RU2666018C1 - Tank for transportation of viscous oil products - Google Patents

Tank for transportation of viscous oil products Download PDF

Info

Publication number
RU2666018C1
RU2666018C1 RU2017124560A RU2017124560A RU2666018C1 RU 2666018 C1 RU2666018 C1 RU 2666018C1 RU 2017124560 A RU2017124560 A RU 2017124560A RU 2017124560 A RU2017124560 A RU 2017124560A RU 2666018 C1 RU2666018 C1 RU 2666018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boiler
tank
steam
heat
transportation
Prior art date
Application number
RU2017124560A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Моисеев
Татьяна Александровна Комарова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I"
Priority to RU2017124560A priority Critical patent/RU2666018C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666018C1 publication Critical patent/RU2666018C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D5/00—Tank wagons for carrying fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/74—Large containers having means for heating, cooling, aerating or other conditioning of contents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to rail transport, in particular to means for transporting viscous products when cooling oil products. Tank for transportation of viscous oil products includes boiler (1) mounted on transport carts with upper (2) filling hatch, a lower drainage device with top control, steam-heating jacket (4) with steam and condensate drain connections reinforced in the lower half of the boiler and covering the lower half. Tank contains transfer tube (7) rigidly attached at one end to the lower sheet of the shell of the tank cistern, and the other end having a flange connected to the drainage device. On the rod above the valve seat of the drainage device, hermetically sealed vessel (11) is rigidly fixed, filled with heat absorbing material. Upper half of the tank cistern above the steam-heating jacket is covered with heat-insulating material.EFFECT: invention ensures preservation of high temperature and fluidity of the petroleum product being transported, reduces the time of its unloading and reduces the cost of thermal energy for unloading and cleaning the boiler.1 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относятся к железнодорожному транспорту, а более конкретно к средствам перевозки вязких нефтепродуктов: мазутов, масел, пара-финистых нефтей и др.The invention relates to railway transport, and more specifically to a means of transporting viscous petroleum products: fuel oils, oils, para-finned oils, etc.

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.).There are known tanks for viscous petroleum products containing means for heating them, providing recovery of fluidity of the petroleum product before unloading (Morkiladze IG Railway tanks: structures, maintenance and repair. M, IVS-Holding, 2006, 512 p.).

Недостатками цистерн являются:The disadvantages of tanks are:

- большие трудозатраты и затраты тепловой энергии на разогрев нефтепродукта для восстановления его текучести при выгрузке, проводимой, как слив самотеком;- large labor and thermal energy costs for heating the oil product to restore its fluidity during unloading, carried out as a gravity drain;

- необходимость для организации выгрузки нефтепродуктов сливных площадок, включающих сложные инженерно-строительные сооружения, оборудованные дорогостоящей техникой;- the need for organizing the unloading of oil products at drainage sites, including complex engineering and construction structures equipped with expensive equipment;

- 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.- low turnover of tank cars, due to the duration of the operations of unloading the oil product and cleaning the tanks from its highly viscous residues, carried out with prolonged heating of both the tank and the delivered oil cargo.

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.).Thermos tanks with thermal insulation of the boiler walls are also known, which reduces the cooling rate of the transported oil product (Kazubov A.I. The use of thermos tanks for transportation of solidifying oil products. M; TsNIITEIMOS, issue 11, 1987, 32 pp.).

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.The disadvantages of thermos tanks are the difficulty of ensuring the full range of requirements for tanks with regulatory documents and the high cost. Thermos tanks are used only for a small list of hardening bulk cargoes with small volumes of traffic.

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.).The closest technical solution to the claimed invention is a railway tank car, known as model 15-1566, which is used for the transportation of viscous oil products (Gubenko V.K., Nikodimov A.P., Zhilin G.K. Tanks (device, operation, repair). M .; Transport, 1990, 151 pp.).

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.The tank includes a cylindrical boiler horizontally mounted on transport trolleys, having an upper filling hatch, a lower discharge device with upper control carried out by a rod, the handle of which is placed in the upper filling hatch, and a steam heating casing equipped with fittings for supplying steam and condensate drain, reinforced on the lower half of the boiler and covering the entire lower half.

