкости. Первые два недостатка в значительной мере обусловлены тем, что слив начинается с нижней части цистерны, где жидкость имела продолжительный контакт с холодной стенкой и перешла в твердое состояние. При этом седло клапана, закрывающее сливной патрубок, оказывается внутри затвердевшего толстого слоя и вскрытие цистерны становится невозможным. Такая ситуация предопределяет необходимость разогрева всей массы жидкости, заполняющей цистерну. Расчет, опыты и анализ штатных ситуаций, имеющих место при транспортировке загустевающих нефтепродуктов, показывают, что область затвердевания не охватывает весь объем цистерны, а представляет собой толстую корку (толщиной 0,1-0,5 м), образующуюся на внутренних поверхностях цистерны. За пределами этой корки жидкость сохраняет достаточно высокую температуру и приемлемую для выгрузки текучесть. Задачей изобретения является обеспечение эффективности выгрузки загустевающих нефтепродуктов за счет обеспечивания начала слива из центральных областей цистерны. Данная задача решается тем, что цистерна для транспортировки загустевающих и затвердевающих нефтепродуктов, содержащая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, снабженным нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток, дополнительно содержит систему подогрева, выполненную в виде стакана, состоящего из двух коаксиальных обечаек, жестко прикрепленных торцами к верхней и нижней внутренним поверхностям цистерны так, что седло клапана и штанга, соединяющая его с воротком, находятся во внутренней обечайке, причем обе обечайки имеют вертикальные окна, в которых установлены стенки, образующие каналы для прохода из объема цистерны в объем внутренней обечайки, а пространство между обечайками изолировано от объема цистерны, при этом на стенках обечаек установлены патрубки для подачи и вывода теплоносителя из объема между обечайками, а на штанге установлена пробка для создания над окнами во внутренней обечайке незаполняемого при заполнении цистерны объема. На чертеже показан пример конкретного выполненного варианта заявленной полезной модели. Вороток 1 посредством штанги 2 соединен седлом клапана 3, которое находится над выпускным патрубком 4, обеспечивающим слив продукта. Выпускной патрубок 4 снабжен подогревательным кожухом 5, имеющим патрубки для подачи пара 6, а также запорным устройством 7. Внутри цистерны вертикально установлена дополнительная система подогрева и слива, выполненная в виде стакана, состоящего из внутренней 8 и внешней 9 обечаек, имеющих вертикальные окна 10, высота которых равна радиусу цистерны. В окнах установлены стенки 11, изолирующие пространство между обечайками 12 от объема цистерны и обеспечивающие перетекание транспортируемой цистерны в объем внутренней обечайки 8. На обечайках 8,9 установлены патрубки 13 и 14, обеспечивающие подачу и вывод теплоносителя из объема между обечайками 8,9. На штанге 2 установлена пробка 15, с помощью которой объем внутренней обечайки 8 может быть соединен с окружающей средой. Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом. При заливе нефтепродукта в цистерну через верхний загрузочный люк происходит заполнение всего объема цистерны, в том числе и объема внутренней обечайки 8, куда жидкость попадает через окна 10. При закрытой пробке 15 объем внутренней обечайки над окнами 10 не заполняется, наличие этого объема способствует гашению возможных колебаний жидкости. Незаполненным остается также пространство между обечайками 8 и 9. При движении вагона со временем жидкость частично загустевает и затвердевает, причем седло клапана 3 оказывается в области затвердевания, как и в прототипе. При выгрузке нефтепродукта в пространство между обечайками 8 и 9 через патрубки 13 подается теплоноситель, например пар. Теплоноситель обеспечивает разогрев жидкости во внутренней обечайке 8, что позволяет с помощью воротка 1 открыть выпускной патрубок 4 уже на начальных стадиях слива. При этом также вывинчивается пробка 15. Незагустевшая часть жидкости, остающаяся в центральных областях цистерны, сливается, проходя к патрубку 4 через окна 10. При этом постоянно обеспечивается подача теплоносителя в пространство между обечайками 8, 9, за счет чего снижается вязкость жидкости на сливе. После слива основной части жидкости на стенках остается затвердевшая корка, масса которой не превосходит 10-15% от массы транспортируемой жидкости. Она смывается при подаче пара в объем цистерны через загрузочный люк во время штатной процедуры отмыва цистерны, вытекание жидкости происходит через окна 10 и патрубок 4. Повышение эффективности при выгрузке жидкости осуществляется за счет следующего. 1. Снижения времени слива, который начинается после прогрева только объема внутренней обечайки, а не всего объема цистерны. 2. Снижения энергозатрат, так как разогреву подогревается не вся масса жидкости в цистерне, а преимущественно только затвердевшая на стенках цистерны корка. 3. Снятия необходимости осуществлять отстой и слив конденсата из выгруженного нефтепродукта. Литература 1. Пат. США N 4530288, МКИ B 61 D 5/00; 27/00, пуб. 23.07.1985. 2. Международная заявка N 75/03914, МКИ В 61 D 5/00, 27/00, пуб. 12.09.1985. 3. Губенко В.К. и др. Цистерны (устройство, эксплуатация, ремонт), М., Транспорт, 1990.

