Aplicación de recubrimientos de refrigeración por radiación en tanques de almacenamiento de gas y petróleo
Aceite ytanques de almacenamiento de gasolinaacumulará continuamente calor a altas temperaturas, lo que provocará un rápido aumento de la temperatura en la superficie y en el interior. Para resolver el problema del aumento de la presión interna causado por la alta temperatura, es necesario abrir la válvula de ventilación con frecuencia, lo que agravará la pérdida de producto y provocará la contaminación del aire. Cuando la presión interna supera el valor crítico, puede incluso provocar una explosión. En general, la temperatura de almacenamiento del aceite de punto de ebullición ligero en los tanques no debe ser superior a 45 ℃, y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de los tanques de gas natural licuado (GNL) puede incluso alcanzar los 200 ℃. Además, hay una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche en verano, y el "fenómeno de respiración" de los tanques de petróleo conducirá a un aumento en la concentración de petróleo combustible y gas en las inmediaciones de la granja de tanques de petróleo, que desperdicia petróleo. y recursos de gas y también trae riesgos potenciales para la seguridad.
En los últimos años, académicos nacionales y extranjeros han propuesto rociar agua fría para reducir la temperatura de los tanques. La desventaja de este método es que el óxido y la suciedad se adhieren a la pared exterior del tanque de aceite. Por un lado, la pared del tanque está mohosa y oxidada, y la vida útil del equipo se acorta; Por otro lado, la suciedad oscurece el color de la pared del tanque, lo que intensifica la absorción de la luz solar por parte de la pared del tanque y provoca un aumento de la temperatura local. Estas prácticas no han resuelto fundamentalmente los problemas de pérdida de petróleo y gas y los peligros potenciales para la seguridad. Además, la pulverización de agua también provocará un gran desperdicio de recursos hídricos y eléctricos. Entre muchas tecnologías relacionadas, el enfriamiento de revestimientos tiene las ventajas de bajo costo, efecto notable y transformación conveniente, y tiene una buena perspectiva de aplicación en el campo de la construcción y el ahorro de energía industrial.
El revestimiento de refrigeración por radiación es un nuevo tipo de revestimiento basado en la tecnología de refrigeración por radiación pasiva. Tiene una alta capacidad de emisión de infrarrojos en la banda de la ventana de transmisión atmosférica (8-13 μm) y puede transferir calor de manera continua y eficiente a fuentes frías en el espacio exterior. Al mismo tiempo, tiene una alta capacidad de reflexión de la energía de la radiación solar, lo que puede minimizar la absorción de calor de la radiación solar y realizar refrigeración de radiación de energía cero las 24 horas. Las demandas de reducción de temperatura y reducción de emisiones en la industria petroquímica son muy consistentes con la tecnología de metamateriales de refrigeración por radiación. Por un lado, la tecnología de refrigeración por radiación pasiva puede proporcionar una temperatura significativa de "eliminación de picos" durante el día, reducir efectivamente el riesgo de que la temperatura del medio de trabajo en el tanque exceda el estándar y mejorar la seguridad y confiabilidad de la operación del equipo; Por otro lado, también puede inhibir efectivamente la "respiración" de petróleo y gas causada por la diferencia de temperatura entre el día y la noche, reducir el vaciado de materiales y aliviar la presión de descarga de protección ambiental de las empresas. Esta tecnología tiene una gran importancia económica y social.
1. Mecanismo de influencias de la temperatura superficial.
La temperatura de la pared exterior del tanque tiene una gran influencia en el estado del medio de trabajo en el tanque. Chen Qisheng aclaró a través del modelado que el calor del ambiente exterior penetra en la pared del tanque y provoca la pérdida por evaporación de petróleo y gas en el tanque. Al mismo tiempo, la infiltración de calor hará que la presión interna del tanque aumente aún más, lo que representa un peligro potencial para la seguridad. La resistencia térmica de la pared del tanque se puede calcular mediante la fórmula (1):
Ｒ = 1 / ( kmS / Δh + ks Ss / Δh)
km, ks: la planitud de la capa de aislamiento y la estructura de acero del tanque de almacenamiento.
S, Ss: el área de la superficie interna del tanque de almacenamiento y la estructura de acero.
Δh: el espesor total de la capa de aislamiento.
