第六章油品的加热与保温.docx
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第六章油品的加热与保温
第四章油品的加热与保温
【课时安排】
【教学目标】
【教学内容】
【教学重点】
【教学难点】
【教学过程】
第一节油品的加热目的和方法
国内原油凝点普遍较高，粘度大，常温下流动性差，因此炼油厂原油储运系统必须进行加热和保温工作。
同时炼油厂的重质石油产品和装置中间产品，如燃料油、重柴油、农用柴油、润滑油、催化原料、减压侧线油等也都需要加热、保温，以利于油品的储运系统高效安全运行。
一、油品加热的目的
1油品加热降低粘度，加快石油装卸作业，缩短油品的装卸时间，提高油罐车周转效率。
2降低输油管道的流动摩擦阻力，节省机泵输出功率，提高输油泵效率，改善机泵运行条件。
3加热使原油净化处理工艺效率提高。
在炼油厂中原油脱盐、脱水匸艺常需要添加高效破乳剂和在高压电场下操作。
而原油的加热温度也是处理系统的关键参数。
4储油罐的加热保温有利于油品质量的保持和输转工作。
5加热有利于油品调合工艺，尤其是使用添加剂时更为明显。
炼油厂各种牌号润滑油主要通过调合工艺生产。
二、油品加热方法
LI前油品加热常用载热工质，如水蒸气、热水、热油、热风、热载体及电热丝等。
各种传热工质都有各自的优缺点。
选择加热设备方案时要作细致分析比较。
国内炼油厂油品加热以水蒸气为主要热源。
它具有焰值高、生产方便、管道输送、加热效率高等优点，生产中安全可靠，应用很普遍。
热水也可以用来加热油品，只是它的热焙值较低加热效果差，常用于住宅取暖或废热回收方面。
1水蒸气加热油品分直接加热和间接加热两种。
前者加热速度快，但油中含水增大，间接如热是炼油厂普遍采用的方法。
图6—1为某油罐区内油罐，输油管加热与保温工艺流程。
主蒸汽一方面供油罐加热，另一方面通过阀组供伴热管线维持管网畅通。
2热油喷洒加热技术，是油品直接加热形式，它曲储油罐、油泵、加热器组成。
省去了中间热载体，同时储油罐内也省去了加热器。
冷油经泵输入加热炉,热油在储油罐内喷洒与冷油混合，一个储油罐油品通过热油循环逐渐提高油的温度，这种油罐加热方式免除了水蒸气盘管在罐内损坏带来隐患。
国内儿个原油库,输油首站曾使用这套工艺流程。
取得一定效果。
该流程不足之处是需要配置加热炉和循环泵，也给管理上增大工作量。
3热媒加热油品是采用某种热媒介质作传热工质，在专用热媒炉内加热到一定温度进入换热器与冷油换热，使油温上升。
热媒是化学性质稳定的液体，不易冻结，高温时蒸气压较低，不结焦，腐蚀性小，粘温特性理想。
国内外管道加热系统中推广使用取得良好效果。
4油品的电加热采用电能对油品加热通常有3种形式：
a.电阻式加热器；b.电感应式加热；c.红外线加热。
电加热代表一种发展趋势，它具有操作简便、热效率高、容易控制等优点，口前用于小容器和油罐车。
制约油品电加热方法推广的主要因素是安全防火和电力供应间题。
蒸汽盘管加热器的综合热效率很低，约为15%以下，可从燃料热值经过锅炉热转换、辅助机械能耗、水处理耗能及蒸汽管道热损等4项折算。
我国有效热能仅只15%。
加上系统运行、维修管理工作有一定难度，也促使油品电加热技术的发展。
国内已试验成功300m“拱顶原油罐电加热技术，图6-4为油罐电加热棒系统安装图。
罐内安装3根电加热棒和测温点，它们都设置在最低液面之下，防止加热棒在气体空间暴露。
电控制箱可设罐区外，通过电缆实现远距离自动控制。
电加热棒。
棒壳是0108x5〃〃”无缝钢管，端头封死，棒内采用国内最新MI电缆作发热元件，发热部位深入油品之中，有足够散热面积，原油可以加热到65°C,每根加热棒功率8kwo罐体上预装短节，罐底设支架，实现加热器水平装配联接。
