RU2782009C1

RU2782009C1 - Tank heater

Info

Publication number: RU2782009C1
Application number: RU2021139731A
Authority: RU
Inventors: Наталия Михайловна Кулаева
Original assignee: Наталия Михайловна Кулаева
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2022-10-21

Abstract

FIELD: viscous hydrocarbons transportation and storage.

SUBSTANCE: invention relates to the transportation and storage of viscous hydrocarbons and can be used at petrochemical facilities, oil refining and pipelines. The tank heater is made in the form of a multilayer flexible coating and contains thermal insulation (1) on its outer side, and further inland there are electric heating elements with a dielectric coating (2), then a layer of magnetic substance (3), in which containers are built in the form of strips of flexible polymer material containing a saline solution capable of exothermic and endothermic controlled reactions. A multi-layer flexible coating is placed on the surface of the tank, after which a layer of magnetic substance is tightly fixed on the steel wall. Before the electrical energy is applied, an exothermic reaction of the brine solution is started in the flexible containers, which becomes solid, creating a solid containment loop around the steel container. After a controlled endothermic reaction, the solid in the flexible containers goes back into the liquid fraction and is ready for a new cycle.

EFFECT: invention increases the reliability of fixing the multilayer flexible coating on the complex relief surface of the tank car and makes it possible to reduce current operating costs in cold weather, improve the safety of workers.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортировке и хранению вязких углеводородов и может быть использовано на объектах нефтехимии, нефтепереработки. Тяжелые фракции углеводородов становятся вязкими при низких температурах, что затрудняет эксплуатацию цистерн, в процессе их разгрузки. Представленный в изобретении обогреватель цистерн обеспечивает подвод тепла к стальной емкости для поднятия температуры, чтобы жидкий мазут можно было удобно сливать, перемещать по трубопроводу.The invention relates to the transportation and storage of viscous hydrocarbons and can be used at petrochemical facilities, oil refining. Heavy fractions of hydrocarbons become viscous at low temperatures, which makes it difficult to operate tanks during their unloading. The tank heater according to the invention provides heat supply to the steel container to raise the temperature so that the liquid fuel oil can be conveniently drained and moved through the pipeline.

В настоящее время известно множество способов и устройств, которые обеспечивают прогрев цистерн. В документе [1] предлагается использовать в цистерне дополнительный сосуд, в который будет подаваться пар. Решение потребует больших затрат, как на создание сосуда, так и его постоянную перевозку в конструкции цистерны. Снижается безопасность работ. Для прогрева перевозимых углеводородов известно решение [2], предусматривающее прокладку в цистерне дополнительных труб. Такое решение затратное и трудоемкое. Раскрыта в патенте [3] конструкция котла для разогрева содержимого цистерны. Создание специального котла - это трудоемкое и дорогостоящее решение, также дополнительно потребуется создать и внедрить безопасную технологию выполнения эксплуатационных работ. В документе [4] дается описание устройства нагрева, в конструкции которого используются магниты, а также специально монтируемые пружины, стержни с резьбой. Выполнение эксплуатационных работ потребует больших затрат труда.Currently, there are many methods and devices that provide heating of tanks. Document [1] proposes to use an additional vessel in the tank, into which steam will be supplied. The solution will require high costs, both for the creation of the vessel and its constant transportation in the tank structure. Decreased work safety. For heating transported hydrocarbons, a solution is known [2], which involves laying additional pipes in the tank. This solution is costly and labor intensive. Disclosed in the patent [3] is the design of the boiler for heating the contents of the tank. Creation of a special boiler is a labor-intensive and expensive solution, and it will also be necessary to create and implement a safe technology for performing operational work. The document [4] describes a heating device, the design of which uses magnets, as well as specially mounted springs, threaded rods. Maintenance work will require a lot of labor.

В документе [5] предусматривается создание специального теплообменника, в котором нагреваются углеводороды транспортируемые насосами со дна цистерны, где наиболее низкая температура. Затем нагретые углеводороды заливаются обратно в цистерну. Такое решение затратное и трудоемкое, также дополнительно потребуется создать безопасную технологию выполнения эксплуатационных работ.The document [5] provides for the creation of a special heat exchanger in which hydrocarbons transported by pumps from the bottom of the tank, where the temperature is the lowest, are heated. The heated hydrocarbons are then poured back into the tank. Such a solution is costly and time-consuming, and it will also be necessary to create a safe technology for performing operational work.

