Главная | Обратная связь

Методика расчета (нормирования) времени слива высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

Темные нефтепродукты и другие наливные двухфазные грузы, перевозимые в ж.д. цистернах, по теплофизическим и физико-химическим свойствам разделяют на вязкие, застывающие и кристаллизующиеся.

К вязким относят продукты, которые во время транспортирования изменяют только свою вязкость. Важнейшим свойством таких грузов, определяющим работу установок слива, является их вязкостно-температурная характеристика. Слив грузов с кинетической вязкостью выше 1,5·10^–2 м²/с без подогрева невозможен. К застывающим и кристаллизующимся относятся продукты, образующие, при транспортировании твердую фазу или осадок. Это продукты переработки нефти, каменного угля, сланцев и водный раствор неорганических соединений. Налив таких грузов обычно осуществляется в горячем состоянии. Изменение внешних условий при транспортировании (охлаждение) приводит к кристаллизации составляющих компонентов и образованию твердой фазы (осадка) в перевозимом продукте. В пункты назначения цистерны прибывают с грузом, разделенным на две фазы: жидкую и твердую. Поэтому данная категория грузов получила определения наливных грузов с двухфазной средой. Жидкая часть этих грузов в большинстве случаев имеет кинематическую вязкость до 1,5·10^-2 м²/с.

Величина твердой фазы в цистерне зависит не только от условий транспортирования, но и от количества кристаллизующихся компонентов, содержащихся в перевозимом продукте, их температуры плавления, растворимости в жидкой фазе, их теплофизических свойств и вязкости жидкой фазы. По температуре плавления твердой фазы грузы с двухфазной средой условно делят на 3 группы.

1. С температурой плавления твердой фазы до 30°С.

2. С температурой плавления твердой фазы до 100°С.

3. С температурой плавления твердой фазы выше 100°С.

Наливные двухфазные грузы первой группы образуют осадки только в холодный период года. Они легко плавятся и удаляются из цистерн непосредственным разогревом до 30°С, что технически осуществить несложно. Наливные двухфазные грузы 2 и 3 группы образуют осадки, как в холодный, так и в теплый периоды года. Осадки двухфазных грузов 2 группы могут быть удалены из цистерны расплавлением за более длительное время, чем осадки 1 группы. Твердая фаза грузов 3 группы расплавлением из цистерн удалена быть не может, т.к. повышать температуру груза в обычной цистерне выше 100°С запрещено из-за соображений ее сохранности.

Время удаления твердой фазы из цистерн является основным нормообразующим фактором,т.к. на него приходится до 90% общей продолжительности операций слива. Оно зависит от величины осадка в цистерне и его теплофизических свойств. Теоретически рассчитать конечную величину осадка в цистерне в пунктах слива трудно или вообще невозможно из-за большого количества факторов, влияющих на процесс образования твердой фазы.

Выгрузка наливных грузов из железнодорожных цистерн, как правило, осуществляется через нижний сливной прибор самотеком (под действием силы тяжести) в промежуточную емкость, находящуюся под путем выгрузки в непосредственной близости от него. Выгрузка из цистерн, не имеющих нижнего сливного прибора, осуществляется через верхний люк откачкой. В этом случае диаметр откачивающего трубопровода должен быть не менее 200 мм.

Приемные устройства и средства перекачки пункта слива должны обеспечивать одновременную разгрузку поданных цистерн и при нижнем сливе не должны ограничивать максимально возможную пропускную способность универсального сливного прибора цистерны (УСП). В настоящее время все железнодорожные цистерны оборудованы универсальным сливным прибором с улучшенной гидравлической характеристикой, обеспечивающей слив самотеком продуктов с вязкостью до 1·10^-3 м²/с за 11,6 мин. Поэтому этот способ слива, осуществляемый через нижний сливной прибор в промежуточные подземные резервуары, находящиеся под железнодорожным путем или в непосредственной близости от него, в настоящее время является наиболее экономичным. Вместимость подземных резервуаров должна быть не меньше вместимости цистерн, одновременно подаваемых на фронт слива.

