专利名称：高凝油品浮顶油罐空间加热装置的制作方法
涉及领域本发明是高凝、高粘含蜡油品或渣油浮顶油罐低温储存的空间加热装置。涉及管道系统领域。
背景技术：
对高凝、高粘含蜡原油或渣油传统的储存方法是把油品加热到凝点以上15℃左右并保持温度储存。一般原油库基本上都是按加热保温储存的方法设计的，即在罐底部安装加热器加热原油，使罐内全部原油处在液态状态下并保持一定的温度储存。实际运行情况根据地区、油品性质和季节的不同，保温温度有所差别。加热器安装在底部储存易凝原油的油罐，如果加热保温的温度低于或接近油品的凝点，就会在罐顶、罐壁和罐底形成凝油层。随温度的进一步降低，凝油层的厚度和强度增大，当凝油达到一定数量和强度时，恢复操作前的加热或收油会使罐内憋压，并可能导致油罐失效，发油时浮盘不能及时下降会使油罐抽空。油罐罐体、基础的原设计、施工都是以大气压下的静液柱压力作为设计压力的依据，无论按均质材料校核还是按缺陷材料考虑，无论是罐壁、罐底还是基础，如果增加额外的载荷都会使油罐各部分的受力状况超过原设计的工作条件，特别是罐壁的工作应力随压力的增加而增加的速度非常大，增加载荷会增大脆性破坏的危险，对油罐的安全运行造成严重的威胁。所以设计为底部加热储存易凝油品的油罐必须保持油品的温度在凝点以上，才能保证安全生产。这种方法长时间储存油品将消耗大量的燃料油，使储油成本增加，效益降低。因此，对于储存高凝点油品的大型储油罐，目前油罐的加热装置不能满足低温储存的要求，尤其不能把目前加热器条件下的半固化储存作为常规操作方法使用。要实现间歇供热、降低储油温度，必须改变加热方式，解决膨胀压力的问题。
日本对高含蜡重油罐开展了固化储备应用研究，采用储存期间不加热的固态储存方法，加热器挂在浮顶下面，采用顶部加热方式融化加热重油，外输泵也安装在浮顶上，不需要等到罐内凝油全部融化，可以边加热边发油。这种方法虽然简单、节能，且罐内压力稳定，但因外输泵须安装在浮顶上，输出的管道必须能伸缩，对于较大输出量和压力的伸缩管道，技术上有一定的难度，同时这种一面加热的装置尽管可以融一部分输一部分，边输边融，但毕竟融化速度慢，外输量大时就满足不了要求，只有提前许多时间，先行融化后，才能启动外输泵，当有紧急外输任务时就会来不及而误事。随着社会的前进和经济的发展，石油的需求量越来越大，而全世界的石油资源有限，缺油国会越来越多，从战略的角度看长期储存石油的必要性亦会越来越重要。石油的长期储存当然要求储存的成本要低，储存的时间则要长。如果继续沿用传统方法储存原油特别是高凝原油或渣油，能耗大必将成为制约企业经济效益的突出矛盾。
发明内容
本发明的目的是发明一种长期低温储存或常温储存高凝油品的浮顶罐经济、安全的空间加热装置。
本发明针对现在高凝原油浮顶罐底部单面加热装置存在的不足，采用空间加热技术，即在罐底13之上，浮顶9之下及浮顶9与罐底13之间均设置有加热器，详见图1、图2、图4和图5。具体就是在罐底13之上安装底部蒸汽管12加热器，在浮顶9下安装有水平蒸汽管1加热器，并由其连接油罐中间的9～13个垂向螺旋蒸汽管2加热器，螺旋蒸汽管2的下部接金属软管8并再接底部排水汇管11。其中底部蒸汽管12加热器可以利用现在的罐底加热器，它通常由4根蒸汽管盘成圆盘状，倒扣在距罐底13一定的高度上，4根蒸汽管的进口14并排从罐壁4外伸向罐的中心后每根蒸汽管各在圆形罐的1/4扇面内盘旋，出口15从进口14的相对方向伸出罐外。顶部水平蒸汽管1加热器由5～7根蒸汽管盘成水平圆状悬挂于浮顶9之下。具体盘法是从浮船外缘3外与罐壁4之间的罐壁化蜡盘管5往里先盘一圆圈后，按区域盘到中心，每个区域的面积应大体等同，盘管长度相等，以使加热均匀。