RU216112U1

RU216112U1 - Device for melting and storing viscous petroleum products

Info

Publication number: RU216112U1
Application number: RU2022130000U
Authority: RU
Inventors: Антон Анатольевич Шурак; Александр Борисович Голованчиков; Петр Сергеевич Васильев; Леонид Саввич Рева; Денис Николаевич Небыков
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2023-01-17

Abstract

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. 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.

The utility model relates to melting equipment designed to prepare packaged solid and viscous petroleum products for use in liquid form, and can be used in the chemical, petrochemical and construction industries. The technical result of the proposed design of a device for melting and storing viscous oil products is an increase in productivity. The stated technical result is achieved by the fact that a device for melting packaged solid and viscous petroleum products, containing an outer heat-insulated body, tubular heaters, branch pipes, a uniformly perforated cone dividing the device into a melting module and a storage cavity, while the tubular heaters are made in the form of hollow cones equipped with discharge tubes and restrictive gratings, between which there is a layer of fine-grained material, and the upper restrictive gratings are made of a material with a memory effect, and a single cavity formed by hollow cones is provided with a hot coolant supply pipe.

Description

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.The utility model relates to melting equipment designed to prepare packaged solid and viscous petroleum products for use in liquid form, and can be used in the chemical, petrochemical and construction industries.

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.). A well-known design of a device for storing petroleum products, including at least one tank for viscous petroleum products with a heater communicated through parallel pipelines with a heat carrier with a heating unit, heating is a heat pump unit, which is equipped with at least one heat exchanger located in the heating unit in front of the expansion chamber (RF patent No. 2027650, IPC: B65D 88/74, B65G 69/20, published on January 27, 1995).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится возможность затвердевания нефтепродуктов и выпадение в осадок внутри резервуара, что значительно препятствует хранению нефтепродукта высокого качества.The reasons hindering the achievement of the desired technical result include the possibility of solidification of oil products and precipitation inside the tank, which significantly hinders the storage of high quality oil products.

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.).A device for melting packaged petroleum products is known, which includes an outer heat-insulated housing, a melting unit, a storage cavity for collecting molten oil located below the melting unit, as well as a system of inlet and outlet pipelines and shut-off and control valves. The melting unit contains at least one melting module, which includes: a receiving chamber for accommodating at least one oil product block, an intermediate register of coolant circulation pipes located below the receiving chamber, and an upper register of coolant circulation pipes located along vertical between the receiving chamber and the intermediate register (RF patent PM No. 107503, IPC: E01С 19/08, publ. 20.08.2011).

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.The reasons hindering the achievement of the desired technical result include insufficient mixing intensity in the melt storage area, which entails the possibility of solidification and coagulation of the oil product in the middle of the storage cavity. This leads to a deterioration in the quality of the finished product and a decrease in productivity.

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.).A known design of a device for melting packaged petroleum products, which includes an outer heat-insulated housing, a melting unit, a storage cavity for collecting molten oil located below the melting unit, as well as a system of inlet and outlet pipelines and shut-off and control valves. The melting unit contains at least one melting module, which includes: a receiving chamber for accommodating at least one oil product block, an intermediate register of coolant circulation pipes located below the receiving chamber, and an upper register of coolant circulation pipes located along vertical between the receiving chamber and the intermediate register, which includes mechanical and hydraulic means of mixing (RF patent PM No. 130605, IPC: C10C 3/12, E01C 19/08, publ. 27.07.2013).

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.The reasons hindering the achievement of the desired technical result include inefficient heat exchange between the melting module and the packaged oil product due to the contact between them only along one plane, which, consequently, reduces the performance of this device.

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.).The closest technical solution in terms of the set of features to the claimed object and taken as a prototype is a device for melting packaged solid and viscous petroleum products, including an outer heat-insulated housing, a storage cavity for collecting molten petroleum products, a module for melting solid petroleum products, a hydraulic mixing device in which a block of melting and heating pipes is a single unit, consisting of needle-shaped cones mounted on electric heaters, made in the form of truncated cones with isolated cavities, the partition between the melting module and the storage cavity is made in the form of a uniformly perforated cone, at an angle of inclination of the walls to the horizon α (PM RF No. 207211, IPC: H05B 1/00, published 10/18/2021).

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.The reasons hindering the achievement of the desired technical result include inefficient heat transfer between the needle cone and the packaged oil product due to the fact that the needle cone is heated by conical tubular electric heaters and during operation loses specific thermal power in the contact zone with the packaged oil product, which, therefore, , leads to the formation of local stagnant zones and a decrease in the performance of this device as a whole.

Техническим результатом предлагаемой конструкции устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of a device for melting and storing viscous oil products is an increase in productivity.

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.The stated technical result is achieved by the fact that a device for melting packaged solid and viscous petroleum products, containing an outer heat-insulated body, tubular heaters, branch pipes, a uniformly perforated cone dividing the device into a melting module and a storage cavity, while the tubular heaters are made in the form of hollow cones equipped with discharge tubes and restrictive gratings, between which there is a layer of fine-grained material, and the upper restrictive gratings are made of a material with a memory effect, and a single cavity formed by hollow cones is provided with a hot coolant supply pipe.

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.The execution of the block of melting and heating pipes is made in the form of a hollow cone, into which a hot coolant is supplied, which can be steam or exhaust flue gases, which will increase the area of the heat exchange surface of the melting module and the storage cavity, which will lead to uniform heating of the melting oil and the constancy of the field temperatures of the molten oil product, which in turn will allow to avoid stagnant zones in the melting module, on the surface of the block of melting and heating pipes are made in the form of a hollow cone, and to ensure uniform melting of the packaged oil product over the entire height, by achieving temperature equality over the entire area of the heat exchange surface, which improves overall performance.