Формула изобретения

Цистерна для транспортировки загустевающих и затвердевающих нефтепродуктов, содержащая нижнее сливное устройство, включающее вороток, расположенный в верхнем загрузочном люке, седло клапана, установленное над нижним выпускным патрубком, снабженным нагревательным кожухом и штангой, соединяющей седло клапана и вороток, отличающаяся тем, что она содержит дополнительную систему подогрева, выполненную в виде стакана, состоящего из двух коаксиальных обечаек, жестко прикрепленных торцами к верхней и нижней внутренним поверхностям цистерны так, что седло клапана и штанга, соединяющая его с воротком, находятся во внутренней обечайке, причем обе обечайки имеют вертикальные окна, в которых установлены стенки, образующие каналы для прохода из объема цистерны в объем внутренней обечайки, а пространство между обечайками изолировано от объема цистерны, при этом на стенках обечаек установлены патрубки для подачи и вывода теплоносителя из объема между обечайками, а на штанге установлена пробка для создания над окнами во внутренней обечайке незаполняемого при заполнении цистерны объема.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к средствам перевозки вязких при охлаждении нефтепродуктов. Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов включает установленный на транспортных тележках котел (1) с верхним (2) наливным люком, нижним сливным прибором с верхним управлением, парообогревательный кожух (4) со штуцерами для подачи пара и слива конденсата, укрепленный на нижней половине котла и покрывающий нижнюю половину. Цистерна содержит переходную трубу (7), жестко прикрепленную одним своим торцом к нижнему листу обечайки котла цистерны, а другим торцом, имеющим фланец, соединенную со сливным прибором. На штанге над седлом клапана сливного прибора жестко установлен герметично изолированный сосуд (11), заполненный теплопоглощающим материалом. Верхняя половина котла цистерны над парообогревательным кожухом покрыта теплоизолирующим материалом. Изобретение обеспечивает сохранение высокой температуры и текучести перевозимого нефтепродукта, сокращает время его выгрузки и снижает затраты тепловой энергии на выгрузку и очистку котла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

 

Изобретение относятся к железнодорожному транспорту, а более конкретно к средствам перевозки вязких нефтепродуктов: мазутов, масел, пара-финистых нефтей и др.

Известны цистерны для вязких нефтепродуктов, содержащие средства их разогрева, обеспечивающие восстановление текучести нефтепродукта перед выгрузкой (Морчиладзе И.Г. Железнодорожные цистерны: конструкции, техническое обслуживание и ремонт. М, «ИВС-Холдинг», 2006, - 512 с.).

Недостатками цистерн являются:

- большие трудозатраты и затраты тепловой энергии на разогрев нефтепродукта для восстановления его текучести при выгрузке, проводимой, как слив самотеком;

- необходимость для организации выгрузки нефтепродуктов сливных площадок, включающих сложные инженерно-строительные сооружения, оборудованные дорогостоящей техникой;

- низкий оборот вагонов-цистерн, обусловленный длительностью операций выгрузки нефтепродукта и очистки цистерн от его высоковязких остатков, проводимых с продолжительным разогревом, как цистерны, так и доставленного нефтегруза.

Также известны цистерны-термосы с тепловой изоляцией стенок котла, обеспечивающей снижение скорости охлаждения перевозимого нефтепродукта (Казубов А.И. Применение цистерн-термосов для перевозки застывающих нефтепродуктов. М; «ЦНИИТЭИМОС», вып. 11, 1987, 32 с.).