В качестве прототипа выбрано техническое решение, изложенное в [6], которое предусматривает использование многослойного гибкого покрытия, у которого на внешней стороне имеется теплоизоляция и далее вглубь расположены электронагревательные элементы с диэлектрическим покрытием, затем слой полимерного магнитного вещества. Обеспечивается плотное прилегание к стальной поверхности цистерны слоя полимерного магнитного вещества. Недостатком прототипа является температурная зависимость надежности закрепления многослойного гибкого покрытия на цистерне. Так, большинство эксплуатируемых на железной дороге цистерн имеют подтеки углеводородов на внешней стальной поверхности. Поэтому магнитное вещество, притягиваясь к стальной поверхности, часто будет соприкасаться непосредственно с тонким слоем углеводородов, который станет жидким в процессе нагрева, например, при разгрузке мазута марки 100 на практике цистерну достаточно нагреть до 60 градусов Цельсия. Теплоемкость цистерны большая, поэтому углеводород на стальной поверхности станет жидким и будет течь вниз намного раньше, чем закончиться нагрев емкости, и это приведет к скольжению и падению многослойного гибкого покрытия, что нарушит процесс нагрева. Другим недостатком прототипа является зависимость надежности закрепления многослойного гибкого покрытия на поверхности цистерны от ее магнитных свойств, так как имеется тенденция в промышленности, предусматривающая использование на транспорте цветных металлов, полимеров, композитов, с которыми магниты не взаимодействуют. В представленном изобретении эти недостатки решаются путем создания обогревателя цистерн, в котором, в качестве новизны, имеются продольные гибкие емкости, содержащие солевой раствор способный становится твердым после управляемой экзотермической реакции и жидким после управляемой эндотермической реакции. Продольные гибкие емкости проходят вдоль многослойного гибкого покрытия и встроены в магнитный слой. Представленный обогреватель цистерн работает следующим образом. Многослойное гибкое покрытие размещают на цистерне и запускают в гибких емкостях экзотермическую реакцию, которая завершается за секунды. Температура реакции не превышает 60 градусов по Цельсию, энергии выделяется очень мало, учитывая теплоемкость цистерны, на поверхности которой размещаются гибкие емкости. В гибких емкостях после химической реакции образуется твердое монолитное вещество, и таким образом появляется механический захват поверхности цистерны. Затем включают электрический ток для нагрева цистерны, но следят, чтобы на гибких емкостях температура не превышала 90 градусов Цельсия, чтобы не запустить эндотермическую реакцию в гибких емкостях. По завершении прогрева цистерны усиливают на несколько минут силу нагрева, чтобы температура в гибких емкостях приблизилась к 100 градусам Цельсия, тогда быстро пройдет эндотермическая реакция и твердое вещество перейдет в жидкое состояние. Механический захват поверхности цистерны исчезнет и многослойное гибкое покрытие вновь готово к эксплуатации. Для безопасного проведения работ по снятию многослойного гибкого покрытия потребуется подождать около 5 минут, чтобы соляной раствор быстро остыл на поверхности цистерны. В гибких емкостях могут использоваться различные соляные растворы, например, состав, который приводится в [7], в этом случае запуск экзотермической реакции осуществляется с помощью специальной пружины. В представленном изобретении, в обогревателе цистерн, соляной раствор используется по новому назначению, а именно, для получения твердого вещества, монолита.As a prototype, the technical solution described in [6] was chosen, which provides for the use of a multilayer flexible coating, which has thermal insulation on the outer side and further in depth there are electric heating elements with a dielectric coating, then a layer of polymeric magnetic substance. A tight fit to the steel surface of the tank of a layer of polymeric magnetic substance is provided. The disadvantage of the prototype is the temperature dependence of the reliability of fixing the multilayer flexible coating on the tank. Thus, most of the railroad tank cars have hydrocarbon smudges on the outer steel surface. Therefore, the magnetic substance, being attracted to the steel surface, will often come into direct contact with a thin layer of hydrocarbons, which will become liquid during the heating process, for example, when unloading fuel oil of brand 100, in practice it is enough to heat the tank up to 60 degrees Celsius. The heat capacity of the tank is large, so the hydrocarbon on the steel surface will become liquid and flow down much earlier than the heating of the tank is finished, and this will cause the multi-layer flexible coating to slip and fall, which will disrupt the heating process. Another disadvantage of the prototype is the dependence of the reliability of fixing the multilayer flexible coating on the surface of the tank from its magnetic properties, since there is a trend in the industry that involves the use of non-ferrous metals, polymers, composites in transport, with which magnets do not interact. In the present invention, these disadvantages are solved by creating a tank heater, in which, as a novelty, there are longitudinal flexible containers containing a salt solution capable of becoming solid after a controlled exothermic reaction and liquid after a controlled endothermic reaction. Longitudinal flexible containers run along the multilayer flexible cover and are embedded in the magnetic layer. Presented tank heater works as follows. A multi-layer flexible coating is placed on a tank car and an exothermic reaction is started in flexible containers, which is completed in seconds. The reaction temperature does not exceed 60 degrees Celsius, very little energy is released, given the heat capacity of the tank, on the surface of which flexible containers are placed. In flexible containers, after a chemical reaction, a solid monolithic substance is formed, and thus a mechanical grip on the surface of the tank appears. Then an electric current is turned on to heat the tank, but make sure that the temperature on the flexible containers does not exceed 90 degrees Celsius so as not to start an endothermic reaction in the flexible containers. Upon completion of the heating of the tank, the heating force is increased for several minutes so that the temperature in the flexible containers approaches 100 degrees Celsius, then the endothermic reaction will quickly pass and the solid will turn into a liquid state. The mechanical grip on the tank surface will disappear and the multi-layer flexible coating is ready for use again. To safely carry out work on the removal of a multi-layer flexible coating, it will be necessary to wait about 5 minutes for the brine to cool quickly on the surface of the tank. Various brine solutions can be used in flexible containers, for example, the composition given in [7], in which case the exothermic reaction is started using a special spring. In the present invention, in the tank heater, the brine solution is used for a new purpose, namely, to obtain a solid substance, a monolith.