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.The use of a layer of fine-grained material located in the inner space of the hollow cones between the restrictive grids, due to the transition of the layer under the influence of the hot coolant flow into a fluidized state, makes it possible to increase the heat transfer coefficients up to two orders of magnitude (N.I. Gelperin, V.G. Ainshtein, V.I. B. Kvasha "Fundamentals of Fluidization Technology", M.: "Khimia", 1967, pp. 298, 302) in comparison with the heating of surfaces with gas without the use of fine-grained material, which, accordingly, increases the intensity of heat transfer by the same factor, and hence overall performance.

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.The execution of the upper restrictive grids from a material with a memory effect will prevent clogging of these restrictive grids with particles of fine-grained material, will allow self-cleaning, as well as leveling possible jumps in the height of the fluidized bed, or changing its flow structure (channeling, piston mode), which together will increase the time of non-stop operation of the apparatus, will increase the efficiency of heat transfer from the hot coolant, and, consequently, the performance as a whole.

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.).Memory-effect materials are known. It can be stainless steel 12X18H10T, nickel-aluminum alloy NuAl (36.8% Al), copper-aluminum and nickel alloy, manganese-nickel alloy, as well as titanium-nickel alloy, which change their shape at temperatures from 100ºС to 270ºС (Physical effects in mechanical engineering. Directory / Under the general editorship of V. A. Lukyanets. - M .: Mashinostroenie 1993, pp. 150 - 152.).

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов в разрезе;In FIG. 1 shows a general view of the proposed design of a device for melting and storing viscous petroleum products in section;

на фиг. 2 изображен укрупненный фрагмент А в начальном состоянии; in fig. 2 shows an enlarged fragment A in the initial state;

на фиг. 3 изображен укрупненный фрагмент А в рабочем состоянии.in fig. 3 shows an enlarged fragment A in working condition.

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. A device for melting and storing viscous petroleum products consists of a heat-insulated body 1, a hatch for loading packaged petroleum products 2, tubular heaters made in the form of hollow cones 3, a uniformly perforated cone 4, a branch pipe 5 for supplying the melt to the circulation circuit and a return pipe 6. Through the pipe 5 the melt is fed into the circulation circuit, and through the return pipe 6 returns to the device, which together with the pump is a hydraulic mixing tool. In the direction of the melt movement to the pump, there is a pipe for draining the finished product 7.

Равномерно перфорированный конус 4 разделяет и служит перегородкой между модулем плавления 8 и накопительной полостью 9.A uniformly perforated cone 4 separates and serves as a partition between the melting module 8 and the storage cavity 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.The hollow cones are equipped with discharge tubes 10, and in the single cavity formed by the hollow cones 3 there is a layer of fine-grained material 11, placed between the lower 12 restrictive grids made of the same material as the hollow cones 3, and the upper 13 restrictive grids made of a material having a memory effect, and a single cavity formed by hollow cones 3 is equipped with a branch pipe for supplying hot coolant 14.

Устройство для плавления и хранения вязких нефтепродуктов работает следующим образом.A device for melting and storing viscous oil works as follows.

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. The hot coolant (for example, steam, flue gases) is fed through the hot coolant supply pipe 14 into a single cavity formed by hollow cones 3, fluidizing a layer of fine-grained material 11 located in the space between the lower 12 restrictive grid made of the material of the hollow cone 3, and upper 13 restrictive grids made of a material with a memory effect, which, under the influence of hot coolant temperatures, due to martensitic transformation, go into working condition, taking a curved, streamlined shape, thereby preventing clogging of the surface with particles of fine-grained material, by increasing the total length discharge tubes 10, which eliminates the inhomogeneity of the fluidized bed and possible changes in the flow structure, as well as self-cleaning upon transition to the initial state.

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.The packaged oil product is loaded through the hatch 2 into the melting module 8, "pecks" on the heated hollow cones 3, and under the influence of gravity begins to "sag" on them. The heated packaged oil product, having descended to the interface made in the form of a uniformly perforated cone 4, flowing through its perforations, enters the storage cavity 9. Through the branch pipe 5, the melt of the oil product is supplied to the pump, and through the return pipe 6 it returns to the storage cavity 9, thus hydraulic mixing of the oil melt takes place.

При необходимости готовый продукт можно слить через патрубок слива готовой продукции 7. If necessary, the finished product can be drained through the finished product drain pipe 7.

В процессе работы устройства из единой полости горячий теплоноситель выходит по отводящим трубкам 10.During operation of the device, the hot coolant exits from a single cavity through the outlet pipes 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. Thus, the use of a device for melting and storing viscous petroleum products, containing an outer heat-insulated housing, a uniformly perforated cone, branch pipes, a melting module, a storage cavity, tubular heaters made in the form of hollow cones and equipped with outlet tubes, and a single cavity formed by hollow cones contains a layer of fine-grained material located between the lower restrictive grids and the upper restrictive grids, made of a material with a memory effect, and equipped with a hot coolant supply pipe, allows you to increase the performance of the device.

Claims

A device for melting packaged solid and viscous petroleum products, comprising an outer heat-insulated body, tubular heaters, branch pipes, a uniformly perforated cone separating the device into a melting module and a storage cavity, characterized in that the tubular heaters are made in the form of hollow cones equipped with outlet tubes and restrictive grids , between which there is a layer of fine-grained material, and the upper restrictive grids are made of a material with a memory effect, and a single cavity formed by hollow cones is equipped with a hot coolant supply pipe.