Pис. 1. Шаровой резервуар.
Каплевидные
резервуары. Применяют для хранения
легкоиспаряющихся нефтепродуктов с высокой
упругостью паров, когда нецелесообразно
использовать для этой цели обычные вертикальные
резервуары, рассчитанные на давление
2 кПа. Оболочке резервуара придают очертание
капли жидкости, свободно лежащей на смачиваемой
плоскости и находящейся под действием
сил поверхностного натяжения. Благодаря
такой форме резервуара создаются условия,
при которых все элементы поверхности
корпуса под действием давления жидкости
растягиваются примерно с одинаковой
силой, испытывая одни и те же напряжения,
что обеспечивает минимальный расход
стали на изготовление резервуара. В связи
с тем, что каплевидные резервуары рассчитывают
на внутреннее давление в газовом пространстве
0,04 — 0,2 МПа и вакуум 5 кПа, легкоиспаряющиеся
нефтепродукты хранят почти полностью
без потерь от малых «дыханий» и пары выпускают
в атмосферу, главным образом при наполнении
резервуаров (при больших «дыханиях»).
В зависимости от характера
изготовления оболочки этих резервуаров
различают два основных типа (рис. 2): каплевидные
гладкие и многоторовые. К каплевидным
гладким относятся резервуары с гладким
корпусом, не имеющим изломов кривой меридионального
сечения. Такие резервуары сооружают объемом
5000 — 6000 м3 с внутренним
давлением 75 кПа. Резервуары, корпус которых
образуется пересечением нескольких оболочек
двойной кривизны, из которых они образованы,
называют многокупольными, или многоторовыми
резервуарами. Резервуары этого типа сооружают
объемом 5000 — 20 000 м3на внутреннее
давление до 0,37 МПа. Каплевидные резервуары
оборудуют комплектом дыхательных и предохранительных
клапанов, устройствами для слива-налива
нефтепродуктов и удаления отстоя, приборами
замера уровня, температуры и давления.
|
Рис. 2 Каплевидные
резервуары: гладкие и многоторовые. |
Дыхательные клапаны - устройство арматуры, предназначенное
для выпуска образовавшихся паров или
воздуха, а также для предотвращения образования
вакуума в резервуаре. Дыхательные клапаны
широко применяются в резервуарах, предназначенных
для хранения испаряющихся продуктов,
и выполняют две основных функции: позволяют
поддерживать требуемые по условиям эксплуатации
параметры внутри системы (давление
и вакуум), а также сократить
испарение продукта, что важно, например,
для хранения нефтепродуктов и защиты
окружающей среды. Кроме того, устройства
предотвращают загрязнение хранимого
продукта.
Существуют разные типы дыхательных
клапанов. Их действие схоже, но варьируются
условия, при которых они могут применяться,
степень их производительности, а также
максимально допустимые параметры, при
которых клапан срабатывает.
Клапаны дыхательные совмещенные
(КДС) позволяют поддерживать требуемые
параметры и предотвращать испарение
нефтепродуктов при их выкачке и закачке
в резервуар. Такие клапаны используются
преимущественно в вертикальных резервуарах.
Совмещенный механический дыхательный
клапан (СМДК) используется для поддержания
допустимых параметров давления и температуры
при закачке и выкачке газообразных сред,
а также защищает среду в резервуаре от
возгорания. Он также используется для
вертикальных резервуаров.
Клапан дыхательный механический
(КДМ) позволяет обеспечить герметичность
вертикальных резервуаров со светлыми
нефтепродуктами и поддерживать заданные
параметры давления и температуры. В этот
тип клапанов обычно встраивается огнепреградитель
для предотвращения возгорания рабочей
среды.
Непромерзающий дыхательный
мембранный клапан (НДМК) также предназначен
для установки на вертикальных резервуарах
и позволяет сократить потери от испарения
нефти и нефтепродуктов и поддерживать
заданные параметры давления. Его основное
отличие состоит в том, что клапан сохраняет
работоспособность даже при низких температурах
окружающей среды.
Клапан дыхательный закрытого
типа (КДЗТ) устанавливается на крышах
вертикальных резервуаров и позволяет
сократить испарение и регулировать давление
нефтепродуктов при их подаче из резервуара
и закачке в резервуар.
Следует отметить, что все перечисленные
виды клапанов являются клапанами с механическим
затвором. Но также существуют и конструкции
клапанов с гидравлическим затвором. К
таким клапанам относится клапан предохранительный
гидравлический (КПГ), предназначенный
для предотвращения аварийных ситуаций
в случае увеличения давления в резервуаре.
Принцип
работы клапанов с механическим затвором.