Недостатками цистерн-термосов являются сложность обеспечения всего комплекса требований, предъявляемых к цистернам нормативными документами и высокая себестоимость. Цистерны - термосы применяют лишь для небольшого перечня затвердевающих наливных грузов, имеющих малые объемы перевозок.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является железнодорожная вагон-цистерна, известная как модель 15-1566, которую применяют для перевозки вязких нефтепродуктов (Губенко В.К., Никодимов А.П., Жилин Г.К. Цистерны (устройство, эксплуатация, ремонт). М.; Транспорт, 1990 г., 151 с.).

Цистерна включает горизонтально установленный на транспортных тележках цилиндрический котел, имеющий верхний наливной люк, нижний сливной прибор с верхним управлением, осуществляемым с помощью штанги, вороток которой помещен в верхнем наливном люке, а также парообогревательный кожух, снабженный штуцерами для подачи пара и слива конденсата, укрепленный на нижней половине котла и покрывающий всю нижнюю половину.

Недостатком цистерны является то, что сливной прибор крепится непосредственно к нижнему листу котла вагона-цистерны, с использованием резиновых уплотняющих элементов, которые нагреваются при наливе в цистерну горячего нефтепродукта и со временем теряют свои эксплуатационные характеристики. По требованиям, предъявляемым к резинотехническим изделиям, их температура не должна превышать плюс 125°С, тогда, как на выходе из перегонного аппарата на нефтеперерабатывающем заводе мазуты и масла имеют температуру, превышающую плюс 300°С (Баннов П.Г. Процессы переработки нефти т. 11, М, ЦНИИТЭнефтехим, 2001, - 415 с.). По этой причине вязкие нефтепродукты перед наливом в вагон-цистерну предварительно охлаждают до температуры ниже, чем плюс 100°С. Охлаждение производят с продолжительной выдержкой в специальных емкостях, занимающих производственные площади, на нефтеперерабатывающих заводах, и, как правило, с использованием градирен. Градирни, являются специальными сооружениями требующими, производственных мощностей, оборудования и привлечения обслуживающего персонала (Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Обеспечение температурного режима нефтепродуктов при их транспортировании и хранении: Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. НТИС. М., «ВНИИОЭНГ», 1989, №6, 83 с.).

Кроме того, парообогревательный кожух, укрепленный на нижней половине котла вагона-цистерны модели 15-1566, обеспечивает разогрев доставленного нефтепродукта перед его сливом, но не препятствует, а скорее способствует охлаждению всей его массы на стадии транспортирования.

Воздушный зазор между обечайкой котла цистерны и парообогревательным кожухом создает конструктивно не предусмотренную тепловую изоляцию нижней половины котла цистерны, где теплопередача от горячего нефтегруза в окружающее пространство происходит менее интенсивно, чем на верхней его половине. Горячий жидкий нефтепродукт в верхней половине котла заполненной цистерны охлаждается на холодных стенках котла, имеющих тепловой контакт с внешней средой быстрее, чем в нижней его половине. Это охлаждение сопровождается ростом плотности нефтепродукта, который переходит в гидродинамически неустойчивое состояние, возбуждающее термогравитационную конвекцию.

Конвекционные токи охлажденного жидкого нефтепродукта, возникающие на стенках котла, смешиваются с горячими его массами внутри котла цистерны и вызывают их охлаждение, Конвективный теплоперенос в горячем жидком нефтепродукте, особенно интенсивный в первые часы после его налива в цистерну, вызывает быстрое охлаждение и рост вязкости всей массы нефтепродукта в цистерне.

Задачей изобретения является сокращение времени выгрузки нефтепродукта из цистерны, затрат тепловой энергии на его разогрев перед выгрузкой, а также повышение производительности труда на организацию перевозки и слива вязких нефтепродуктов в зимнее время года, из которых первый фактор ведет к существенному увеличению оборота подвижного состава, обеспечивающего доставку вязких нефтепродуктов.

Технический результат достигается тем, что цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов, включающая горизонтально установленный на транспортных тележках цилиндрический котел, имеющий верхний наливной люк, нижний сливной прибор с верхним управлением, осуществляемым с помощью штанги, вороток которой помещен в верхнем наливном люке, а также парообогревательный кожух, снабженный штуцерами для подачи пара и слива конденсата, укрепленный на нижней половине котла и покрывающий всю нижнюю половину, дополнительно содержит переходную трубу, жестко прикрепленную одним торцом к нижнему листу обечайки котла цистерны, а другим торцом, имеющем фланец, соединенную с нижним сливным прибором, причем на штанге, над седлом клапана сливного прибора, жестко установлен герметично изолированный сосуд, заполненный теплопоглощающим материалом.

