В качестве теплоносителя следует использовать водяной насыщенный пар или перегретую воду. При соблюдении пожарной безопасности возможно применение электрического подогрева.

Передача теплоты от более нагретого к менее нагретому телу осуществляется тремя видами теплообмена: теплопроводностью, конвективным и лучистым теплообменами. В теплообменных аппаратах передача теплоты осуществляется теплопроводностью.

Теплопроводность – это процесс распространения теплоты в рабочем теле посредством передачи кинетической энергии от более нагретых молекул к менее нагретым.

Средний температурный напор. Разность температур горячего и холодного теплоносителей называется температурным напором . Характер изменения температурного напора вдоль поверхности теплообмена зависит от схемы движения теплоносителей и соотношения водяных эквивалентов. Различают следующие схемы течения теплоносителей: прямоток, противоток, перекрёстный ток, смешанный ток, многократный перекрёстный ток (рис. 1).

Рис. 1. Схемы движения теплоносителей

Температурный напор вдоль поверхности теплообмена при прямотоке изменяется сильнее, чем при противотоке. Вместе с тем среднее значение температурного напора при противотоке больше, чем при прямотоке. За счёт этого при противотоке теплообменник получается компактнее. Поэтому с теплотехнической точки зрения всегда следует отдавать предпочтение противотоку над прямотоком.

Оптимальная температура нефтепродукта должна находиться между температурой застывания и температурой вспышки и отвечать условиям наименьшего расхода энергии на подогрев.

Подогрев нефти и некоторых нефтепродуктов на нефтебазах необходимо проводить в следующих случаях:

Ø для ускорения слива и налива вагонов-цистерн и нефтеналивных судов;

Ø для уменьшения гидравлических сопротивлений при перекачках по трубопроводам;

Ø при освобождении нефтепродуктов от посторонних примесей;

Ø при деэмульсации нефтей, обезвоживании нефтепродуктов и осветлении масел;

Ø для ускорения смешения нефтепродуктов;

Ø при регенерации отработанных масел;

Ø при подготовке к сжиганию;

Ø для очистки от мехпримесей методом отстаивания;

Ø при зачистке емкостей от отложений и т. д.

Для подогрева нефти и нефтепродуктов применяются различные теплоносители: водяной пар, горячая вода, горячие нефтепродукты, горячие газы, высокотемпературные органические теплоносители (BOT), а также электроэнергия.

Водяной пар является наиболее удобным, распространенным и доступным теплоносителем. Он обладает большим теплосодержанием, высоким коэффициентом теплоотдачи, легко транспортируется и в большинстве случаев не представляет пожарной опасности для паров нефтепродуктов.

Применяемый для подогрева пар должен быть достаточно сухим и иметь необходимое давление (0,3 ÷ 0,8 МПа).

Горячая вода как теплоноситель имеет меньшее теплосодержание, чем водяной пар (в 5 ÷ 6 раз). Применение горячей воды для подогрева нефти и нефтепродуктов целесообразно только при получении больших количеств ее, не используемых на производстве. Использование горячей воды рационально при водозеркальном подогреве нефтепродуктов, который, однако, в настоящее время имеет ограниченное распространение.

Горячие нефтепродукты (масла с высокой температурой вспышки) применяются для подогрева тугоплавких нефтепродуктов (пеков, битумов и т. д.), когда подогрев водяным паром или горячей водой бывает невозможен. При подогреве паром, имеющим высокую температуру, такие нефтепродукты коксуются, отлагается нагар на трубках подогревателя, чем ухудшается процесс подогрева.

Для подогрева тугоплавких нефтепродуктов лучшими теплоносителями являются высокотемпературные органические теплоносители. Их отличительной особенностью служит высокая температура кипения при атмосферном давлении (свыше 258°С). К высокотемпературным органическим теплоносителям относятся: даутерм (динил), представляющий эвтектическую смесь дифенила и дифенилоксида, арохлор (тетрахлордифенил), глицерин, тетракрезилоксисилан (тетракрезилсиликат), являющийся представителем кремнийорганических соединений, а также и некоторые другие. Физические свойства этих теплоносителей приведены в табл. 2.

Таблица 2

Отработанные и иные горячие газы имеют ограниченное применение для целей подогрева из-за малой теплоемкости, высокой температуры, с которой они выходят из установок, а также трудностей, связанных с организацией их сбора. Газы в целях подогрева применяются в трубчатых печах на нефтеперерабатывающих заводах, в автоцистернах, обогреваемых газами моторов, и т. п.

Электрическая энергия является весьма эффективным теплоносителем, но применение ее ограничивается пожарной опасностью, возникающей при обнаженной электрогрелке с накаленной проволокой, способной вызвать воспламенение паров нефтепродуктов. В связи с этим электроподогрев применяется для нефтепродуктов с высокой температурой коксования и вспышки, а главным образом для масел перед сливом их из вагонов-цистерн, при котором имеется возможность своевременного прекращения подогрева до оголения грелки. Электроподогревательные устройства отличаются компактностью и удобством в обслуживании. Применение электроподогрева рентабельно при наличии дешевой электроэнергии.

К числу способов подогрева, получивших наибольшее распространение, относятся:

Ø подогрев открытым паром;

Ø подогрев при помощи подогревателей (переносных и стационарных);

Ø циркуляционный подогрев «горячим размывом»;

Ø подогрев при помощи электроэнергии (электроподогрев).