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.).The disadvantage of the tank is that the drain device is attached directly to the bottom sheet of the boiler of the tank car, using rubber sealing elements, which heat up when filling in the tank of hot oil product and eventually lose their performance characteristics. According to the requirements for rubber products, their temperature should not exceed plus 125 ° C, while at the outlet of the distillation apparatus at the refinery, fuel oil and oil have a temperature exceeding plus 300 ° C (Bannov P.G. Oil refining processes . 11, M, TsNIITEneftekhim, 2001, - 415 p.). For this reason, viscous petroleum products are pre-cooled to a temperature lower than plus 100 ° C before loading into the tank car. Cooling is carried out with prolonged exposure in special tanks occupying production facilities at oil refineries, and, as a rule, using cooling towers. Cooling towers are special constructions requiring production capacities, equipment and attracting staff (Kovalenko V.P., Turchaninov V.E. Ensuring the temperature regime of oil products during their transportation and storage: Transport and storage of oil and oil products. NTIS. M., “ VNIIOENG ", 1989, No. 6, 83 pp.).

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.In addition, the steam heating casing, mounted on the lower half of the boiler of the tank car model 15-1566, ensures the heating of the delivered oil product before its discharge, but does not interfere, but rather helps to cool its entire mass at the transportation stage.

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.The air gap between the casing of the boiler boiler and the steam heating casing creates structurally unintended thermal insulation of the lower half of the boiler tank, where the heat transfer from the hot oil tank to the surrounding space is less intense than on its upper half. Hot liquid oil in the upper half of the boiler of a filled tank is cooled on the cold walls of the boiler, having thermal contact with the environment faster than in its lower half. This cooling is accompanied by an increase in the density of the oil product, which goes into a hydrodynamically unstable state, exciting thermogravitational convection.

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.Convection currents of chilled liquid oil product that occur on the walls of the boiler are mixed with its hot masses inside the tank boiler and cause them to cool. Convective heat transfer in hot liquid oil, which is especially intense during the first hours after it is poured into the tank, causes rapid cooling and an increase in the viscosity of the entire mass oil product in the tank.

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.The objective of the invention is to reduce the time of unloading of oil from the tank, the cost of thermal energy for heating it before unloading, as well as increasing labor productivity for the organization of transportation and discharge of viscous oil products in the winter, of which the first factor leads to a significant increase in the turnover of rolling stock, ensuring delivery viscous petroleum products.

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.The technical result is achieved by the fact that the tank for transporting viscous petroleum products, including a cylindrical boiler horizontally mounted on transport trolleys, having an upper filling hatch, a lower discharge device with upper control carried out by a rod, the handle of which is placed in the upper filling hatch, and a steam heating casing equipped with fittings for supplying steam and condensate drain, mounted on the lower half of the boiler and covering the entire lower half, additionally contains a transition pipe, w A tightly insulated vessel filled with heat-absorbing material is rigidly attached with one end to the bottom sheet of the shell of the boiler of the tank, and the other end having a flange connected to the lower drain device, and on the rod, above the valve seat of the drain device.

При этом верхняя половина котла, над парообогревательным кожухом, покрыта теплоизолирующим материалом.In this case, the upper half of the boiler, above the steam heating casing, is covered with heat-insulating material.

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.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a boiler of a tank filled with oil. In FIG. 2 shows a cross section of the middle part of the tank boiler with an upper filling hatch and a lower drain device.

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.The tank for transporting viscous oil products contains a cylindrical boiler 1 horizontally mounted on transport trolleys, having an upper filling hatch 2, a lower discharge device 3 with upper control. A steam heating casing 4 is rigidly fixed on the lower half of the boiler tank 1. The upper control of the lower drain device 3 is provided by a rod 5, which has a knob 6, which in the inoperative position is placed in the upper filling hatch 2. The lower drain device 3 is mounted on the adapter pipe 7, rigidly attached by one with its end face to the bottom sheet of the shell of the boiler of the tank 1 and having a hole 8 on the second end blocked by the valve seat 9 of the lower drain device 3. A rubber seal is fixed on the lower side of the valve seat 9 anzheta 10 providing tightness drain device 3 in the closed position.

На штанге 5 непосредственно над седлом клапана 9 жестко укреплен герметично изолированный сосуд 11, заполненный теплопоглощающим материалом.On the rod 5 directly above the valve seat 9, a hermetically insulated vessel 11 is rigidly fixed, filled with heat-absorbing material.