При этом верхняя половина котла, над парообогревательным кожухом, покрыта теплоизолирующим материалом.

На фиг. 1 изображено продольное сечение котла цистерны заполненной нефтепродуктом. На фиг. 2 изображено сечение средней части котла цистерны с верхним наливным люком и нижним сливным прибором.

Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов содержит горизонтально установленный на транспортных тележках цилиндрический котел 1, имеющий верхний наливной люк 2, нижний сливной прибор 3 с верхним управлением. На нижней половине котла цистерны 1 жестко зафиксирован парообогревательный кожух 4. Верхнее управление нижнего сливного прибора 3 обеспечивается штангой 5, имеющей вороток 6, который в нерабочем положении помещается в верхнем наливном люке 2. Нижний сливной прибор 3 монтируется на переходной трубе 7, жестко прикрепленной одним своим торцом к нижнему листу обечайки котла цистерны 1 и имеющей на втором торце отверстие 8 перекрываемое седлом клапана 9 нижнего сливного прибора 3. На нижней стороне седла клапана 9 укреплена резиновая уплотняющая манжета 10, обеспечивающая герметичность сливного прибора 3 в закрытом положении.

На штанге 5 непосредственно над седлом клапана 9 жестко укреплен герметично изолированный сосуд 11, заполненный теплопоглощающим материалом.

В качестве теплопоглощающего материала могут быть использованы, например, кристаллогидраты солей, а если штанга 5 изготовлена в виде пустотелой трубы, то и вода. Все эти вещества имеют сравнительно низкую температуру и высокую удельную теплоту фазовых превращений.

Фазовым превращением у кристаллогидратов солей является плавление, а точнее обратимая реакция разложения на соль и воду, а у воды - испарение, происходящее при кипении.

Примерами кристаллогидратов являются уксуснокислый натрий трехводный Ch4COONa⋅3h3O и гипосульфит натрия пятиводный Na2S2O3⋅5Н2O. Удельная теплота и температура фазовых переходов названных теплопоглощающих материалов представлены в таблице 1.

В закрытом положении сливного прибора 3 сосуд 11, заполненный теплопоглощающим материалом находится внутри переходной трубы 7. При наливе горячего нефтепродукта в котел 1 цистерны происходит и заполнение им переходной трубы 7, имеющей малый объем. Когда горячий нефтепродукт, имеет температуру выше 200°C, кристаллогидраты, заполняющие сосуд 11, плавятся, а вода закипает. В последнем случае образующийся водяной пар через пустотелую штангу 5 сбрасывается в окружающее пространство.

Парообогревательный кожух 4 представляет собой камеру, которую образуют стенка котла 1 и стальной лист, жестко фиксированный на ней с образованием воздушного зазора толщиной четыре сантиметра. Парообогревательный кожух 4 имеет входной патрубок 12, обеспечивающий подачу пара в камеру, и выходной патрубок 13 для слива образующегося конденсата.

Верхняя половина котла 1, над парообогревательным кожухом 4, покрыта слоем теплоизолирующего материала 14, например, жесткого пенополиуретана, стекловаты или ваты минеральной.

Плотность теплового потока q, Вт/м2 от горячего нефтепродукта в окружающее пространство через слой тепловой изоляции с коэффициентом теплопроводности λиз, Вт/м°С и толщиной δиз, м определяется равенством (Михеев М.А., Михеева М.М. Основы теплопередачи М., «Энергия», 1977, 344 с.):

Здесь tн.п. и tвозд. температура нефтепродукта и окружающей среды, °С соответственно. Отношение δиз/λиз называется термическим сопротивлением слоя тепловой изоляции.

Парообогревательный кожух 4 образует воздушную прослойку между стенками котла 1 цистерны и стенкой кожуха. Максимальное термическое сопротивление прослойка создает при сухом воздухе, у которого коэффициент теплопроводности λвозд=0,043 Вт/м°С и достигает δвозд/λвозд=0,93(м2⋅°С)/Вт

Толщина слоя теплоизолирующего материала 14 должна быть такой, чтобы создаваемое им термическое сопротивление тепловому потоку от горячего нефтепродукта в окружающее пространство превосходило термическое сопротивление слоя воздуха под парообогревательным кожухом 4 не менее, чем в два раза. В таблице 2 указана необходимая толщина слоя 14 для трех различных теплоизолирующих материалов.