据资料介绍电加热投资费用只有蒸汽盘管投资费用的1/3,年管理费用可节省一半。
对独立性油库来说，用电加热取代锅炉、水蒸气系统，既节省了能源消耗，又净化了油库环境卫生，也有利于消防工作。
山此可见，油品电加热技术能促使储运工艺向高新方向发展。
为实现计算机网络自动化管理打下物质基础。
第二节炼油厂储运过程中的油品温度
炼油厂运销系统储油罐外壁装有保温层，内部安有加热器盘管，以防原油、重质成品油冻结。
向外发油时提前加热到输油温度以保泵的吸入和管道散热。
期间油品温度变化过程是自然冷却、保温储存、加热升温等过程。
对于无保温层油罐自然冷却过程如图6—6所示，油温从g降至凝点°,罐内开始凝结油放出结晶潜热。
罐内保持结晶温度，当罐内油完全凝后油温开始继续下降，接近大气温度/厂
对炼油厂有保温层储油罐油温变化如图6-7所示，从装置输来油（温度心）进罐,在罐内逐渐降到02,即储油温度。
AB曲线表示冷却过程，BC线段表示保温过程，CD线段代表油罐加热过程，油温从几2上升到油品加热终了温度Q是根据加热作业LI的来确定。
如果加热是为了输转油品则'可取高于凝点5—10°Co国内含蜡原油常取50-60°C,jfi柴油30~40°C,对燃料油、渣油及润滑油等加热温度参考表6—1、表6—2和表6—3o
衷61卸车和库内输转的油品加热温度推荐值
油品冲类
燃料油牌号
渣油
20
60
100
200
加热猊度/£
40
60
65
70
70〜80
聂&2润滑油卸车和库内辂转的加热温度
变压备油.22号汽轮机油•5号、7号、10号、20号机緘油、23号车轴渝
30号机械油
30号汽轮机油.44号车轴袖
30号汽轮机油.44号车轴油
40号机檢油.46号汽轮机油
50号机械油・57号临轮机油、6号料油机油」号柴油机油
10号汽油机油、11号樂油机油
15号汽油机油、14号柴油机油
20号通用齿轮油、22号収曲线齿矗油、11号汽缸油
30号通用齿轮油、28号取曲线齿轮油、24号汽缸泊
38号汽缸油
加热温度/
C
10
1S
20
20
25
30
35
40
45
50
55
咬嘴耍求的油品恩
燃料油牌号
渣油庄100C时的恩氏粘度/°E
氏粘度值/'E・
20
60
100
200
5
10
15
20
4
87
108
120
126
108
129
137
146
5
80
]00
112
119
101
121
129
137
6
75
94
107
113
96
116
122
131
9
66
83
95
103
87
105
112
119
当润淆油加热是为了脱水或沉淀朵质（如进行滑油的再生）.通京加热温度为80〜85C.为了防止创烈的起泡现象・fi高加热温度不应超过90〜95C・
图6-7保温油礁油温变化过程
图6・6油篠自然冷却温度变化过程
①一油液冷却期|②一等温凝结期；③一固态温降期
油品加热工艺计算
油品加热过程的定量讣算主要问题是分析油品冷却规律，掌握油罐保温、加热升温时加热器尺寸计算方法。
油罐油品冷却规律：
设油罐内油品温度从心冷却到"，周围大气温度°,散出热量导致油温下降，热平衡方程
dQ=-Gcdt（］）
G—一油罐里油品质量，kg；c一一油品比热熔，J他g©
在〃厂时间内向大气散热量〃Q,于是
dQ=KF{tv-tj\lr
（2）
由于式
（1）和
（2）相等，移项积分
八1FKF
In7-fdr（3）
fy2-打GC
KFt
换改成
fy2=tj+（□S⑷
式（3）、（4）适用于油品冷却终了温度大于该油凝点的情况，同时不考虑蜡
结晶放热影响。