Структура многослойного гибкого покрытия представлена на фиг.1, где на внешней стороне теплоизоляция 1 и далее вглубь расположены электронагревательные элементы с диэлектрическим покрытием 2, затем слой магнитного вещества 3, полосы продольных гибких емкостей 4, стенка цистерны 5, подвод электроэнергии 6. Общая эксплуатационная схема обогревателя цистерн представлена на фиг.2, где на цистерне 7 размещается многослойное гибкое покрытие 8. Если поверхность цистерны имеет выступы, то кроме продольных гибких емкостей, могут быть поперечные и наклонные гибкие емкости.The structure of the multilayer flexible coating is shown in figure 1, where on the outer side of the thermal insulation 1 and further inland there are electric heating elements with a dielectric coating 2, then a layer of magnetic substance 3, stripes of longitudinal flexible containers 4, tank wall 5, power supply 6. General operational scheme heater tank is shown in figure 2, where the tank 7 is placed on a multi-layer flexible coating 8. If the surface of the tank has protrusions, in addition to longitudinal flexible containers, there may be transverse and inclined flexible containers.

Промышленная применимость изобретения обеспечивается доступными комплектующими элементами, а также понятной технологией изготовления и применения. Эффективность применения будет наиболее значимой в местах с холодным климатом.The industrial applicability of the invention is provided by available components, as well as a clear manufacturing and application technology. The effectiveness of the application will be most significant in places with a cold climate.

Источники информацииSources of information

1. RU 2749164,1. RU 2749164,

2. RU 2698637,2. RU 2698637,

3. RU 2603210,3. RU 2603210,

4. SU 1807972,4. SU 1807972,

5. RU 2443616,5. RU 2443616,

6. RU 2755551,6. RU 2755551,

7. RU 2149608.7. RU 2149608.

Claims

1. Tank heater, made in the form of a multi-layer flexible coating and containing thermal insulation on its outer side and further deep into the electric heating elements with a dielectric coating located in a layer, then a layer of magnetic substance, characterized in that longitudinal flexible containers are built into the magnetic substance layer in the form of strips, containing a saline solution capable of becoming solid after a controlled exothermic reaction and liquid after a controlled endothermic reaction.

2. Tank heater according to claim 1, characterized in that in the intervals between the strips of longitudinal flexible containers there are transverse flexible containers with a salt solution capable of becoming solid after a controlled exothermic reaction and liquid after a controlled endothermic reaction.