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.As heat-absorbing material can be used, for example, crystalline hydrates of salts, and if the rod 5 is made in the form of a hollow pipe, then water. All these substances have a relatively low temperature and high specific heat of phase transformations.

Фазовым превращением у кристаллогидратов солей является плавление, а точнее обратимая реакция разложения на соль и воду, а у воды - испарение, происходящее при кипении.The phase transformation in crystalline hydrates of salts is the melting, or rather the reversible decomposition reaction into salt and water, and in water, the evaporation that occurs during boiling.

Примерами кристаллогидратов являются уксуснокислый натрий трехводный CH3COONa⋅3H2O и гипосульфит натрия пятиводный Na2S2O3⋅5Н2O. Удельная теплота и температура фазовых переходов названных теплопоглощающих материалов представлены в таблице 1.Examples of crystalline hydrates are sodium acetic acid trihydrate CH 3 COONa⋅3H 2 O and sodium pentahydrate Na 2 S 2 O 3 ⋅ 5H 2 O. The specific heat and temperature of phase transitions of these heat-absorbing materials are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

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.In the closed position of the drain device 3, a vessel 11 filled with heat-absorbing material is located inside the adapter pipe 7. When hot oil is poured into the boiler 1 of the tank, it also fills the adapter pipe 7, which has a small volume. When a hot oil product has a temperature above 200 ° C, the crystalline hydrates filling the vessel 11 melt and the water boils. In the latter case, the resulting water vapor through the hollow rod 5 is discharged into the surrounding space.

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.The steam heating casing 4 is a chamber, which is formed by the wall of the boiler 1 and a steel sheet, rigidly fixed on it with the formation of an air gap four centimeters thick. The steam heating casing 4 has an inlet pipe 12 for supplying steam to the chamber, and an outlet pipe 13 for draining the condensate formed.

Верхняя половина котла 1, над парообогревательным кожухом 4, покрыта слоем теплоизолирующего материала 14, например, жесткого пенополиуретана, стекловаты или ваты минеральной.The upper half of the boiler 1, above the steam heating casing 4, is covered with a layer of heat-insulating material 14, for example, rigid polyurethane foam, glass wool or mineral wool.

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.):The heat flux density q, W / m 2 from the hot oil product into the surrounding space through a layer of thermal insulation with a thermal conductivity coefficient λ of , W / m ° С and thickness δ of , m is determined by the equality (Mikheev M.A., Mikheeva M.M. Fundamentals of heat transfer M., "Energy", 1977, 344 S.):

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь tн.п. и tвозд. температура нефтепродукта и окружающей среды, °С соответственно. Отношение δиз/λиз называется термическим сопротивлением слоя тепловой изоляции.Here t n.p. and t air. the temperature of the oil product and the environment, ° C, respectively. The ratio δ of / λ of is called the thermal resistance of the thermal insulation layer.

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)/ВтThe steam heating casing 4 forms an air gap between the walls of the boiler 1 of the tank and the wall of the casing. The interlayer creates maximum thermal resistance in dry air, in which the thermal conductivity coefficient λ air = 0.043 W / m ° C and reaches δ air / λ air = 0.93 (m 2 ⋅ ° C) / W

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.The thickness of the layer of heat-insulating material 14 should be such that the thermal resistance created by it to the heat flow from the hot oil product to the surrounding area exceeds the thermal resistance of the air layer under the steam heating casing 4 by at least two times. Table 2 shows the required layer thickness 14 for three different heat insulating materials.

Figure 00000003
Figure 00000003

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.At the stage of transportation, most of the oil product 15 located in the central regions of the boiler 1 of the tank has a high temperature and fluidity, whereas, on the inner surface of the walls of the boiler 1 and in the transition pipe 7, a layer of hardened fraction 16 is formed, which has a low temperature and is located in a highly viscous condition.

Наливная площадка, как любой промышленный объект, должна быть оборудована источником технической горячей воды 17 и сбросной канализацией 18.The filling platform, like any industrial facility, must be equipped with a source of technical hot water 17 and a waste sewer 18.

При установке сливного прибора 3 на переходную трубу 7 не должны превышаться утвержденные габариты подвижного состава.When installing the drain device 3 on the adapter pipe 7, the approved rolling stock dimensions must not be exceeded.