Формула для расчета продолжительности самотечного слива вязких продуктов из четырехосных цистерн имеет следующий вид

, мин. (2.18)

где ν – кинематическая вязкость продукта при температуре слива, м²/с.

Формула действительна в интервала вязкости от 1,2·10^-6 до 1,5·10^-3 м²/с, что практически охватывает всю номенклатуру перевозимых в железнодорожных цистернах вязких грузов.

Время выгрузки продуктов из вагонов-цистерн устанавливается расчетом, исходя из максимального использования пропускной способности УСП цистерн, применяемого оборудования для разогрева и удаления груза, времени очистки котлов цистерн и четкая организация выгрузочных работ при предельном совмещении выполняемых операций.

Подготовительные операции (снятие пломб, открытие крышки люка колпака, крышки клапана УСП цистерны, присоединение сливного устройства к патрубку УСП, открытие клапана УСП, установка переходных мостиков) – t_подг.

Заключительные операции (удаление остатков из котла цистерны зачистной лопаты, закрытие клапана УСП, крышки люка колпака, отсоединений сливного устройства эстакады и приведение его в нерабочее положение, закрытие крышки клапана УСП, постановка заглушки), очистка поверхности цистерн, поднятие переходных мостиков – t_закл, выгрузка груза из вагона – t_груз.

Заключительно-подготовительные операции долины выполняться одновременно в верхней и нижней части цистерн. Затраты времени на отдельные п. з. операции, выполняемые вручную, установлены фотохронометражем. Они приведены в табл. 2.11.

Количество цистерн, обслуживаемых одной группой сливщиков (2 чел.), не должно превышать 8 четырехосных вагонов.

В холодный период года при сливе продукта с вязкостью выше 1,5·10^-2 м²/с для разогрева остатков, налипших на внутреннюю поверхность цистерны, на дегазацию и охлаждение котла предоставляется дополнительное время продолжительностью 0,5 часа.

При перевозках некоторых сырых нефтей в котлах цистерн выпадают парафинистые отложения и минеральные примеси в размере 2¸3 см по высоте. Для удаления указанных отложений из котла в процессе слива необходимо размешивать их в массе нефти с помощью зачистной лопаты. В связи с этим при расчете времени выгрузки данной категории наливных грузов в подготовительные операции необходимо включать операцию «размешивание». Продолжительность этой операции в теплый период года составляет 2,33 мин. на 1 вагон.

Таблица 2.11

Средняя продолжительность подготовительно - заключительных операций, мин.

Наименование операции	Оборудование, инструмент	Температура воздуха
плюсовая	минусовая
Подготовительные операции
Опустить переходный мостик Открыть крышку люка колпака Открыть заглушку сливного прибора Подсоединить установку слива к патрубку УСП Открыть клапан сливного прибора Перейти от одной цистерны к другой	лебедка ключ, молоток ключ, молоток   –   ключ торцевой   –	0,67 0,26 0,87 *   0,42   0,9   0,18	0,69 0,31 0,90 *   0,44   0,93   0,19
Продолжение таблицы 2.11
Заключительные операции
Зачистить котел от остатков Закрыть клапан сливного прибора Отсоединить и привести в нерабочее положение установку слива Закрыть крышку люка колпака Закрыть заглушку сливного прибора Очистить поверхность цистерны и трафареты от попавшего груза* Поднять переходный мостик Перейти от одной цистерны к другой	зачистная лопата ключ торцевой   ломик     ключ ключ, ломик   ветошь     лебедка –	1,8 0,73   0,35     0,26 * 1,47   –     0,55 * 0,18	1,9 0,76   0,36     0,31 * 1,49   –     0,55 * 0,19

* Операции, перекрываемые во времени (выполняются параллельно)

 

Общее время Т выгрузки группы цистерн с вязкими грузами определяется следующим образом:

а) если t_груз< nt_подг Т=n(t_подг+t_закл), (2.19)

