高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置的製作方法

2023-08-05 02:06:36 1

專利名稱：高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置的製作方法
涉及領域本發明是高凝、高粘含蠟油品或渣油浮頂油罐低溫儲存的空間加熱裝置。涉及管道系統領域。
背景技術：
對高凝、高粘含蠟原油或渣油傳統的儲存方法是把油品加熱到凝點以上15℃左右並保持溫度儲存。一般原油庫基本上都是按加熱保溫儲存的方法設計的，即在罐底部安裝加熱器加熱原油，使罐內全部原油處在液態狀態下並保持一定的溫度儲存。實際運行情況根據地區、油品性質和季節的不同，保溫溫度有所差別。加熱器安裝在底部儲存易凝原油的油罐，如果加熱保溫的溫度低於或接近油品的凝點，就會在罐頂、罐壁和罐底形成凝油層。隨溫度的進一步降低，凝油層的厚度和強度增大，當凝油達到一定數量和強度時，恢復操作前的加熱或收油會使罐內憋壓，並可能導致油罐失效，髮油時浮盤不能及時下降會使油罐抽空。油罐罐體、基礎的原設計、施工都是以大氣壓下的靜液柱壓力作為設計壓力的依據，無論按均質材料校核還是按缺陷材料考慮，無論是罐壁、罐底還是基礎，如果增加額外的載荷都會使油罐各部分的受力狀況超過原設計的工作條件，特別是罐壁的工作應力隨壓力的增加而增加的速度非常大，增加載荷會增大脆性破壞的危險，對油罐的安全運行造成嚴重的威脅。所以設計為底部加熱儲存易凝油品的油罐必須保持油品的溫度在凝點以上，才能保證安全生產。這種方法長時間儲存油品將消耗大量的燃料油，使儲油成本增加，效益降低。因此，對於儲存高凝點油品的大型儲油罐，目前油罐的加熱裝置不能滿足低溫儲存的要求，尤其不能把目前加熱器條件下的半固化儲存作為常規操作方法使用。要實現間歇供熱、降低儲油溫度，必須改變加熱方式，解決膨脹壓力的問題。
日本對高含蠟重油罐開展了固化儲備應用研究，採用儲存期間不加熱的固態儲存方法，加熱器掛在浮頂下面，採用頂部加熱方式融化加熱重油，外輸泵也安裝在浮頂上，不需要等到罐內凝油全部融化，可以邊加熱邊髮油。這種方法雖然簡單、節能，且罐內壓力穩定，但因外輸泵須安裝在浮頂上，輸出的管道必須能伸縮，對於較大輸出量和壓力的伸縮管道，技術上有一定的難度，同時這種一面加熱的裝置儘管可以融一部分輸一部分，邊輸邊融，但畢竟融化速度慢，外輸量大時就滿足不了要求，只有提前許多時間，先行融化後，才能啟動外輸泵，當有緊急外輸任務時就會來不及而誤事。隨著社會的前進和經濟的發展，石油的需求量越來越大，而全世界的石油資源有限，缺油國會越來越多，從戰略的角度看長期儲存石油的必要性亦會越來越重要。石油的長期儲存當然要求儲存的成本要低，儲存的時間則要長。如果繼續沿用傳統方法儲存原油特別是高凝原油或渣油，能耗大必將成為制約企業經濟效益的突出矛盾。

發明內容
本發明的目的是發明一種長期低溫儲存或常溫儲存高凝油品的浮頂罐經濟、安全的空間加熱裝置。
本發明針對現在高凝原油浮頂罐底部單面加熱裝置存在的不足，採用空間加熱技術，即在罐底13之上，浮頂9之下及浮頂9與罐底13之間均設置有加熱器，詳見圖1、圖2、圖4和圖5。具體就是在罐底13之上安裝底部蒸汽管12加熱器，在浮頂9下安裝有水平蒸汽管1加熱器，並由其連接油罐中間的9～13個垂向螺旋蒸汽管2加熱器，螺旋蒸汽管2的下部接金屬軟管8並再接底部排水匯管11。其中底部蒸汽管12加熱器可以利用現在的罐底加熱器，它通常由4根蒸汽管盤成圓盤狀，倒扣在距罐底13一定的高度上，4根蒸汽管的進口14並排從罐壁4外伸向罐的中心後每根蒸汽管各在圓形罐的1/4扇面內盤旋，出口15從進口14的相對方向伸出罐外。頂部水平蒸汽管1加熱器由5～7根蒸汽管盤成水平圓狀懸掛於浮頂9之下。