Перевозку вязких нефтепродуктов в заявляемой цистерне осуществляют следующим образом.Transportation of viscous petroleum products in the inventive tank is as follows.

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.Hot oil is poured into the boiler 1 of the tank at the outlet temperature of the distillation apparatus at the refinery, bypassing the pre-cooling stage. In this case, immediately before filling, water received from the source of technical hot water 17 and drained after passing through the steam heating casing 4 to the waste sewer 18 is passed through the steam heating casing 4 of the boiler 1 of the tank 18. Water is passed through the steam heating casing 4 using the inlet 12 and the outlet pipe 13 of the steam heating casing 4. The passage of water provides the primary heating of the boiler 1 of the tank to positive temperatures, which blocks the appearance of thermally stresses in the welds of the boiler 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.These stresses can occur when oil is poured into boiler 1 with a high initial temperature under conditions when the ambient temperature is below minus 40 ° C.

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.The oil product poured fills the transition pipe 7 and cools in it, spending the heat contained therein to melt or evaporate the heat-absorbing material filling the vessel 11. With a small volume of the transition pipe 7 not exceeding twenty liters, the oil filling the transition pipe 7 is cooled to a temperature not exceeding plus 100 ° C, which ensures the normal operation of the rubber sealing sleeve 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.At low heat conductivity of petroleum λ NP .≈0,12 W / m ° C petroleum filling volume of the transition duct 7 itself generates heat insulation rubber sealing cuff 10 from the hot oil in the boiler 15 of the tank 1, which may exceed the temperature plus 200 ° C.

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.The continued transmission of water received from the source of process water 17 under the steam heating casing 4 causes the liquid fraction of the hot oil 15 in the lower half of the boiler 1 to cool to a temperature lying in the range from + 100 ° C to + 80 ° C.

Такие температуры соответствуют существующим требованиям, предъявляемым к условиям эксплуатации цистерн для вязких нефтепродуктов, имеющих резиновые уплотняющие элементы на нижних сливных приборах.Such temperatures comply with the existing requirements for operating tanks for viscous petroleum products having rubber sealing elements on the lower drainage devices.

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.The temperature of the liquid oil 15 in the upper half of the boiler 1 of the tank is slightly higher than plus 200 ° C. To maintain its high temperature, the outer surface of the tank 1 boiler is covered with a layer of heat-insulating material 14, made, for example, of rigid polyurethane foam, with low thermal conductivity λ of = 0.04 W / m ° C. It can be used for a long time, for several years, at temperatures from plus 60 ° C to plus 200 ° C, and for a short time at higher temperatures.

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.The heat-insulating layer of polyurethane foam 14 is applied by spraying on the upper half of the boiler 1 of the tank. Spraying is carried out under depot conditions for two to three hours; if necessary, it is removed mechanically, i.e. scraper.

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.After filling, the liquid oil 15 filling the boiler 1 of the tank is in a stable nonequilibrium state, in which its density in the upper half of the boiler 1 of the tank is 15-20% lower than in the lower half of the boiler 1 of the tank.

В таком состоянии, называемом «стратифицированным состоянием», отсутствует причина возникновения термогравитационной конвекции горячих жидкостей, что резко снижает теплоперенос внутри их объема.In this state, called the "stratified state", there is no reason for the occurrence of thermogravitational convection of hot liquids, which sharply reduces the heat transfer inside their volume.

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.In the stratified state of the hot liquid petroleum product 15 inside the boiler 1 of the tank, there is not only a decrease in its cooling rate during transportation, but the picture of solidification itself changes with the transition to a highly viscous state. This transition does not occur in the entire mass 15 of the liquid oil filling the boiler 1 of the tank, but only in a thin layer adjacent to the walls of the boiler 1.

Результаты компьютерных расчетов показали, что толщина слоя застывшей фракции 16 не превосходит шести сантиметров, а его масса будет меньше пяти тонн.The results of computer calculations showed that the thickness of the layer of the frozen fraction 16 does not exceed six centimeters, and its mass will be less than five tons.

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.The main part of the liquid petroleum product 15 in the boiler 1 of the tank, with a total mass of about sixty tons, maintains a high temperature and fluidity sufficient for gravity discharge after at least ten days of transportation at ambient temperature minus twenty degrees Celsius.