区域的划分是中心一个小圆区，其外的环圆区再均匀划4～6个区(视油罐的大小而定)，每个区由一根蒸汽管1盘旋而成，每个小区的顶部水平蒸汽管入口6穿过浮顶9接顶外的伸缩进汽管；而每个小区的顶部水平蒸汽管出口16则分为两个出口分别接向罐中的两根螺旋蒸汽管2。罐壁化蜡盘管5的出口单独接向罐中回水管10。至于浮顶9外的伸缩进汽管按现有技术可以为两种结构，一是金属波纹管，二是弯折管。罐中均匀分布的9～13个垂向螺旋蒸汽管2加热器的上部接向浮顶9下顶部水平蒸汽管出口16，每根螺旋蒸汽管2下接金属软管8后再接底部排水汇管11。垂向螺旋蒸汽管2由钢管弯成螺旋状(见图3)，螺旋管的环径与螺距相等，螺旋管的长度要满足浮顶9降到罐的最下方时浮顶9与罐底板13之间距离(支柱高度)要求，即螺旋蒸汽管2连接金属软管8和底部排水汇管11后整个的高度要小于浮顶9与罐底板13之间的最小距离一支柱的高度，一般垂向螺旋蒸汽管2的长度约为油罐支柱高的2/3左右。金属软管8为有弯折点的弯折金属管或金属波纹管。
本加热装置在工作时，首先向顶部加热器供热，使浮顶9下面有一定厚度的凝油融化，升至一定的温度，同时垂向螺旋蒸汽管2也将其周围的凝油融化，形成一组凝油层中的垂向液态通道，以此在油罐内建立起连通的水力系统，恢复到油罐设计的水力条件。当安全生产的水力条件建立后，再开始向底部加热器供汽，这时产生的热膨胀体积可以及时通过垂向液流通道排至浮顶9下面，并使浮顶9随热膨胀及时上升而不会在罐内憋压。使因间歇供热而处于半固化储存状态的油罐在原设计条件下工作，从而保证了在较长时间低温储存后油罐的安全解凝和运行。如果供热系统的能力满足要求、恢复操作的时间充裕，这种结构的加热装置允许油罐在较低的温度(或常温)下长时间储存高凝油品。同时，上、下两面及中间的加热，可以使油罐的凝油较快融化，以较快的速度外输。如果外输要求不急，在底部加热器开始工作以后，顶部加热器可以关闭，此后的油罐工作条件和受力状态与保温储存时相同。
具体实施例方式
实施例以10×104m3单盘浮顶式油罐储存大庆原油为例，大庆原油含蜡量为30％左右，凝点32.5℃。在我国北方地区秋、冬、春季均需加热储存。在此类油品储罐中，利用原有的罐底加热器，再加装罐顶加热器和垂向螺旋蒸汽管2加热器。罐底加热器其结构如图4、图5所示，它由4根蒸汽管12盘成，蒸汽管12为114的钢管，总长为1417m，供汽压为0.4Mpa(表压)。罐顶加热器结构如图1、图2所示，由5根水平蒸汽管1分别接一个中心小圆区和周围4个均等的小扇面区内的蛇形盘管，蒸汽管1选用89钢管，管线间隔4m，可布10圈，总长为1421.62m，蒸汽盘管安装位置在浮顶下15cm，供汽压力为0.2Mpa(表压)。垂向螺旋蒸汽管2加热器结构如图3所示，由5根水平蒸汽管1各分两根形成10根垂向螺旋蒸汽管2，选45的钢管弯成螺旋状，螺旋管2外环径为245mm，螺距为200mm，高度为1.2m，油罐支柱高1.8m，10根螺旋蒸汽管2均匀分布于罐中，金属软管8选用45的波纹管。
10×104m3油罐的直径80m，满罐位19.5m。一个存储周期结束后，凝油量按满罐位的10％计算，外界环境温度为-8.6℃，罐内由低温加热至42℃，单靠底部加热器需加热4.85天。顶部融化0.3m厚的凝油需约24小时，垂向螺旋蒸汽管2加热器在顶部加热器工作24小时后，可在凝油层中形成10个均匀分布的温度为35℃，面积为0.58m2的液流通道。综合作用，在三部分加热器同时工作时，按流量外输的时间小于5.85天。