具體盤法是從浮船外緣3外與罐壁4之間的罐壁化蠟盤管5往裡先盤一圓圈後，按區域盤到中心，每個區域的面積應大體等同，盤管長度相等，以使加熱均勻。區域的劃分是中心一個小圓區，其外的環圓區再均勻劃4～6個區(視油罐的大小而定)，每個區由一根蒸汽管1盤旋而成，每個小區的頂部水平蒸汽管入口6穿過浮頂9接頂外的伸縮進汽管；而每個小區的頂部水平蒸汽管出口16則分為兩個出口分別接向罐中的兩根螺旋蒸汽管2。罐壁化蠟盤管5的出口單獨接向罐中回水管10。至於浮頂9外的伸縮進汽管按現有技術可以為兩種結構，一是金屬波紋管，二是彎折管。罐中均勻分布的9～13個垂向螺旋蒸汽管2加熱器的上部接向浮頂9下頂部水平蒸汽管出口16，每根螺旋蒸汽管2下接金屬軟管8後再接底部排水匯管11。垂向螺旋蒸汽管2由鋼管彎成螺旋狀(見圖3)，螺旋管的環徑與螺距相等，螺旋管的長度要滿足浮頂9降到罐的最下方時浮頂9與罐底板13之間距離(支柱高度)要求，即螺旋蒸汽管2連接金屬軟管8和底部排水匯管11後整個的高度要小於浮頂9與罐底板13之間的最小距離一支柱的高度，一般垂向螺旋蒸汽管2的長度約為油罐支柱高的2/3左右。金屬軟管8為有彎折點的彎折金屬管或金屬波紋管。
本加熱裝置在工作時，首先向頂部加熱器供熱，使浮頂9下面有一定厚度的凝油融化，升至一定的溫度，同時垂向螺旋蒸汽管2也將其周圍的凝油融化，形成一組凝油層中的垂向液態通道，以此在油罐內建立起連通的水力系統，恢復到油罐設計的水力條件。當安全生產的水力條件建立後，再開始向底部加熱器供汽，這時產生的熱膨脹體積可以及時通過垂向液流通道排至浮頂9下面，並使浮頂9隨熱膨脹及時上升而不會在罐內憋壓。使因間歇供熱而處於半固化儲存狀態的油罐在原設計條件下工作，從而保證了在較長時間低溫儲存後油罐的安全解凝和運行。如果供熱系統的能力滿足要求、恢復操作的時間充裕，這種結構的加熱裝置允許油罐在較低的溫度(或常溫)下長時間儲存高凝油品。同時，上、下兩面及中間的加熱，可以使油罐的凝油較快融化，以較快的速度外輸。如果外輸要求不急，在底部加熱器開始工作以後，頂部加熱器可以關閉，此後的油罐工作條件和受力狀態與保溫儲存時相同。
具體實施例方式
實施例以10×104m3單盤浮頂式油罐儲存大慶原油為例，大慶原油含蠟量為30％左右，凝點32.5℃。在我國北方地區秋、冬、春季均需加熱儲存。在此類油品儲罐中，利用原有的罐底加熱器，再加裝罐頂加熱器和垂向螺旋蒸汽管2加熱器。罐底加熱器其結構如圖4、圖5所示，它由4根蒸汽管12盤成，蒸汽管12為114的鋼管，總長為1417m，供汽壓為0.4Mpa(表壓)。罐頂加熱器結構如圖1、圖2所示，由5根水平蒸汽管1分別接一個中心小圓區和周圍4個均等的小扇面區內的蛇形盤管，蒸汽管1選用89鋼管，管線間隔4m，可布10圈，總長為1421.62m，蒸汽盤管安裝位置在浮頂下15cm，供汽壓力為0.2Mpa(表壓)。垂向螺旋蒸汽管2加熱器結構如圖3所示，由5根水平蒸汽管1各分兩根形成10根垂向螺旋蒸汽管2，選45的鋼管彎成螺旋狀，螺旋管2外環徑為245mm，螺距為200mm，高度為1.2m，油罐支柱高1.8m，10根螺旋蒸汽管2均勻分布於罐中，金屬軟管8選用45的波紋管。
10×104m3油罐的直徑80m，滿罐位19.5m。一個存儲周期結束後，凝油量按滿罐位的10％計算，外界環境溫度為-8.6℃，罐內由低溫加熱至42℃，單靠底部加熱器需加熱4.85天。頂部融化0.3m厚的凝油需約24小時，垂向螺旋蒸汽管2加熱器在頂部加熱器工作24小時後，可在凝油層中形成10個均勻分布的溫度為35℃，面積為0.58m2的液流通道。綜合作用，在三部分加熱器同時工作時，按流量外輸的時間小於5.85天。