式中周围介质温度°既与当地气温有关，同时还跟油罐安装状况有关。
1立式地上油罐取
5+（钞+1此
2+40
最冷月地表平均温度，°C；°一一最冷月份油罐周围大气的平均温度，°C；屮—一油罐的高度H和直径D的比值。
2地上卧式罐取最冷月大气平均温度即
li=G
3埋土罐取最冷月土壤平均温度。
4地下罐/，等于油罐埋深处土壤平均温度。
油品冷却过程总传热系数K值与后面加热过程总传热系数讣算方法相同。
K值和冷却时油间有关见表6—4,该表可以供计算油罐冷却温度时选择合适K值使用。
表6-4油品冷却过程的油X总传热系數
总传热系JSK/W/（m2・c）
热油进Ml后的冷却天数"
地上金属池Ml
地下非金厲油嘴
土油嫌
06
5.81S
2.908
3.489
1.2
4.625
2-093
2・326
2.0
3.838
1.512
1.628
40
2.908
1.163
1.163
15
1.454
0.465
0.465
30
1.163
0.349
0.349
60・
0.872
0.291
0.291
90以上
0.698
0.233
0.233
例题6・1在容积为2000n?
的地上拱顶油罐内，储存10号柴油18201。
已知油罐的平均直径为15.74m,罐的总髙为13.11m,拱顶曲率半径为1&76m,拱顶高度为1.74m,并已知大气平均温度为一3C,地表温度为O'C,进油温度为45C,油品冷却过程的油罐总传热系數为1.454W/（n?
・C）,求储存17天垢油品的推定温度。
解==°•伽'如=0C,『Ye
如+（40+1九0+（4X0・834+l）X（-3）二°,・厂
/i=FF丽—2+4X0.834八
G«1820X1000kg,r=24X17=408hc=1.779kj/（kg•D-O.494W•h/（kg•C）
+=ttX15・74X11.37+手X15・742+2^Xl&76XL74
44
=960m2
（此式中H指罐壁高度指罐平均直径/指拱顶高度,R指拱顶曲率半径。
）
将求得的数值代入式（6・4）即可求得壊内油品冷却17天后的冷却终了温度S（即推定温度）。
—1.X躺OX4M
第四节油罐加热器的计算
国内炼油厂对重质油品储罐普遍采用蒸汽盘管加热，外加保温层，生产安全可幕。
油品在库存期间维持储存温度实现在罐内分离水和杂质。
山于保温层的节能作用这时加热器耗汽量较少。
发油时需要提高油品温度满足输油工艺要求。
油罐加热器必须满足油品升温条件。
在规定时间内达到发油温度。
因此油罐加热器就是根据在最不利条件下，把全罐油品加热到外输温度而设计。
图6-12油罐加热时热量分配状况。
水蒸气携带大量热量0。
通过加热器释放出来，首先提高油品温度山g到.，油品获得热量；同时热油罐向周围介质散热。
通过油罐身板向大气散热为经过攀顶底板散热量为Qd、Q"根据热平衡关系
Q）=0）+0+0+Qd+Q讨
罐体升温耗热量。
一、油罐加热器热平衡分析
设加热器工作时间r,它把一罐油品从t升温到心。
期间油品和罐体获得热量0、Qm，同时罐体向外界散热量，通过油罐身板、顶、底板散热0、0及0。
。
采用热流量平衡方程时就有：
0=（Qy+Qm+（Qp+a+Qd）
给油品的热量Q、・=0+Q
散出热流量Q=©+a+Qd
于是0=©+。
2+©冲+2
0油品升温的热量；0=Gc（Q-Q）
Q凝固油品的熔化热量；e，=—g
-100
Qw油罐体升温所需热量；0."=GTcT（tyz-tvs）
Q单位时间内油罐散出热流量；Q严工FiKQ、—fj）
得加热
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