De acuerdo con la fórmula, cuando se determina la estructura del tanque, el flujo de calor hacia el tanque es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del tanque (δ t). Por lo tanto, encontrar un método conveniente y eficiente para reducir la temperatura de la pared exterior del tanque de almacenamiento es de gran importancia para reducir la temperatura del medio de trabajo en el tanque y reducir la pérdida por evaporación de petróleo y gas. La pintura epoxi rica en zinc generalmente se rocía sobre la superficie de los tanques de almacenamiento de petróleo y gas, lo que desempeña un papel en la prevención de la corrosión y el aumento de la reflexión de la pared del tanque. En comparación con la pintura epoxi rica en zinc, la pintura de refrigeración por radiación tiene una mayor reflectividad solar. En la banda de luz visible, donde se concentra principalmente la energía solar, la reflectividad del revestimiento de refrigeración por radiación es cercana al 95%. Por lo tanto, en comparación con la pintura epoxi rica en zinc común, el revestimiento de refrigeración por radiación reducirá en gran medida la ganancia de calor solar y cambiará la dirección del flujo de calor del tanque.
Teóricamente, si la intensidad de la radiación solar es de 900-1 000 W/m2 al mediodía, solo cuando la reflectividad solar del revestimiento sea superior al 88 % se podrá realizar la refrigeración. De acuerdo con los datos ópticos, la reflectividad solar del recubrimiento de refrigeración por radiación es tan alta como 93%, y la emisividad de la ventana infrarroja es tan alta como 96%, lo que puede realizar la función de refrigeración que otros recubrimientos no pueden lograr sin energía. consumo.
El efecto de enfriamiento de la pintura de enfriamiento por radiación no lo posee la pintura blanca aislante térmica común. Para la superficie de la pintura blanca ordinaria que refleja el calor, cuando la radiación solar actúa sobre la superficie de la pintura blanca del tanque, la mayor parte de la energía será absorbida, lo que hará que el tanque se caliente y se convierta en una "fuente de calor". Parte de la energía de la radiación solar absorbida se pierde con la convección del aire, que calienta el aire circundante y afecta nuevamente al tanque. La otra parte se conduce gradualmente hacia abajo en el tanque, lo que resulta en un aumento de la temperatura del aceite y el gas en el tanque. Cuando la superficie del tanque de almacenamiento se rocía con un revestimiento de refrigeración por radiación, la reflectividad solar alcanza el 93%, lo que hace que la superficie del tanque de almacenamiento básicamente no absorba la radiación solar. Al mismo tiempo, la emisividad de la ventana infrarroja (cercana al cuerpo negro) del revestimiento de refrigeración por radiación es tan alta como 96%, lo que hace que la transferencia de calor al espacio exterior sea continua y reduce la temperatura de la superficie del tanque de aceite. Bajo la cooperación integral de estas dos funciones, el calor en el tanque fluirá hacia la superficie exterior, logrando así la salida neta de energía radiante de la superficie exterior, es decir, brindando un efecto de refrigeración al aceite y al gas en el tanque.
2. Sujetos experimentales
2.1 Recubrimiento de refrigeración por radiación
El diesel oil se utiliza como líquido de absorción para absorber petróleo y gas extraños en la torre, que se compone de un tanque horizontal y un tanque vertical. La torre tiene 4-5 m de altura y unos 2 m de diámetro. El revestimiento de refrigeración por radiación transversal está compuesto de resina orgánica, relleno funcional, agente auxiliar, agua, etc. El color principal es el blanco y se pueden ajustar varios colores mediante pigmentos de relleno. El revestimiento reductor de temperatura de refrigeración por radiación puede realizar simultáneamente las funciones de absorción de rango mínimo de la energía incidente de la luz solar y emisión de rango máximo de calor propio a través de la ventana de radiación infrarroja, logrando así el efecto de refrigeración con consumo de energía cero.
2.2 Tanques experimentales de almacenamiento de petróleo y gas
En septiembre de 2019, se roció un revestimiento de refrigeración por radiación en la torre de absorción n.° 3 de pretratamiento en la planta petroquímica de Ningbo Zhongjin. La parte inferior de la torre de absorción se utiliza para absorber petróleo y gas extraños en la torre con gasóleo como líquido de absorción. Está compuesto por un tanque horizontal y un tanque vertical. La torre tiene entre 4 y 5 m de altura y unos 2 m de diámetro. El tanque horizontal no tiene otras partes internas, solo gasóleo líquido, que se utiliza para absorber continuamente el petróleo y el gas en el tanque vertical. Su propósito es absorber continuamente el petróleo y el gas drenados de los grandes tanques de almacenamiento en la Planta Petroquímica CICC y reducir la pérdida de petróleo y gas y la contaminación ambiental.