可見，本發明由於採用了在罐底、罐頂和中間垂向的空間加熱裝置，可以使北方地區儲存高凝點油品的儲罐實現間歇供熱或常溫儲存，改變傳統的加熱保溫儲存方式；加熱器工作時不惡化設計條件為大氣壓的常壓儲罐的各部分原設計受力狀態，使因間歇供熱而處於半固化儲存狀態的油罐在原設計條件下工作，從而保證了在較長時間低溫儲存後油罐可以安全解凝和運行，甚至可以安全地實現短時間內大量外輸的緊急任務；可以滿足半固化儲存狀態的油罐快速解凝恢復操作的要求；加熱器蒸汽管的布置方式能夠保證浮頂平衡、穩定的工作、提高熱能利用率以及滿足蒸汽管熱應力補償的要求；由於間歇供熱降低了燃油能耗和管理費用，使儲油成本降低，具有較好的經濟效益，完善地解決了高凝原油浮頂罐長期低溫儲存高凝原油及渣油的技術問題和經濟問題。總之，本發明使高凝油品浮頂儲罐既可長期儲存、節能、效益高，又安全可靠。


圖1頂部水平蒸汽管加熱器仰視圖(圖2的A-A視圖)圖2垂向螺旋蒸汽管加熱器構成3螺旋蒸汽管主視4底部蒸汽管加熱器主視5底蒸汽管加熱器俯視圖其中1-頂部水平蒸汽管2-垂向螺旋蒸汽管3-浮船外緣4-罐壁5-罐壁化蠟盤管6-頂部水平蒸汽管入口7-罐壁化蠟盤管蒸汽入口8-金屬軟管9-浮頂10-罐壁化蠟盤管回水管11-底部排水匯管12-底部蒸汽管13-罐底板14-底部蒸汽管入口15-底部蒸汽管出口16-頂部水平蒸汽管出口
權利要求
1.一種高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置，包括罐底[13]上或浮頂[9]下的加熱器，其特徵是在罐底[13]之上、浮頂[9]之下及浮頂[9]與罐底[13]之間均設置有加熱器。
2.根據權利要求1所述的高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置，其特徵是在罐底[13]之上安裝底部蒸汽管[12]加熱器，在浮頂[9]下安裝頂部水平蒸汽管[1]加熱器，並由頂部水平蒸汽管[1]分支接油罐中間的9～13個均勻分布的垂向螺旋蒸汽管[2]加熱器後下部接金屬軟管[8]及底部排水匯管[11]。
3.根據權利要求1、2所述的高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置，其特徵是所述頂部水平蒸汽管[1]加熱器是由5～7根頂部水平蒸汽管[1]盤成平面圓狀懸掛於浮頂[9]之下，頂部水平蒸汽管[1]從浮船外緣[3]與罐壁[4]之間的罐壁化蠟盤管[5]往裡先盤一圓圈並再按區域盤到中心，區域的劃分是中心一個小圓區，其外的環圓區再均勻劃分4～6個與中心小圓區面積相等的區，每個區由一根頂部水平蒸汽管[1]盤旋而成，其上端與盤圓圈的管共同穿過浮頂[9]接伸縮進汽管，頂部水平蒸汽管出口[16]分兩支與盤圓圈的管均各接一垂向螺旋蒸汽管[2]。
4.根據權利要求1、2所述的高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置，其特徵是所述垂向螺旋蒸汽管[2]加熱器為均勻分布的9～13個垂向螺旋蒸汽管[2]上端接向頂部水平蒸汽管出口[16]，每根螺旋蒸汽管[2]下接金屬軟管[8]後再接底部排水匯管[11]。
5.根據權利要求4所述的高凝油品浮頂油罐空間加熱裝置，其特徵是所述垂向螺旋蒸汽管[2]由金屬管螺旋而成，螺旋的環徑與螺距相等，螺旋的長度為油罐支柱高的2/3。
全文摘要
本發明是高凝、高粘含蠟油品浮頂油罐低溫儲存的空間加熱裝置。其特徵是在罐底13上安裝有底部蒸汽管12加熱器，浮頂9下安裝有頂部水平蒸汽管1加熱器並由其接油罐中間的9～13個均勻分布的垂向螺旋蒸汽管2加熱器，而垂向螺旋蒸汽管2下部接金屬軟管8後再接至底部排水匯管11。本發明使高凝油品在浮頂油罐中可長時間低溫儲存，節約能耗，效益高，安全可靠，又可在較短時間內實現大輸量的外輸任務。
文檔編號B65D88/00GK1676443SQ200410030638
公開日2005年10月5日 申請日期2004年4月2日 優先權日2004年4月2日
發明者王曉梅, 李東風, 石蕾, 王紅菊 申請人:中國石油天然氣股份有限公司