При низкой теплопроводности нефтепродукта λн.п.≈0,12 Вт/м°C слой застывшей фракции 16 сам является дополнительной теплоизолирующей оболочкой котла 1 цистерны.At low thermal conductivity of the oil product λ np ≈ 0.12 W / m ° C, the layer of solidified fraction 16 itself is an additional heat-insulating shell of the boiler 1 of the tank.

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.The layer of hardened fraction 16 is easily eroded when steam is supplied through the inlet pipe 12, under the steam heating casing 4 and condensate is discharged through the pipe 13 according to the standard technology for unloading viscous oil products. Moreover, less time is spent on erosion of the layer of the hardened fraction 16 and less heat is consumed in comparison with the closest technical solution.

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.When heating and erosion of the layer of the hardened fraction 16 having thermal contact with the hot oil product 15, the wall area of the boiler 1 of the tank also significantly decreases, where the formation of highly viscous residues of the transported oil product remains possible. It is limited to the upper half of the boiler 1, which is not heated when draining.

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.The drained oil product has a high temperature and fluidity and can be transferred to storage facilities via ground communications, including if they are made according to temporary technological schemes.

Решение задачи по сокращению времени выгрузки, затрат тепловой энергии на ее проведение и повышению производительности труда на организацию перевозок вязких нефтепродуктов сводится к следующему:The solution to the problem of reducing unloading time, the cost of thermal energy for its implementation and increasing labor productivity for the organization of transportation of viscous petroleum products is as follows:

1. Упрощаются операции по предмаршрутной подготовке вязких нефтепродуктов перед наливом в цистерну, при которой снимается необходимость их предварительного охлаждения перед наливом в цистерну.1. Simplified operations on pre-route preparation of viscous petroleum products before filling into the tank, which eliminates the need for their preliminary cooling before filling into the tank.

2. Снижаются затраты времени и тепловой энергии при выгрузке вязких нефтепродуктов и очистке цистерн от высоковязких остатков.2. Reduced time and thermal energy when unloading viscous petroleum products and cleaning tanks from highly viscous residues.

3. Повышается производительность труда, связанного с перевозками вязких нефтепродуктов, которая выражается снижением простоя цистерн и увеличением оборота подвижного состава.3. Increased labor productivity associated with the transportation of viscous petroleum products, which is expressed by a decrease in the downtime of tanks and an increase in the turnover of rolling stock.

Claims (2)

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.1. A tank for transporting viscous petroleum products, including a cylindrical boiler horizontally mounted on transport trolleys, having an upper filling hatch, a lower discharge device with upper control carried out using a rod, the handle of which is placed in the upper filling hatch, and a steam heating casing equipped with fittings for steam supply and condensate drain, mounted on the lower half of the boiler and covering the entire lower half, characterized in that it further comprises a transition pipe, rigidly attached one end to the bottom sheet of the shell of the boiler boiler, and the other end having a flange connected to the lower drain device, and a hermetically insulated vessel filled with heat-absorbing material is rigidly mounted on the rod above the valve seat of the drain device. 2. Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя половина котла над парообогревательным кожухом покрыта теплоизолирующим материалом.2. A tank for transporting viscous petroleum products according to claim 1, characterized in that the upper half of the boiler above the steam heating casing is covered with a heat insulating material.
RU2017124560A 2017-07-10 2017-07-10 Tank for transportation of viscous oil products RU2666018C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124560A RU2666018C1 (en) 2017-07-10 2017-07-10 Tank for transportation of viscous oil products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124560A RU2666018C1 (en) 2017-07-10 2017-07-10 Tank for transportation of viscous oil products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666018C1 true RU2666018C1 (en) 2018-09-05

Family

ID=63459864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017124560A RU2666018C1 (en) 2017-07-10 2017-07-10 Tank for transportation of viscous oil products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666018C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111301452A (en) * 2018-12-12 2020-06-19 中车唐山机车车辆有限公司 Subway car body with preventive drainage structure
RU2749164C1 (en) * 2020-07-03 2021-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Cistern for transporting oils, oil residue and other viscous oil products under low temperatures
CN114104017A (en) * 2021-11-29 2022-03-01 中车山东机车车辆有限公司 Railway tank car body and railway tank car
RU211442U1 (en) * 2021-12-02 2022-06-06 Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК") TANK DRAIN