б) если t_груз>nt_подг T=t_подг+t_груз+nt_закл, мин. (2.20)

Например, для определения продолжительности выгрузки из 16 четырехосных цистерносветительного керосина с температурой продукта в пункте выгрузки 20°С, кинематической вязкостью при данной температуре 0,034·10^-4 м²/с и сливе самотеком в нулевую емкость, температуре наружного воздуха 15°С (эстакаду обслуживают 4 сливщика) можно использовать следующий порядок расчета:

1. (по формуле 2.18) определяют продолжительность непосредственного слива керосина из одной цистерны

t_груз=11,456+15,01·0,034·10^-4=11,46 мин.

2. согласно расчетным данным, приведенным в табл. 2.11, продолжительность подготовительных и заключительных операций при плюсовой температуре составляет:

t_подг.=2,43 мин., t_закл.=4,53 мин.

3. продолжительность подготовительно-заключительных операций при обработке 8 вагонов-цистерн 2-мя сливщиками составляет:

n·t_подг.=8·2,43=19,44 мин.

n·t_закл.=8·4,53=36,24 мин.

Т.к. время непосредственного слива керосина (t_груз.) меньше суммарной продолжительности подготовительных операций, выполняемых 2 сливщиками (n·t_подг.), то общее время выгрузки определяется по формуле (2.19)

Т=19,44+36,24=55,68мин.

Для определения продолжительности выгрузки из 8 четырехосных цистерн мазута марки М-40 с температурой продукта в пункте выгрузки 11ºС, кинематической вязкостью при данной температуре 155,4·10^-4м²/с.. сливе самотеком, температуре наружного воздуха -10°С, можно использовать следующий порядок расчета:

1. по (формуле 2.18) определяют продолжительность свободного слива мазута из одной цистерны:

t_груз=11,456+1501·155,4·10^-4=34,6 мин.;

2. т.к. слив нефтепродукта производится в холодный период года, то

t_подг.=2,56 мин. t_закл.=4,7 мин.;

3. продолжительность погрузо-загрузочных операций при обработке 8 цистерн 2 сливщиками составляет:

n·t_подг.=8·2,56=20,48 мин.

n·t_закл.=8·4,7=37,6 мин.

Т.к. время слива мазута из одной цистерну больше продолжительности подготовительных операций, т.е. t_груз.> n·t_подг, то общее время выгрузки определяется по формуле(2.20)

Т=2,56+34,66+37,6=74,82 мин.

Вязкость продукта в пункте слива составляет 155·10^-4м²/с, поэтому необходим разогрев загустевших остатков, дегазация и охлаждение котла. На эти операции дополнительно затрачивается 30 мин. Тогда общее время выгрузки составит:

Т=74,82+30=104,82 мин.

Для определения продолжительности выгрузки 32 четырехосных цистерн высокопарафинистой нефти с температурой продукта в пункте выгрузки 28ºC, кинематической вязкостью при данной температуре 0,08·10^-4м²/с необходим разогрев загустевших остатков, дегазация и охлаждение котла. Можно использовать следующий порядок расчета:

1. по формуле (2.18) определяют продолжительность свободного слива нефти из одной цистерны

t_груз.=11,456+1501·0,08·10^-4=11,47 мин;

2. т.к. слив нефти производится в теплый период времени, то

t_подг.=2,43 мин. t_закл.=4,58 мин.

В t_подг. входит операция размешивания парафинистых отложений, поэтому

t_подг.=2,43+2,33=4,76 мин.;

3. продолжительность подготовительно-заключительных операций при обработке 8 цистерн 2 сливщиками составляет:

n·t_подг.=8·4,76=38,08 мин.

n·t_закл.=8·4,53=36,24 мин.

Т.к. время непосредственного слива нефти из одной цистерны меньше суммарной продолжительности подготовительных операций, выполняемых двумя сливщиками (t_груз<n·t_подг.), то общее время выгрузки цистерн определяют по формуле (2.19):

Т=38,08+36,24=74,32 мин.