La tubería de transmisión, la bomba de vacío y otros equipos están conectados a la parte inferior de la torre de absorción. El gas de gasolina se importa desde la entrada de aire inferior del tanque vertical y se exporta desde la salida de aire superior. La temperatura del gas importado es de 50-60℃. Después de licuar, el gas gasolina es absorbido por el gasoil en el tanque horizontal. Después de acumularse durante un cierto período de tiempo, el tanque horizontal descarga el aceite diesel lleno de aceite y gas, y lo descarga nuevamente en aceite diesel nuevo, absorbiendo continuamente aceite y gas y circulando continuamente. El período de circulación se establece en 12 h o 24 h. La licuefacción del petróleo gaseoso es un proceso exotérmico, y el aumento de la temperatura conducirá a la disminución de la tasa de conversión gas-líquido. Al mismo tiempo, una temperatura demasiado alta también generará una presión excesiva en el tanque, lo que generará riesgos potenciales para la seguridad. Por lo tanto, es particularmente importante reducir los puntos calientes de alta temperatura en los tanques y eliminar los riesgos potenciales para la seguridad. La temperatura del tanque se ve afectada por el calor interno del medio de trabajo, el calor generado por el medio de trabajo y la ganancia de calor por radiación externa. Después de rociar el revestimiento de refrigeración por radiación en la superficie del tanque, la ganancia de calor por radiación externa se reducirá de manera efectiva y se mejorará el entorno de trabajo interno.
3. Experimento de prueba de temperatura
3.1 Método de construcción
El proceso de construcción incluye limpieza, esmerilado de superficies, rociado de fondo cerrado, rociado de imprimación, rociado de capa final y rociado de capa final. Después de cada proceso de pulverización, debe secarse de forma natural durante 1 h antes de pasar al siguiente proceso. La situación antes y después de la construcción del tanque de almacenamiento se muestra en la Figura 3.
3.2 Esquema experimental
3.2.1 Lugar de prueba
Distrito de Zhenhai, ciudad de Ningbo, provincia de Zhejiang (29 57 N, 121 43 E).
3.2.2 El tiempo de prueba es de septiembre a octubre de 2019.
3.2.3 Métodos experimentales
El instrumento de autorregistro de temperatura WZY-1 se utilizó para registrar los cambios de temperatura de las superficies de las paredes del tanque de dos torres de absorción con y sin revestimiento de enfriamiento por radiación, y se comparó y analizó el efecto de enfriamiento. El registrador de temperatura recolecta y registra continuamente la temperatura durante 24 horas, con un período de muestreo de 1 min/hora. Los datos se registraron del 26 de septiembre al 7 de octubre y se probaron en dos etapas. En la primera etapa, todos los puntos de medición se ubicaron en la zona de mezcla de petróleo y gas del 26 de septiembre al 29 de octubre, y los puntos de medición se colocaron respectivamente en las posiciones izquierda, media y derecha de la misma altura del tanque horizontal. La segunda etapa es la prueba de diferentes áreas de medios de trabajo del 1 al 6 de octubre. Los puntos de medición se ubican respectivamente en la parte superior (pared del tanque de gas), media (pared del tanque del área de mezcla de petróleo y gas), inferior (pared del tanque de líquido) de el tanque horizontal y la mitad del tanque vertical. El diagrama esquemático de los puntos de medición se muestra en la Figura 4. Se compara y analiza la diferencia de temperatura bajo diferentes condiciones climáticas. La diferencia de temperatura se obtiene restando la temperatura del tanque de recubrimiento con refrigeración por radiación de la temperatura del tanque de recubrimiento.