На стадии перевозки большая часть нефтепродукта 15, находящегося в центральных областях котла 1 цистерны, имеет высокую температуру и текучесть, тогда как, на внутренней поверхности стенок котла 1 и в переходной трубе 7 образуется слой застывшей фракции 16, которая имеет низкую температуру и находится в высоковязком состоянии.

Наливная площадка, как любой промышленный объект, должна быть оборудована источником технической горячей воды 17 и сбросной канализацией 18.

При установке сливного прибора 3 на переходную трубу 7 не должны превышаться утвержденные габариты подвижного состава.

Перевозку вязких нефтепродуктов в заявляемой цистерне осуществляют следующим образом.

Горячий нефтепродукт наливают в котел 1 цистерны при температуре выхода из перегонного аппарата на нефтеперерабатывающем предприятии, минуя стадию предварительного охлаждения. При этом, непосредственно перед его наливом, через парообогревательный кожух 4 котла 1 цистерны пропускают воду, получаемую из источника технической горячей воды 17 и сливаемую после прохождения через парообогревательный кожух 4 в сбросную канализацию 18. Пропускание воды через парообогревательный кожух 4 обеспечивается с использованием входного патрубка 12 и выходного патрубка 13 парообогревательного кожуха 4. Пропускание воды обеспечивает первичный прогрев котла 1 цистерны до положительных температур, что блокирует появление термических напряжений в сварных швах котла 1.

Эти напряжения могут возникнуть при наливе в котел 1 нефтепродукта с высокой начальной температурой в условиях, когда температура окружающей среды оказывается ниже минус 40°С.

Наливаемый нефтепродукт заполняет переходную трубу 7 и охлаждается в ней, расходуя содержащуюся в нем теплоту на плавление или испарение теплопоглощающего материала, заполняющего сосуд 11. При малом объеме переходной трубы 7, не превосходящем двадцати литров, нефтепродукт, заполняющий переходную трубу 7, охлаждается до температуры, не превышающей плюс 100°C, которая обеспечивает условия нормальной эксплуатации резиновой уплотняющей манжеты 10.

При малой теплопроводности всех нефтепродуктов λн.п.≈0,12 Вт/м°C нефтепродукт, заполняющий объем переходной трубы 7, сам создает тепловую изоляцию резиновой уплотняющей манжеты 10 от горячего нефтепродукта 15 в котле 1 цистерны, температура которого может превышать плюс 200°С.

Продолжающееся пропускание воды, получаемой из источника технической воды 17, под парообогревательный кожух 4 вызывает охлаждение жидкой фракции горячего нефтепродукта 15 в нижней половине котла 1 цистерны до температуры, лежащей в интервале от плюс 100°C до плюс 80°C.

Такие температуры соответствуют существующим требованиям, предъявляемым к условиям эксплуатации цистерн для вязких нефтепродуктов, имеющих резиновые уплотняющие элементы на нижних сливных приборах.

Температура жидкого нефтепродукта 15 в верхней половине котла 1 цистерны сохраняется несколько выше плюс 200°С. Для сохранения ее высокой температуры наружная поверхность котла 1 цистерны покрывается слоем теплоизолирующего материала 14, выполненного, например, из жесткого пенополиуретана, с низкой теплопроводностью λиз=0,04 Вт/м°С. Он может длительно, в течение нескольких лет, эксплуатироваться при температурах от плюс 60°С до плюс 200°C, а кратковременно - и при более высоких температурах.

Теплоизолирующий слой 14 из пенополиуретана наносится напылением на верхнюю половину котла 1 цистерны. Напыление производится в условиях депо в течение двух-трех часов, при необходимости он удаляется механически, т.е. скребком.

После налива жидкий нефтепродукт 15, заполняющий котел 1 цистерны, оказывается в устойчивом неравновесном состоянии, при котором его плотность в верхней половине котла 1 цистерны оказывается на 15-20% ниже, чем в нижней половине котла 1 цистерны.

В таком состоянии, называемом «стратифицированным состоянием», отсутствует причина возникновения термогравитационной конвекции горячих жидкостей, что резко снижает теплоперенос внутри их объема.