Процесс, при котором рабочая среда испаряется
или в нее попадает воздух, называется
дыханием. Большое дыхание создается при
поступлении и выкачке среды из резервуара,
а малое дыхание вызывается температурными
колебаниями.
Дыхательный клапан реагирует
на изменения давления и появление вакуума,
возникающее в результате дыхания. Когда
давление или вакуум превышают заданную
норму, затвор клапана поднимается, открывая
проход для рабочей среды. Если срабатывание
затвора вызвано недопустимыми параметрами
давления, то клапан выпускает избыток
среды в атмосферу. Если же срабатывание
обусловлено вакуумом, то клапан открывается,
позволяя воздуху попасть в резервуар.
Принцип
работы клапанов с гидравлическим затвором.
Клапаны с гидравлическим затвором работают
по следующему принципу: в клапан до определенной
отметки наливается слабо испаряющаяся
вязкая жидкость, которая и образует затвор.
При недопустимо высоких давлениях или
вакууме запирающая жидкость начинает
вымещаться газами, открывая проход для
рабочей среды. Когда давление или вакуум
приходят в норму, жидкость снова запирает
затвор.
Обеспечение
безопасной эксплуатации резервуаров (ГОСТ 52910-2008).
Срок службы резервуаров
назначается заказчиком или определяется
при проектировании по технико-экономическим
показателям, согласованным с заказчиком.
Срок службы резервуара включает в себя
регламентные работы по обслуживанию
и ремонту резервуаров. В конце срока службы
резервуара его ремонт невозможен либо
нецелесообразен по экономическим причинам.
Эксплуатация
резервуаров должна осуществляться
в соответствии с инструкцией по надзору
и обслуживанию, утвержденной руководителем
эксплуатирующего предприятия.
Общий срок службы
резервуара должен обеспечиваться проведением
регулярного двухуровневого диагностирования
с оценкой технического состояния и проведением
ремонтов (при необходимости).
Двухуровневое диагностирование
резервуаров включает в себя:
- частичное диагностирование
(без выведения из эксплуатации);
- полное диагностирование
(с выводом из эксплуатации, очисткой
и дегазацией).
Периодичность
частичного или полного диагностирования
зависит от особенностей конструкции
и конкретных условий эксплуатации резервуара.
Первое частичное диагностирование
должно проводиться:
- через три года
после ввода в эксплуатацию - для
резервуаров I и II классов опасности;
- через четыре
года - для резервуаров III класса
опасности;
- через пять лет
- для резервуаров IV класса опасности.
Полное техническое
диагностирование должно проводиться
с интервалом не более 10 лет.
Конкретные сроки
диагностирования резервуара назначаются
экспертной организацией.
3. Охарактеризуйте
оборудование для гидромеханических
процессов. Основные способы
перемешивания.
Гидромеханические
процессы — это простейшие
процессы, с которыми мы сталкиваемся
в химической технологии. Свое название
они получили потому, что используются
для механического разделения неоднородных
смесей жидкостей и газов, их очистки от
твердых частиц.
Проведение гидромеханических процессов обеспечивается насосами, компрессорными
машинами, отстойниками, фильтрами, центрифугами,
мешалками и другими машинами и аппаратами.
Всем хорошо знакомы неоднородные
смеси, с которыми мы встречаемся в повседневной
жизни,— туман, запыленный воздух, мутная
вода. Они составлены из не смешивающихся
друг с другом фаз: газовой и жидкой, газовой
и твердой, жидкой и твердой. Причем одна
фаза сплошная, например воздух или вода,
а другая дисперсная, т. е. находится в
сплошной фазе в виде мелких взвешенных
частичек. Целью разделения неоднородных
смесей в промышленности бывает или очистка
жидкостей и газов от загрязнений, или
же выделение ценных продуктов, содержащихся
в виде мелких частиц.
Проехал автомобиль — поднялась
пыль. Через некоторое время пыль осела,
воздух снова стал чистым. Здесь мы наблюдаем
простейший возможный способ разделения
неоднородных смесей — путем осаждения
под действием силы тяжести. В химической
технологии тоже иногда используется
такой принцип, например в отстойниках
для суспензий — жидкостей, содержащих
во взвешенном состоянии твердые частицы.
Основное достоинство процесса отстаивания
— простота. Однако силы тяжести, действующие
на мелкие частицы, невелики, и осаждение
происходит очень медленно. Гораздо эффективнее
осаждение под действием центробежных
сил. Такой принцип используют в широко
распространенных аппаратах — циклонах
и центрифугах.
В циклоне запыленный газ вводится
в цилиндрическую часть аппарата с большой
скоростью по касательной. Благодаря этому
газовый поток начинает интенсивно вращаться,
и частицы пыли отбрасываются к стенкам.
