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油罐调合方式与效率优化探讨

【摘要】:为了提高调合效率,降低能耗,在生产实践中不断对泵循环调合的方法进行了改进。这一方法适用于调合比例变化的范围较大、批量较大和中、低黏度油品的调合,设备简单,效率高,管理方便。(二)机械搅拌调合使用机械搅拌也是油罐调合的常用方法,适用于批量不大的成品油的调合,特别是润滑油。一般认为搅拌器叶轮排出油品体积等于罐内油品容量的2~3倍,即罐内油品全部被搅拌循环2~3次时,调合即达均匀。

根据罐内搅拌方式的不同,油罐调合可分为泵循环调合和机械搅拌调合两种。以前还有使用压缩空气调合,但易使油品氧化变质,并造成油品蒸发损耗及环境污染等缺点,一般已不采用。

(一)泵循环调合

先将各种组分油和可能有的添加剂送入罐内,用泵不断地将罐内物料从罐底部抽岀,再循环回调合罐,在泵的作用下形成主体对流扩散和涡流扩散,从而逐渐使油品调合均匀。为了提高调合效率,降低能耗,在生产实践中不断对泵循环调合的方法进行了改进。主要有以下两种方法。

(1)泵循环喷嘴搅拌调合

该工艺就是在调合油罐内增设喷嘴,被调合物料通过装在罐内的喷嘴射流混合。高速射流穿过罐内静止的物料时,一方面可以推动其前方的液体流动形成主体对流运动;另一方面在高速射流作用下,在射流边界上存在的高剪切速率造成大量旋涡把周围液体卷入射流中,这样把动量传给低速流体,同时使两部分流体很好混合。这一方法适用于调合比例变化的范围较大、批量较大和中、低黏度油品的调合,设备简单,效率高,管理方便。

喷嘴有单喷嘴和多喷嘴两种,单喷嘴本身是一个流线型锥形体,安装在罐内靠近罐底的罐壁上,倾斜向上。多喷嘴一般由5个或7个喷嘴组合而成,整套喷嘴安装在罐底部中心,并垂直向上,四周喷嘴围绕中心喷嘴略显倾斜。

(2)静态混合器调合

该工艺就是在循环泵出口、物料进调合罐之前增加一个合适的静态混合器,用静态混合器强化混合,可大大提高调合效率。

(二)机械搅拌调合

使用机械搅拌也是油罐调合的常用方法,适用于批量不大的成品油的调合,特别是润滑油。被调合物料是在搅拌器的作用下,形成主体对流和涡流扩散传质、分子扩散传质,使全部物料性质达到均一。罐内物料在搅拌器转动时产生两个方向的运动是沿搅拌器的轴线方向的向前运动,当受到罐壁或罐底的阻挡时,改变其方向,经多次变向后,最终形成近似圆周的循环流动;二是沿搅拌器桨叶的旋转方向形成的圆周运动,使物料翻滚,最终达到混合均匀的目的。搅拌调合的效率,取决于搅拌器的设计及其安装。搅拌器主要有罐壁伸入及罐顶中央伸入两类。

(1)搅拌器罐壁伸入式搅拌调合

搅拌调合搅拌器由罐壁伸入罐内,每个罐可装一个或几个,搅拌器的叶轮是船用推进式螺旋桨型。螺旋桨转动时,罐内油品产生两个方向运动:一是沿桨的轴线方向向前运动,受到罐壁障碍时,沿罐壁上升至另一侧下降,从而形成垂直方向的圆周运动;另一是沿桨的旋转方向成圆周运动,使油品上下翻腾,最终达到均匀的目的

影响搅拌调合所需功率的几个因素。

①罐的容积与高径比。一般认为搅拌器叶轮排出油品体积等于罐内油品容量的2~3倍,即罐内油品全部被搅拌循环2~3次时,调合即达均匀。因此,罐容积是选择搅拌器功率最重要的依据,容积越大,所需总功率越大。罐的形状系指高度与直径之比(H/D),比值越大,静压头就越大,所需总功率也越大,比值等于或小于0.8时,即可不考虑对所需功率的额外影响。

②介质黏度。油品黏度越高,则流动阻力越大,搅拌功率就相应增大。在黏度小即流体的雷诺数值大于10000时,可不特殊考虑黏度对功率的影响。

③搅拌时间。连续搅拌时间长,则所需搅拌器功率就较小反之,要求短时间内完成调合就要使用较大功率。

④搅拌运行方式。以两组分为例,可有三种运行方式:a.两组分同时进罐,边进边搅,全部进罐后继续搅拌2h;b.组分先进罐,组分二开始进入时启动搅拌,组分二进完后继续搅拌2h;c.两组分全进罐后才启动搅拌,可要求在8h、2h,以至1h内达到均匀的目的。按目前使用情况,搅拌器布置可归纳如下:不论使用几台搅拌器(一般最多不超过4台),应集中布置在罐壁圆周14的范围内;如组分进罐时不启动搅拌器,则油罐出、入管线的位置对搅拌器布置无影响;如在油品进、出过程中需要开动搅拌器,则出、入口离搅拌器宜有30°的夹角;可将搅拌器轴心线对油罐中心线偏离一定角度(一般偏7~12°,小罐取小值,大罐取大值);搅拌器轴心线离罐底的距离,取桨叶直径的1.5倍。

(2)搅拌器罐顶中央进入式搅拌调合

只使用在小型立式调合罐上(容积约20m3以下),适用于小批量而质量、配比等要求严格的特种油品的调合,如特种润滑油的调合,便于小包装灌桶作业以及稀释添加剂的基础液等。搅拌器有桨式与推进式两种。

①桨式搅拌器。是一种低速搅拌器,油品的流动状态保持层流,可不另设挡板,罐内径与桨叶外径之比为1.25~2.0。由于低速搅拌需要较长的调合时间,但优点是所需功率小。

②推进式搅拌器。转速较高,桨叶有单层或双层。调合油品液层较浅,黏度低(小于100mm2/s)的可用直径较大的单层桨叶,反之可用双层。罐内还应增设挡板,使流型保持在湍流状态。