В стратифицированном состоянии горячего жидкого нефтепродукта 15 внутри котла 1 цистерны происходит не только уменьшение скорости его охлаждения при перевозках, но изменяется сама картина застывания с переходом в высоковязкое состояние. Этот переход происходит не во всей массе 15 жидкого нефтепродукта, заполняющей котел 1 цистерны, а лишь в тонком слое, прилегающем к стенкам котла 1.

Результаты компьютерных расчетов показали, что толщина слоя застывшей фракции 16 не превосходит шести сантиметров, а его масса будет меньше пяти тонн.

Основная часть жидкого нефтепродукта 15 в котле 1 цистерны, общей массой около шестидесяти тонн, сохраняет высокую температуру и текучесть, достаточную для слива самотеком, по истечении не менее десяти суток транспортирования при температуре окружающей среды минус двадцать градусов Цельсия.

При низкой теплопроводности нефтепродукта λн.п.≈0,12 Вт/м°C слой застывшей фракции 16 сам является дополнительной теплоизолирующей оболочкой котла 1 цистерны.

Слой застывшей фракции 16 легко размывается при подаче пара через входной патрубок 12, под парообогревательный кожух 4 и сбросе конденсата через патрубок 13 по стандартной технологии выгрузки вязких нефтепродуктов. Причем на размыв слоя застывшей фракции 16 тратится меньшее время и расходуется меньшее количество теплоты по сравнению с наиболее близким техническим решением.

При разогреве и размыве слоя застывшей фракции 16, имеющего тепловой контакт с горячим нефтепродуктом 15, существенно снижается и площадь стенок котла 1 цистерны, где остается возможным образование высоковязких остатков перевозимого нефтепродукта. Она ограничивается верхней, не обогреваемой при сливе, половиной котла 1.

Сливаемый нефтепродукт имеет высокую температуру и текучесть и может передаваться в хранилища по наземным коммуникациям в том числе, если они выполнены по временным технологическим схемам.

Решение задачи по сокращению времени выгрузки, затрат тепловой энергии на ее проведение и повышению производительности труда на организацию перевозок вязких нефтепродуктов сводится к следующему:

1. Упрощаются операции по предмаршрутной подготовке вязких нефтепродуктов перед наливом в цистерну, при которой снимается необходимость их предварительного охлаждения перед наливом в цистерну.

2. Снижаются затраты времени и тепловой энергии при выгрузке вязких нефтепродуктов и очистке цистерн от высоковязких остатков.

3. Повышается производительность труда, связанного с перевозками вязких нефтепродуктов, которая выражается снижением простоя цистерн и увеличением оборота подвижного состава.

1. Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов, включающая горизонтально установленный на транспортных тележках цилиндрический котел, имеющий верхний наливной люк, нижний сливной прибор с верхним управлением, осуществляемым с помощью штанги, вороток которой помещен в верхнем наливном люке, а также парообогревательный кожух, снабженный штуцерами для подачи пара и слива конденсата, укрепленный на нижней половине котла и покрывающий всю нижнюю половину, отличающаяся тем, что дополнительно содержит переходную трубу, жестко прикрепленную одним торцом к нижнему листу обечайки котла цистерны, а другим торцом, имеющим фланец, соединенную с нижним сливным прибором, причем на штанге над седлом клапана сливного прибора жестко установлен герметично изолированный сосуд, заполненный теплопоглощающим материалом.

2. Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя половина котла над парообогревательным кожухом покрыта теплоизолирующим материалом.

www.findpatent.ru

Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов

 

Изобретение относится к транспорту для перевозки жидкого высоковязкого топлива, преимущественно мазута, и может быть использовано во всех отраслях, использующих жидкое топливо с высокой вязкостью. Цель изобретения - сокращение времени слива нефтепродуктов. Цистерна снабжена узлом удаления конденсата, представляющим собой коллектор, расположенный в нижней части котла цистерны, соединенный со штуцером для слива конденсата, причем штуцер расположен в боковой поверхности заливной горловины. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Б0.»1555223 (51)5 В 65 D 88 74

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4441253/25-13 (22) 14.06.88 (46) 07.04.90. бюл. № 13 (75) В. М. Лапковский (53) 621.642.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1312016, кл. В 65 D 88/74, 1985. (54) ЦИСТЕРНА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ (57) Изобретение относится к транспорту для перевозки жидкого высоковязкого топлиИзобретение относится к транспорту, а именно к транспорту для перевозки жидкого высоковязкого топлива, преимущественно мазута, и может быть использовано во всех отраслях, использующих жидкое топлиВо с Высокой вязкостью.