3.3 Prueba de la misma área de medio de trabajo
En la etapa, los puntos de medición del primer tanque horizontal están ubicados a la misma altura, que es todas las áreas de mezcla de petróleo y gas. Del 26 al 27 de septiembre, el líquido de absorción de las dos torres de absorción de pretratamiento se cambió una vez cada 12 horas. Los días 28 y 29 se cambió el líquido de absorción de dos torres de absorción de pretratamiento una vez cada 24 horas, y los resultados se muestran en la fig. 5. Cambie el líquido de absorción dos veces al día: en tiempo nublado, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 11,6 ℃, 10,3 ℃ y 10,7 ℃ respectivamente; Bajo condiciones climáticas soleadas, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 10,1 ℃, 8,5 ℃ y 8,7 ℃ respectivamente. Bajo la condición de cambiar el líquido de absorción una vez al día: en tiempo nublado, la diferencia de temperatura máxima en el día izquierdo, medio y derecho del tanque horizontal alcanza los 9,8 ℃, 6,9 ℃ y 8,7 ℃ respectivamente; Bajo condiciones climáticas soleadas, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 9,7 ℃, 6,5 ℃ y 8,7 ℃, respectivamente. Los resultados muestran que, independientemente de las condiciones de funcionamiento, la temperatura en el punto de medición de la parte inferior de la torre de absorción con revestimiento de refrigeración por radiación RADI-COOL durante la mayor parte de las 24 horas es más baja que la del tanque que no es de construcción, y la diferencia de temperatura entre el dos lados del tanque horizontal es más grande que el de la parte central. En diferentes posiciones del área de mezcla de petróleo y gas, la amplitud de caída de temperatura en ambos lados del tanque horizontal es 8. 7 ℃ mayor que en el medio del tanque horizontal. Durante el día, los recubrimientos de refrigeración por radiación pueden reducir la temperatura máxima de los tanques en diferentes condiciones meteorológicas, como días soleados y días nublados.
3.4 Prueba de diferentes áreas de medio de trabajo
Los puntos de medición de la fase II están dispuestos en la zona de gas, la zona de mezcla de petróleo y gas, la zona de líquido y el medio del tanque de almacenamiento del tanque horizontal. Del 1 al 3 de octubre, los fondos de las dos torres de absorción operaron en las mismas condiciones y el líquido de absorción se cambió una vez cada 24 horas. El 1 de octubre es un día de tifón, y la diferencia de temperatura entre las partes superior y media del tanque horizontal es pequeña, mientras que la diferencia de temperatura en el área inferior del líquido aún alcanza los 4-6 ℃, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque El tanque vertical alcanza los 5,3 ℃. El 2 de octubre estaba nublado. La diferencia de temperatura máxima durante el día en las partes superior, media e inferior del tanque horizontal alcanzó los 13,7 ℃, 12,4 ℃ y 9,1 ℃, respectivamente, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque vertical alcanzó los 7,8 ℃. El 3 de octubre hizo sol. La diferencia de temperatura máxima durante el día en las partes superior, media e inferior del tanque horizontal alcanzó los 15,6 ℃, 12,8 ℃ y 11,1 ℃ respectivamente, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque vertical alcanzó los 9,4 ℃. En comparación con los datos diurnos y nocturnos en días soleados, la diferencia de temperatura diurna puede llegar a 15. 0 ℃, y la diferencia de temperatura nocturna es de 0-5 ℃. El efecto de reducción de la temperatura es más evidente durante el período de alta temperatura durante el día, lo que desempeña un papel muy importante en la "eliminación de picos".
Comparado con los datos del 1 y 3 de octubre, el efecto refrescante en los días soleados es más prominente. Por lo tanto, el revestimiento de refrigeración por radiación resolverá eficazmente el problema de las altas temperaturas de los tanques de almacenamiento durante los días soleados. Al comparar la diferencia de temperatura en diferentes climas durante todo el período, no solo la temperatura absoluta de la parte inferior de la torre de la torre de absorción de pintura en aerosol es más baja que la de la parte inferior de la torre sin la torre de absorción, sino que también el rango de variación del aumento de temperatura es relativamente pequeño cuando la temperatura del aire aumenta, lo que favorece la reducción de la pérdida respiratoria.
4. Conclusión
1) Hay algunos problemas en los tanques de almacenamiento de petróleo y gas a altas temperaturas, como el aumento de la presión interna y el aumento de la pérdida respiratoria, etc. El uso de recubrimiento para enfriamiento tiene las ventajas de bajo costo, efecto notable y modificación conveniente, y la radiación El revestimiento de refrigeración tiene el efecto de refrigeración que la pintura blanca aislante térmica ordinaria no tiene.
2) El revestimiento de enfriamiento por radiación puede proporcionar enfriamiento pasivo de manera efectiva y confiable para los tanques de almacenamiento; Después de rociar el recubrimiento de refrigeración por radiación en la superficie del tanque de almacenamiento de petróleo y gas, la temperatura de la pared del tanque durante el día es más baja que la de la pared del tanque sin implementar. 15.0 ℃ es beneficioso para reducir el calor en el tanque.
