СПОСОБ ХРАНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ В АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Российский патент 2022 года по МПК B63J2/12 B65G69/20 B65D88/12 B65D88/16 B65D88/74 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности использования естественного тепла.

Использование естественного тепла Арктики (морской воды) является перспективным инновационным решением для поддержания температуры топлив, соответствующих эксплуатационным характеристикам при хранении.

При этом, данный способ хранения топлив обеспечивает техногенную и экологическую безопасность и низкое энергопотребление.

Для решения подобных задач существуют различные способы и устройства, которые находят широкое применение в повседневной жизни при нагреве топлив различными электронагревающими и теплообменными устройствами, использующие внешние источники энергии тепла. Способ хранения углеводородных топлив в арктических условиях с использованием теплообменных устройств, использующих естественное тепло арктических зон (вода), позволит значительно снизить энергопотребление при хранении запасов топлив в арктических условиях и т.п.

Известен способ подогрева на нефтеперекачивающих станциях с резервуарным парком, при котором в стационарном режиме нефть разогревается до требуемой температуры и далее разогретая нефть посредством насосных станций перекачивается в трубопровод. При остановке перекачки нефть в резервуарном парке остывает до температуры ниже температуры нефти, поступающей на нефтеперерабатывающую станцию в стационарном режиме перекачки. При пуске нефтепровода после остановки остывшую нефть из резервуаров подают на пункт подогрева нефти (далее - ППН), где ее прогревают до требуемой температуры, после чего посредством магистральной насосной станции перекачивают нефть в трубопровод (Р.А. Алиев. Трубопроводный транспорт нефти и газа, 1988 г., параграф 8.10).

Требуемая мощность пункта подогрева нефти зависит от разницы между требуемой температурой на выходе ППН и температурой нефти, поступающей на ППН. Очевидно, что эта разница значительно возрастает в режиме пуска после остановки перекачки и для нагревания нефти до требуемой температуры необходимый запас мощности ППН сверх мощности, необходимой для стационарного режима перекачки нефти. Таким образом, недостатком известного способа является высокая требуемая мощность ППН.

Известен «Способ хранения высоковязких нефтепродуктов» по патенту РФ №2115613 от 20.07.1998 г., основанный на поддержании в емкости температуры, обеспечивающей текучесть нефтепродукта путем циркуляционного подогрева отличающийся тем, что циркуляционный подогрев нефтепродукта постоянно осуществляют только в расходном резервуаре, а в резервуарах длительного хранения нефтепродукты хранят при температуре окружающего воздуха, при этом расходный резервуар постоянно пополняют нефтепродуктом одного из резервуаров длительного хранения. Данный способ является энергетически экономичным, но недостатком данного способа является постоянные энергозатраты на нагрев нефти.

Наиболее близким к изобретению из предшествующего уровня техники является «Способ подогрева нефти на нефтеперекачивающей станции с резервуарами для хранения нефти» по патенту РФ №2649731 от 04.04.2018 г., который был принят за прототип, где подогрев нефти на нефтеперекачивающей станции с резервуарами для хранения нефти, включающий в себя циркуляцию нефти, содержащейся в резервуарном парке через пункт подогрева нефти и подогрев нефти во время циркуляции.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении требуемой мощности пункта подогрева нефти. Подводя итоги, можно сказать, что известные до настоящего времени способы включали устройства подогрева нефти и нефтепродуктов при их хранении и перекачки за счет различных тепло-массообменных устройств, при этом в качестве источника тепла использовался, в основном, водяной пар.

В соответствии с этим, в основу изобретения положена задача поддержания температуры хранения топлива выше температуры эксплуатационных показателей топлива за счет конвективного теплообмена между углеводородным топливом и естественной средой (вода).

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, что предлагаемый способ включает в себя известные мобильные эластичные резервуары для нефтепродуктов по патенту РФ №2304553 от 20.08.2007 г., дополнительно снабжен штуцерами входа и выхода топлива для обеспечения циркуляционного нагрева топлива в емкости хранения по циклической схеме: емкость хранения, перекачивающий насос, теплообменник, использующий естественное тепло Арктики (воду), емкость хранения топлива.

Технический результат заключается в поддержании температуры хранения топлива выше температуры его эксплуатационных показателей за счет конвективного теплообмена между углеводородным топливом и естественной средой (вода) и может быть использован как на стационарных, так и на мобильных объектах, использующих углеводородное топливо для получения тепловой энергии в условиях Арктики.

Предлагаемый способ хранения углеводородных топлив в арктических условиях (Фиг. 1) работает следующим образом.

Углеводородное топливо из емкости 2 через задвижку 1 подается насосом 4 в теплообменник 5 для нагрева топлива за счет естественного тепла (вода) и далее через задвижку 3 поступает обратно в емкость 2. Температура в емкости 2 через задвижки 1 и 3 поддерживается в автоматическом режиме за счет периодичности перекачивания топлива по циклической схеме: емкость 2, насос 4, теплообменник 5, емкость 2.

Насос 4, задвижки 1, 3, и трубопроводы оснащены спутниками электрического обогрева и теплоизоляцией на случай аварийной остановки системы хранения углеводородных топлив.

Пример

Для осуществления данного способа использовали дизельное топливо арктического класса с температурой застывания по ГОСТу 305-2013 -45°С.

Нагрев топлива, предварительно охлажденного в емкости хранения 2 объемом 100 м³ (Фиг. 1) до -40°С, осуществляли за счет прокачки его через теплообменное устройство 5, помещенное в емкость с водой при температуре 2°С. Углеводородное топливо из емкости 2 через задвижку 1 подавали насосом 4 через теплообменник 5 мощностью 90 кВт с поверхностью теплообмена 60,32 м² и далее через задвижку 3 в емкость 2. Скорость прокачки топлива составляла 10 т/ч, при этом скорость подъема температуры топлива в емкости 2 составила 1,1°С/ч.

Постепенное повышение температуры топлива в емкости хранения свидетельствует о преимуществе заявляемого способа.

Изобретение относится к области теплотехники, в частности использования естественного тепла. Способ хранения углеводородных топлив в арктических условиях осуществляют путем конвективного теплообмена между углеводородным топливом и естественной средой (морская вода). Хранящееся углеводородное топливо в эластичной емкости перекачивается насосом через теплообменное устройство, где топливо нагревается выше температуры его эксплуатационных показателей за счет естественных источников тепла в Арктике и далее поступает в эластичную емкость по циклической схеме. Технический результат заключается в поддержании температуры хранения топлива выше температуры его эксплуатационных показателей за счет конвективного теплообмена между углеводородным топливом и естественной средой и может быть использован как на стационарных объектах, так и на мобильных, использующих углеводородное топливо для получения тепловой энергии в условиях Арктики. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ хранения углеводородных топлив в арктических условиях, включающий в себя эластичную емкость хранения топлива, снабженную узлом загрузки и выгрузки топлива, входными и выходными штуцерами для циркуляции топлива, насос, теплообменное устройство для нагрева топлива выше температуры его эксплуатационных показателей за счет естественных источников тепла в Арктике (морская вода), все данные устройства соединены трубопроводами для перекачки топлива по циклической схеме: эластичная емкость, насос, теплообменник, эластичная емкость для подержания температуры в емкости хранения углеводородного топлива выше температуры эксплуатационных показателей за счет естественных источников тепла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для поддержания теплового режима хранения углеводородных топлив используется естественное тепло в Арктике, в частности вода, посредством теплообменного устройства.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве топлива можно использовать как дизельное, так и авиационное углеводородное топливо.