Перемещаясь по спирали к нижней части
аппарата, они ссыпаются в бункер, из которого
удаляются. Вдоль оси аппарата установлена
труба, по которой отводится очищенный
газ.
Центрифуг и используют для
очистки жидкостей от мелких частиц. В
неподвижном кожухе центрифуги вращается
с большой частотой барабан. Суспензия
подается внутрь барабана и благодаря
силам трения начинает вращаться вместе
с ним. Твердые частицы отбрасываются
к стенкам и оседают на них. Осветленная
жидкость вытесняется в пространство
между кожухом и барабаном и выводится
из центрифуги. Осадок удаляют или периодически,
после заполнения барабана, или непрерывно.
Наиболее полная очистка жидкостей
и газов от примесей достигается с помощью
фильтрования. Для фильтрования суспензий
часто применяют барабанные вакуум-фильтры
— барабаны, покрытые снаружи фильтровальной
тканью. Они имеют множество отверстий
. Перегородки делят барабан на несколько
изолированных друг от друга камер. При
вращении барабана каждая камера поочередно
соединяется с помощью труб с вакуумом
или сжатым воздухом. Благодаря этому
на фильтре происходит одновременно несколько
процессов: фильтрование, подсушивание
и промывка осадка.
Для тонкой очистки газов используют
рукавные фильтры и электрофильтры. В
рукавных фильтрах газ пропускают через
матерчатые рукава, которые задерживают
твердые частицы. Электрофильтры имеют
два электрода, проходя между которыми
газ ионизируется. Отрицательно заряженные
ионы и электроны, двигаясь к положительному
электроду, соприкасаются с пылинками
или капельками и сообщают им свой заряд.
В результате частицы пыли или тумана
тоже начинают двигаться к положительному
электроду и оседают на нем.
Другая важная составная часть
гидромеханических процессов — перемешивание.
В химической технологии перемешивание
используют для приготовления растворов,
суспензий, эмульсий и пен, а также для
увеличения скорости химических, тепловых
и массообменных процессов.
Не сложно растворить кусок
сахара в стакане воды с помощью ложки.
Совсем другое дело — перемешивание в
больших промышленных аппаратах. Чтобы
жидкость перемешивалась во всем объеме
аппарата, недостаточно одного кругового
движения мешалки. Необходимо создать
и осевой поток жидкости — по высоте, аппарата
и радиальный — от центра к стенкам. Чем
больше размеры мешалки и частота ее вращения,
тем интенсивнее перемешивание. Однако
при этом резко возрастает потребляемая
мощность. Знание теории позволяет выбрать
оптимальную конструкцию мешалки и ее
размеры, рассчитать необходимую мощность
двигателя.
Основные способы
перемешивания. Процесс перемешивания применяют
для получения однородных или гетерогенных
смесей: растворов, эмульсий, суспензий.
При перемешивании достигается равномерное
распределение фаз во всем объеме и
их тесное взаимодействие. В результате
перемешивания получают смесь, которую
используют в качестве конечного продукта
или реагента для других стадий технологического процесса. При перемешивании
могут протекать другие процессы: теплообменные,
массообменные, химические, которые интенсифицируются
при осуществлении этого процесса.
В зависимости от
целевого назначения процесса перемешивания
его эффективность определяется по- разному.
Так, если перемешивание используют для проведения
химической реакции, то оценивают влияние
перемешивания на выход и избирательность
проводимого процесса. При приготовлении
эмульсий имеет значение достигаемая
однородность и стабильность эмульсии.
В теплообменных процессах имеет значение
повышение коэффициента теплопередачи
и т. п.
Для проведения процесса перемешивания
используют следующие основные способы:
1) механический,
при котором перемешивание осуществляют различными
вращающимися устройствами;
2) барботажный, осуществляемый
пропусканием газа через слой
жидкости;
3) гидравлический, осуществляемый
смешением потоков при их совместном
движении в канале или при перекачивании
перемешиваемых сред насосом. Используемые
для процесса перемешивания аппараты
называют смесителями.
Механическое перемешивание. При механическом перемешивании
интенсивное движение сред в аппарате
осуществляется специальным устройством,
получающим вращательное или более сложное
движение от внешнего при вода.
Механические смесители можно
разделить на лопастные, пропеллерные
и турбинные.
Лопастные мешалки
имеют одну или несколько плоских вертикальных пластин, укрепленных
на вертикальном валу. Такие лопасти сообщают
жидкости в основном вращательное
движение. Чтобы обеспечить перемещение
жидкости в вертикальном направлении,
устанавливают также наклонные лопасти
под углом к горизонту от 45 до 60°. Диаметр
лопастей dм = (0,3 — 0,5) D, где D — диаметр корпуса
смесителя. Окружную скорость на концах
лопастей обычно принимают равной до 5
м/с.