3) Después de aplicar el revestimiento de refrigeración por radiación, no solo la temperatura absoluta es más baja que la del fondo de la torre sin absorción, sino que también el rango de cambio del aumento de temperatura es relativamente pequeño cuando aumenta la temperatura del aire, lo que es beneficioso para reducir la pérdida respiratoria .
En los últimos años, académicos nacionales y extranjeros han propuesto rociar agua fría para reducir la temperatura de los tanques. La desventaja de este método es que el óxido y la suciedad se adhieren a la pared exterior del tanque de aceite. Por un lado, la pared del tanque está mohosa y oxidada, y la vida útil del equipo se acorta; Por otro lado, la suciedad oscurece el color de la pared del tanque, lo que intensifica la absorción de la luz solar por parte de la pared del tanque y provoca un aumento de la temperatura local. Estas prácticas no han resuelto fundamentalmente los problemas de pérdida de petróleo y gas y los peligros potenciales para la seguridad. Además, la pulverización de agua también provocará un gran desperdicio de recursos hídricos y eléctricos. Entre muchas tecnologías relacionadas, el enfriamiento de revestimientos tiene las ventajas de bajo costo, efecto notable y transformación conveniente, y tiene una buena perspectiva de aplicación en el campo de la construcción y el ahorro de energía industrial.
El revestimiento de refrigeración por radiación es un nuevo tipo de revestimiento basado en la tecnología de refrigeración por radiación pasiva. Tiene una alta capacidad de emisión de infrarrojos en la banda de la ventana de transmisión atmosférica (8-13 μm) y puede transferir calor de manera continua y eficiente a fuentes frías en el espacio exterior. Al mismo tiempo, tiene una alta capacidad de reflexión de la energía de la radiación solar, lo que puede minimizar la absorción de calor de la radiación solar y realizar refrigeración de radiación de energía cero las 24 horas. Las demandas de reducción de temperatura y reducción de emisiones en la industria petroquímica son muy consistentes con la tecnología de metamateriales de refrigeración por radiación. Por un lado, la tecnología de refrigeración por radiación pasiva puede proporcionar una temperatura significativa de "eliminación de picos" durante el día, reducir efectivamente el riesgo de que la temperatura del medio de trabajo en el tanque exceda el estándar y mejorar la seguridad y confiabilidad de la operación del equipo; Por otro lado, también puede inhibir efectivamente la "respiración" de petróleo y gas causada por la diferencia de temperatura entre el día y la noche, reducir el vaciado de materiales y aliviar la presión de descarga de protección ambiental de las empresas. Esta tecnología tiene una gran importancia económica y social.
1. Mecanismo de influencias de la temperatura superficial.
La temperatura de la pared exterior del tanque tiene una gran influencia en el estado del medio de trabajo en el tanque. Chen Qisheng aclaró a través del modelado que el calor del ambiente exterior penetra en la pared del tanque y provoca la pérdida por evaporación de petróleo y gas en el tanque. Al mismo tiempo, la infiltración de calor hará que la presión interna del tanque aumente aún más, lo que representa un peligro potencial para la seguridad. La resistencia térmica de la pared del tanque se puede calcular mediante la fórmula (1):
Ｒ = 1 / ( kmS / Δh + ks Ss / Δh)
km, ks: la planitud de la capa de aislamiento y la estructura de acero del tanque de almacenamiento.
S, Ss: el área de la superficie interna del tanque de almacenamiento y la estructura de acero.
Δh: el espesor total de la capa de aislamiento.
De acuerdo con la fórmula, cuando se determina la estructura del tanque, el flujo de calor hacia el tanque es directamente proporcional a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del tanque (δ t). Por lo tanto, encontrar un método conveniente y eficiente para reducir la temperatura de la pared exterior del tanque de almacenamiento es de gran importancia para reducir la temperatura del medio de trabajo en el tanque y reducir la pérdida por evaporación de petróleo y gas. La pintura epoxi rica en zinc generalmente se rocía sobre la superficie de los tanques de almacenamiento de petróleo y gas, lo que desempeña un papel en la prevención de la corrosión y el aumento de la reflexión de la pared del tanque. En comparación con la pintura epoxi rica en zinc, la pintura de refrigeración por radiación tiene una mayor reflectividad solar. En la banda de luz visible, donde se concentra principalmente la energía solar, la reflectividad del revestimiento de refrigeración por radiación es cercana al 95%. Por lo tanto, en comparación con la pintura epoxi rica en zinc común, el revestimiento de refrigeración por radiación reducirá en gran medida la ganancia de calor solar y cambiará la dirección del flujo de calor del tanque.