Цель изобретения — сокращение времени слива нефтепродуктов.

Конструктивное выполнение элементов цистерны позволяет в процессе эксплуатации создать условия, обеспечивающие нагрев большего количества содержимого при одновременном удалении конденсата, что не только позволит сократить время слива нефтепродуктов, но и предотвратить обводнение последнего конденсатом.

На чертеже изображена цистерна, общий вид.

Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов состоит из котла 1 с заливной горловиной 2 и сливным устройством 3, трубчатого перфорированного подогревателя 4 и узла удаления конденсата. Последний представляет собой коллектор 5, соединенный посредством трубопровода 6 со штуцером 7 для подсоединения к линии кон денсатослива. Коллектор 5 расположен горизонтально в нижней части котла, штуцер

2 ва, преимущественно мазута, и может быть использовано во всех отраслях, использующих жидкое топливо с высокой вязкостью. Цель изобретения — сокращение времени слива нефтепродуктов. Цистерна снабжена узлом удаления конденсата, представляющи м собой коллектор, расположенный в нижней части котла цистерны, соединенный со штуцером для слива конденсата, причем штуцер расположен в боковой поверхности заливной горловины. 1 ил.

7 размещен на боковой поверхности залив- ® ной горловины на расстоянии от котла цистерны, равном — — — высоты горловины.

3 3

В коллекторе 5 выполнены равномерно расположенные отверстия, обращенные к нижней поверхности котла. Трубчатый перфорированный подогреватель соединен с патрубком 8 для подачи пара, расположенным вверху котла. Отверстия в подогревателе выполнены с уменьшением шага к низу и обращены к прилегающей поверхности котла.

Цистерна работает следующим образом.

К штуцеру 7 и патрубку 8 подключается паропровод и подается пар под давлением 1 — 5 кгс/см в зависимости от степени охлаждения мазута. Пар через отверстия перфорированного подогревателя 4 попадает в зону концентрации самых холодных слоев мазута и начинает их прогревать, одновременно пар по трубопроводу

6 попадает в коллектор 5 и через отверстия также прогревает нижнюю часть объема цистерны. Мазут, нагреваясь, начинает увеличиваться в объеме, при этом объем возрастает за счет накопления конденсата.

При приближении уровня мазута к залив1555223

7 слив мазута из цистерн по мере их пос очередного нагревания.

Формула изобретения

3 ной горловине 2 подача пара в штуцере прекращается и штуцер 7 соединяется линией конденсатослива. При дальнейшем росте уровня мазута и при приближении его к уровню установки штуцера 7 конденсат вытесняется столбом мазута в цистерне че5 рез коллектор 5 и штуцер 7 в линию конденсатослива. Появление в линии конденсатослива (из штуцера 7) мазута свидетельствует о том, что физическое состояние мазута близко к исходному при заливке на 10 крекинг-станции. Затем подача пара в патрубкок 8 прекращается и цистерна подается к месту слива мазута, где быстро опорожняется, после чего отводится в зону пропарки, и к штуцеру 7 и патрубку 8 вновь подается пар с одновременным открытием сливного устройства 3. После этого цистерну можно использовать повторно.

Предварительный нагрев можно осуществлять вне зоны слива и для значительного количества цистерн одновременно, что поз- 20 волит осуществлять быстрый и непрерывный

Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов, преимущественно мазута, включа ющая котел со сливным устройством и заливной горловиной и трубчатый перфорированный подогреватель, отличающаяся тем, что, с целью сокращения времени слива нефтепродуктов, она снабжена узлом удаления конденсата, представляющим собой коллектор, соединенный посредством трубопровода со штуцером для подсоединения к линии конденсатослива, причем коллектор расположен горизонтально в нижней части котла, штуцер размещен на боковой поверхности заливной горловины, а в коллекторе выполнены равномерно расположенные отверстия, обращенные к нижней поверхности котла.

Составитель Г. Парчина

Редактор О.Юрковецкая Техред И. Верес Корректор Э. Лончакова

Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательскии комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. агарина,, 1О!

  

www.findpatent.ru