可见，本发明由于采用了在罐底、罐顶和中间垂向的空间加热装置，可以使北方地区储存高凝点油品的储罐实现间歇供热或常温储存，改变传统的加热保温储存方式；加热器工作时不恶化设计条件为大气压的常压储罐的各部分原设计受力状态，使因间歇供热而处于半固化储存状态的油罐在原设计条件下工作，从而保证了在较长时间低温储存后油罐可以安全解凝和运行，甚至可以安全地实现短时间内大量外输的紧急任务；可以满足半固化储存状态的油罐快速解凝恢复操作的要求；加热器蒸汽管的布置方式能够保证浮顶平衡、稳定的工作、提高热能利用率以及满足蒸汽管热应力补偿的要求；由于间歇供热降低了燃油能耗和管理费用，使储油成本降低，具有较好的经济效益，完善地解决了高凝原油浮顶罐长期低温储存高凝原油及渣油的技术问题和经济问题。总之，本发明使高凝油品浮顶储罐既可长期储存、节能、效益高，又安全可靠。
图1顶部水平蒸汽管加热器仰视图(图2的A-A视图)图2垂向螺旋蒸汽管加热器构成3螺旋蒸汽管主视4底部蒸汽管加热器主视5底蒸汽管加热器俯视图其中1-顶部水平蒸汽管2-垂向螺旋蒸汽管3-浮船外缘4-罐壁5-罐壁化蜡盘管6-顶部水平蒸汽管入口7-罐壁化蜡盘管蒸汽入口8-金属软管9-浮顶10-罐壁化蜡盘管回水管11-底部排水汇管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-顶部水平蒸汽管出口
权利要求
1.一种高凝油品浮顶油罐空间加热装置，包括罐底[13]上或浮顶[9]下的加热器，其特征是在罐底[13]之上、浮顶[9]之下及浮顶[9]与罐底[13]之间均设置有加热器。
2.根据权利要求1所述的高凝油品浮顶油罐空间加热装置，其特征是在罐底[13]之上安装底部蒸汽管[12]加热器，在浮顶[9]下安装顶部水平蒸汽管[1]加热器，并由顶部水平蒸汽管[1]分支接油罐中间的9～13个均匀分布的垂向螺旋蒸汽管[2]加热器后下部接金属软管[8]及底部排水汇管[11]。
3.根据权利要求1、2所述的高凝油品浮顶油罐空间加热装置，其特征是所述顶部水平蒸汽管[1]加热器是由5～7根顶部水平蒸汽管[1]盘成平面圆状悬挂于浮顶[9]之下，顶部水平蒸汽管[1]从浮船外缘[3]与罐壁[4]之间的罐壁化蜡盘管[5]往里先盘一圆圈并再按区域盘到中心，区域的划分是中心一个小圆区，其外的环圆区再均匀划分4～6个与中心小圆区面积相等的区，每个区由一根顶部水平蒸汽管[1]盘旋而成，其上端与盘圆圈的管共同穿过浮顶[9]接伸缩进汽管，顶部水平蒸汽管出口[16]分两支与盘圆圈的管均各接一垂向螺旋蒸汽管[2]。
4.根据权利要求1、2所述的高凝油品浮顶油罐空间加热装置，其特征是所述垂向螺旋蒸汽管[2]加热器为均匀分布的9～13个垂向螺旋蒸汽管[2]上端接向顶部水平蒸汽管出口[16]，每根螺旋蒸汽管[2]下接金属软管[8]后再接底部排水汇管[11]。
5.根据权利要求4所述的高凝油品浮顶油罐空间加热装置，其特征是所述垂向螺旋蒸汽管[2]由金属管螺旋而成，螺旋的环径与螺距相等，螺旋的长度为油罐支柱高的2/3。
全文摘要
本发明是高凝、高粘含蜡油品浮顶油罐低温储存的空间加热装置。其特征是在罐底13上安装有底部蒸汽管12加热器，浮顶9下安装有顶部水平蒸汽管1加热器并由其接油罐中间的9～13个均匀分布的垂向螺旋蒸汽管2加热器，而垂向螺旋蒸汽管2下部接金属软管8后再接至底部排水汇管11。本发明使高凝油品在浮顶油罐中可长时间低温储存，节约能耗，效益高，安全可靠，又可在较短时间内实现大输量的外输任务。
文档编号B65D88/00GK1676443SQ200410030638
公开日2005年10月5日 申请日期2004年4月2日 优先权日2004年4月2日
发明者王晓梅, 李东风, 石蕾, 王红菊 申请人:中国石油天然气股份有限公司