Teóricamente, si la intensidad de la radiación solar es de 900-1 000 W/m2 al mediodía, solo cuando la reflectividad solar del revestimiento sea superior al 88 % se podrá realizar la refrigeración. De acuerdo con los datos ópticos, la reflectividad solar del recubrimiento de refrigeración por radiación es tan alta como 93%, y la emisividad de la ventana infrarroja es tan alta como 96%, lo que puede realizar la función de refrigeración que otros recubrimientos no pueden lograr sin energía. consumo.
El efecto de enfriamiento de la pintura de enfriamiento por radiación no lo posee la pintura blanca aislante térmica común. Para la superficie de la pintura blanca ordinaria que refleja el calor, cuando la radiación solar actúa sobre la superficie de la pintura blanca del tanque, la mayor parte de la energía será absorbida, lo que hará que el tanque se caliente y se convierta en una "fuente de calor". Parte de la energía de la radiación solar absorbida se pierde con la convección del aire, que calienta el aire circundante y afecta nuevamente al tanque. La otra parte se conduce gradualmente hacia abajo en el tanque, lo que resulta en un aumento de la temperatura del aceite y el gas en el tanque. Cuando la superficie del tanque de almacenamiento se rocía con un revestimiento de refrigeración por radiación, la reflectividad solar alcanza el 93%, lo que hace que la superficie del tanque de almacenamiento básicamente no absorba la radiación solar. Al mismo tiempo, la emisividad de la ventana infrarroja (cercana al cuerpo negro) del revestimiento de refrigeración por radiación es tan alta como 96%, lo que hace que la transferencia de calor al espacio exterior sea continua y reduce la temperatura de la superficie del tanque de aceite. Bajo la cooperación integral de estas dos funciones, el calor en el tanque fluirá hacia la superficie exterior, logrando así la salida neta de energía radiante de la superficie exterior, es decir, brindando un efecto de refrigeración al aceite y al gas en el tanque.
2. Sujetos experimentales
2.1 Recubrimiento de refrigeración por radiación
El diesel oil se utiliza como líquido de absorción para absorber petróleo y gas extraños en la torre, que se compone de un tanque horizontal y un tanque vertical. La torre tiene 4-5 m de altura y unos 2 m de diámetro. El revestimiento de refrigeración por radiación transversal está compuesto de resina orgánica, relleno funcional, agente auxiliar, agua, etc. El color principal es el blanco y se pueden ajustar varios colores mediante pigmentos de relleno. El revestimiento reductor de temperatura de refrigeración por radiación puede realizar simultáneamente las funciones de absorción de rango mínimo de la energía incidente de la luz solar y emisión de rango máximo de calor propio a través de la ventana de radiación infrarroja, logrando así el efecto de refrigeración con consumo de energía cero.
2.2 Tanques experimentales de almacenamiento de petróleo y gas
En septiembre de 2019, se roció un revestimiento de refrigeración por radiación en la torre de absorción n.° 3 de pretratamiento en la planta petroquímica de Ningbo Zhongjin. La parte inferior de la torre de absorción se utiliza para absorber petróleo y gas extraños en la torre con gasóleo como líquido de absorción. Está compuesto por un tanque horizontal y un tanque vertical. La torre tiene entre 4 y 5 m de altura y unos 2 m de diámetro. El tanque horizontal no tiene otras partes internas, solo gasóleo líquido, que se utiliza para absorber continuamente el petróleo y el gas en el tanque vertical. Su propósito es absorber continuamente el petróleo y el gas drenados de los grandes tanques de almacenamiento en la Planta Petroquímica CICC y reducir la pérdida de petróleo y gas y la contaminación ambiental.