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6347589B1 (en) * 2000-06-30 2002-02-19 Trn Business Trust Railway tank car having a heating system with internal heat transfer panel
RU91058U1 (en) * 2009-09-22 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Рузхиммаш" (ОАО "Рузхиммаш") RAILWAY TANK FOR HARDENING LIQUIDS
RU2381432C1 (en) * 2008-07-07 2010-02-10 Викторий Данилович Девяткин Heat exchange method in gas and liquid media
RU100506U1 (en) * 2010-06-15 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Рузхиммаш" (ОАО "Рузхиммаш") RAILWAY TANK FOR VISCOUS AND HARDENING LIQUIDS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6347589B1 (en) * 2000-06-30 2002-02-19 Trn Business Trust Railway tank car having a heating system with internal heat transfer panel
RU2381432C1 (en) * 2008-07-07 2010-02-10 Викторий Данилович Девяткин Heat exchange method in gas and liquid media
RU91058U1 (en) * 2009-09-22 2010-01-27 Открытое акционерное общество "Рузхиммаш" (ОАО "Рузхиммаш") RAILWAY TANK FOR HARDENING LIQUIDS
RU100506U1 (en) * 2010-06-15 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Рузхиммаш" (ОАО "Рузхиммаш") RAILWAY TANK FOR VISCOUS AND HARDENING LIQUIDS

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111301452A (en) * 2018-12-12 2020-06-19 中车唐山机车车辆有限公司 Subway car body with preventive drainage structure
CN111301452B (en) * 2018-12-12 2021-02-26 中车唐山机车车辆有限公司 Subway car body with preventive drainage structure
RU2749164C1 (en) * 2020-07-03 2021-06-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Cistern for transporting oils, oil residue and other viscous oil products under low temperatures
CN114104017A (en) * 2021-11-29 2022-03-01 中车山东机车车辆有限公司 Railway tank car body and railway tank car
CN114104017B (en) * 2021-11-29 2023-01-31 中车山东机车车辆有限公司 Railway tank car body and railway tank car
RU211442U1 (en) * 2021-12-02 2022-06-06 Общество с ограниченной ответственностью "Торгово-Закупочная Компания ОВК" (ООО "ТЗК "ОВК") TANK DRAIN
RU220489U1 (en) * 2023-05-30 2023-09-18 Денис Алексеевич Щипакин Device for heating viscous petroleum products in a railway tank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666018C1 (en) Tank for transportation of viscous oil products
RU2682130C1 (en) Method of transporting of viscous refined oil products and railway tank for its implementation
US2986011A (en) Cold liquid storage tank
DE10016352A1 (en) Sorption cooler
US2670605A (en) System and method for charging carbon dioxide containers
CA2643893C (en) Dual purpose bitumen/diluent railroad tank car
US3050134A (en) Means for protecting constructions and buildings against the risk of fire
JPS5962800A (en) Tank for cooled liquefied gas
CA1283003C (en) Vessel for transportation of high melting aromatic hydrocarbons in liquid phase
RU2749164C1 (en) Cistern for transporting oils, oil residue and other viscous oil products under low temperatures
RU2639095C1 (en) Method of transportation of viscous oil products and railway tank for its implementation
Vorobiev et al. New way to increase the profitability of railway transportation of viscous petroleum products at low air temperatures
US3864927A (en) Method and apparatus for storage, transport, and use of cryogenic gases in solid form
RU2629640C1 (en) Method for transportation of viscous oil products and tanks for its implementation
US2894373A (en) Method for storing and shipping foodstuffs and the like
RU147721U1 (en) TANK FOR THE TRANSPORTATION OF LIQUID OIL PRODUCTS
CA1072440A (en) Method of distributing carbon dioxide
Markov et al. Methodology for calculating the safe stop time of underground pipeline with high pour point oil
Krenn et al. Annular Air Leaks in a liquid hydrogen storage tank
US3072087A (en) Cold cargo ship and construction
US2488813A (en) Liquefied gas storage
RU2804785C1 (en) Tank car for storage and transportation of liquefied natural gas
SU1576448A1 (en) Tank for transporting petroleum products
CN217416542U (en) Whole-process heat preservation and cold insulation reinforcing device with movable heat insulation plate
WO2017034434A1 (en) Oil transportation method and device for the implementation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200711