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8kw o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

表

6-3

燃料油或渣油用作锅炉或加热炉燃料时的加热遍度/ C

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?20601002005101520 487108120126108129137146

580]00112119101121129137

6759410711396116122131

966839510387105112119

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?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{t v-t j\lr（2）

由于式（1）和（2）相等，移项积分

图6-7保温油礁油温变化过程

八1 F KF

In 7 - f dr(3)

fy2 - 打GC

KF t

换改成f y2 = t j +(□S ⑷

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

l i = 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

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 4.6252-0932? 326

2.0

3.838 1.512 1.628

1.163

40 2.908 1.163

15 1.4540.4650.465

30 1.1630.3490.349

60?0.8720. 2910.291

0.2330.233

90以上0.698

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?1820X 1000kg, r=24X17 = 408h c=1.779kj/(kg ? D-O.494W ? h/(kg ? C)

+ =TT X15? 74X11. 37+手X 15? 742 + 2^Xl& 76XL 74

4 4

= 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 D + Q 讨

Q)= 0)+ 0 + 0 +

罐体升温耗热量。

QgJG

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、Q M，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 =(Q y + Q M + (Qp + a + Q D)

给油品的热量Q、?=0 +Q

散出热流量Q = ? + a + Q D

于是0=?+。2+?冲 + 2

0油品升温的热量；0 =G C(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." =G T c T(t yz-t vs)

Q单位时间内油罐散出热流量；Q严工FiKQ、—fj)

得加热器热流量：

0 = |[Gc(Q -口) + Go g —口)+ 罟G] + 工庁K(°一⑺(a)

如果没有析蜡凝结油N=O,02=O (a)式少一项。油罐处于保温储存阶段,

则加热器提供热量仅与罐体散热相平衡，(a)简化为:

表6-5石蜡熔解潜热z