La tubería de transmisión, la bomba de vacío y otros equipos están conectados a la parte inferior de la torre de absorción. El gas de gasolina se importa desde la entrada de aire inferior del tanque vertical y se exporta desde la salida de aire superior. La temperatura del gas importado es de 50-60℃. Después de licuar, el gas gasolina es absorbido por el gasoil en el tanque horizontal. Después de acumularse durante un cierto período de tiempo, el tanque horizontal descarga el aceite diesel lleno de aceite y gas, y lo descarga nuevamente en aceite diesel nuevo, absorbiendo continuamente aceite y gas y circulando continuamente. El período de circulación se establece en 12 h o 24 h. La licuefacción del petróleo gaseoso es un proceso exotérmico, y el aumento de la temperatura conducirá a la disminución de la tasa de conversión gas-líquido. Al mismo tiempo, una temperatura demasiado alta también generará una presión excesiva en el tanque, lo que generará riesgos potenciales para la seguridad. Por lo tanto, es particularmente importante reducir los puntos calientes de alta temperatura en los tanques y eliminar los riesgos potenciales para la seguridad. La temperatura del tanque se ve afectada por el calor interno del medio de trabajo, el calor generado por el medio de trabajo y la ganancia de calor por radiación externa. Después de rociar el revestimiento de refrigeración por radiación en la superficie del tanque, la ganancia de calor por radiación externa se reducirá de manera efectiva y se mejorará el entorno de trabajo interno.
3. Experimento de prueba de temperatura
3.1 Método de construcción
El proceso de construcción incluye limpieza, esmerilado de superficies, rociado de fondo cerrado, rociado de imprimación, rociado de capa final y rociado de capa final. Después de cada proceso de pulverización, debe secarse de forma natural durante 1 h antes de pasar al siguiente proceso. La situación antes y después de la construcción del tanque de almacenamiento se muestra en la Figura 3.
3.2 Esquema experimental
3.2.1 Lugar de prueba
Distrito de Zhenhai, ciudad de Ningbo, provincia de Zhejiang (29 57 N, 121 43 E).
3.2.2 El tiempo de prueba es de septiembre a octubre de 2019.
3.2.3 Métodos experimentales
El instrumento de autorregistro de temperatura WZY-1 se utilizó para registrar los cambios de temperatura de las superficies de las paredes del tanque de dos torres de absorción con y sin revestimiento de enfriamiento por radiación, y se comparó y analizó el efecto de enfriamiento. El registrador de temperatura recolecta y registra continuamente la temperatura durante 24 horas, con un período de muestreo de 1 min/hora. Los datos se registraron del 26 de septiembre al 7 de octubre y se probaron en dos etapas. En la primera etapa, todos los puntos de medición se ubicaron en la zona de mezcla de petróleo y gas del 26 de septiembre al 29 de octubre, y los puntos de medición se colocaron respectivamente en las posiciones izquierda, media y derecha de la misma altura del tanque horizontal. La segunda etapa es la prueba de diferentes áreas de medios de trabajo del 1 al 6 de octubre. Los puntos de medición se ubican respectivamente en la parte superior (pared del tanque de gas), media (pared del tanque del área de mezcla de petróleo y gas), inferior (pared del tanque de líquido) de el tanque horizontal y la mitad del tanque vertical. El diagrama esquemático de los puntos de medición se muestra en la Figura 4. Se compara y analiza la diferencia de temperatura bajo diferentes condiciones climáticas. La diferencia de temperatura se obtiene restando la temperatura del tanque de recubrimiento con refrigeración por radiación de la temperatura del tanque de recubrimiento.
3.3 Prueba de la misma área de medio de trabajo
En la etapa, los puntos de medición del primer tanque horizontal están ubicados a la misma altura, que es todas las áreas de mezcla de petróleo y gas. Del 26 al 27 de septiembre, el líquido de absorción de las dos torres de absorción de pretratamiento se cambió una vez cada 12 horas. Los días 28 y 29 se cambió el líquido de absorción de dos torres de absorción de pretratamiento una vez cada 24 horas, y los resultados se muestran en la fig. 5. Cambie el líquido de absorción dos veces al día: en tiempo nublado, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 11,6 ℃, 10,3 ℃ y 10,7 ℃ respectivamente; Bajo condiciones climáticas soleadas, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 10,1 ℃, 8,5 ℃ y 8,7 ℃ respectivamente. Bajo la condición de cambiar el líquido de absorción una vez al día: en tiempo nublado, la diferencia de temperatura máxima en el día izquierdo, medio y derecho del tanque horizontal alcanza los 9,8 ℃, 6,9 ℃ y 8,7 ℃ respectivamente; Bajo condiciones climáticas soleadas, la diferencia de temperatura máxima del tanque horizontal en el día izquierdo, medio y derecho alcanza los 9,7 ℃, 6,5 ℃ y 8,7 ℃, respectivamente. Los resultados muestran que, independientemente de las condiciones de funcionamiento, la temperatura en el punto de medición de la parte inferior de la torre de absorción con revestimiento de refrigeración por radiación RADI-COOL durante la mayor parte de las 24 horas es más baja que la del tanque que no es de construcción, y la diferencia de temperatura entre el dos lados del tanque horizontal es más grande que el de la parte central. En diferentes posiciones del área de mezcla de petróleo y gas, la amplitud de caída de temperatura en ambos lados del tanque horizontal es 8. 7 ℃ mayor que en el medio del tanque horizontal. Durante el día, los recubrimientos de refrigeración por radiación pueden reducir la temperatura máxima de los tanques en diferentes condiciones meteorológicas, como días soleados y días nublados.
3.4 Prueba de diferentes áreas de medio de trabajo
Los puntos de medición de la fase II están dispuestos en la zona de gas, la zona de mezcla de petróleo y gas, la zona de líquido y el medio del tanque de almacenamiento del tanque horizontal. Del 1 al 3 de octubre, los fondos de las dos torres de absorción operaron en las mismas condiciones y el líquido de absorción se cambió una vez cada 24 horas. El 1 de octubre es un día de tifón, y la diferencia de temperatura entre las partes superior y media del tanque horizontal es pequeña, mientras que la diferencia de temperatura en el área inferior del líquido aún alcanza los 4-6 ℃, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque El tanque vertical alcanza los 5,3 ℃. El 2 de octubre estaba nublado. La diferencia de temperatura máxima durante el día en las partes superior, media e inferior del tanque horizontal alcanzó los 13,7 ℃, 12,4 ℃ y 9,1 ℃, respectivamente, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque vertical alcanzó los 7,8 ℃. El 3 de octubre hizo sol. La diferencia de temperatura máxima durante el día en las partes superior, media e inferior del tanque horizontal alcanzó los 15,6 ℃, 12,8 ℃ y 11,1 ℃ respectivamente, y la diferencia de temperatura en la parte media del tanque vertical alcanzó los 9,4 ℃. En comparación con los datos diurnos y nocturnos en días soleados, la diferencia de temperatura diurna puede llegar a 15. 0 ℃, y la diferencia de temperatura nocturna es de 0-5 ℃. El efecto de reducción de la temperatura es más evidente durante el período de alta temperatura durante el día, lo que desempeña un papel muy importante en la "eliminación de picos".
Comparado con los datos del 1 y 3 de octubre, el efecto refrescante en los días soleados es más prominente. Por lo tanto, el revestimiento de refrigeración por radiación resolverá eficazmente el problema de las altas temperaturas de los tanques de almacenamiento durante los días soleados. Al comparar la diferencia de temperatura en diferentes climas durante todo el período, no solo la temperatura absoluta de la parte inferior de la torre de la torre de absorción de pintura en aerosol es más baja que la de la parte inferior de la torre sin la torre de absorción, sino que también el rango de variación del aumento de temperatura es relativamente pequeño cuando la temperatura del aire aumenta, lo que favorece la reducción de la pérdida respiratoria.
4. Conclusión
1) Hay algunos problemas en los tanques de almacenamiento de petróleo y gas a altas temperaturas, como el aumento de la presión interna y el aumento de la pérdida respiratoria, etc. El uso de recubrimiento para enfriamiento tiene las ventajas de bajo costo, efecto notable y modificación conveniente, y la radiación El revestimiento de refrigeración tiene el efecto de refrigeración que la pintura blanca aislante térmica ordinaria no tiene.
2) El revestimiento de enfriamiento por radiación puede proporcionar enfriamiento pasivo de manera efectiva y confiable para los tanques de almacenamiento; Después de rociar el recubrimiento de refrigeración por radiación en la superficie del tanque de almacenamiento de petróleo y gas, la temperatura de la pared del tanque durante el día es más baja que la de la pared del tanque sin implementar. 15.0 ℃ es beneficioso para reducir el calor en el tanque.
3) Después de aplicar el revestimiento de refrigeración por radiación, no solo la temperatura absoluta es más baja que la del fondo de la torre sin absorción, sino que también el rango de cambio del aumento de temperatura es relativamente pequeño cuando aumenta la temperatura del aire, lo que es beneficioso para reducir la pérdida respiratoria .
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