Установка улавливания паров нефтепродуктов из автомобильных цистерн и резервуаров с применением охлаждающей смеси

Полезная модель работает следующим образом. Перед заполнением автоцистерны нефтепродуктом открывается крышка горловины автомобильной цистерны. На горловину цистерны устанавливается съемное устройство на гибком рукаве. Через приемный трубопровод автомобильной цистерны нефтепродукт поступает в автоцистерну. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. В цистерне создается избыточное давление паров. При этом, пары по гибкому рукаву поступают в участок паропровода и откачиваются с помощью компрессора через открытый под давлением компрессора обратный клапан в основной паропровод, соединенный с дополнительным резервуаром, оборудованным приемным устройством. Пары проходят теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью, которая подается из емкости по трубопроводу охлаждающей системы с помощью насоса. Охлаждающая смесь создает температуру в теплообменнике на 7-9 градусов Цельсия ниже температуры земной поверхности. При этом основная часть газообразных углеводородов в результате охлаждения в теплообменнике переходит в жидкое состояние, а пары, не перешедшие в жидкость, расслаиваются двумя перегородками с дырками различного диаметра и поглощаются низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем. После окончания налива нефтепродуктов в автомобильную цистерну компрессор и насос охлаждающей системы выключаются. Попаданию паров в резервуар с нефтепродуктом препятствует обратный клапан. При «больших» и «малых» дыханиях с повышением давления парового пространства резервуара, который оборудован дыхательными клапанами рабочего и повышенного давления замерным и световым люками вентиляционным патрубком, люк-лазом, трубопроводом для приема и выдачи нефтепродуктов с задвижками, открывается дыхательный клапан рабочего давления, и пары нефтепродуктов по паропроводу поступают в теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью, которая подается из емкости по трубопроводу охлаждающей системы с помощью насоса. После теплообменника смесь паров с жидким нефтепродуктом поступает в приемное устройство с перегородками и в резервуар с низкооктановым компонентом. Поступлению паров нефтепродукта из резервуара в участок паропровода для улавливания паров горючего из автомобильной цистерны препятствует обратный клапан.

Полезная модель относится к устройствам для приема, хранения и выдачи нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения.

Полезная модель наиболее применима при приеме, хранении и транспортировании бензинов различных марок на терминалах и нефтебазах, оборудованных наливными автомобильными эстакадами и наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).

Загрязнение воздушного бассейна на нефтебазах и терминалах происходит при выделении паров нефтепродуктов в процессе «больших» и «малых» дыханий резервуаров, при заливе автомобильных цистерн, неправильной установке дыхательной аппаратуры и другим причинам. Потери от «больших» дыханий обусловлены вытеснением паровоздушной смеси из резервуара или автоцистерны при приеме нефтепродукта. При этом объем газового пространства уменьшается, что вызывает срабатывание дыхательного клапана в резервуаре, или вытеснение паровоздушной смеси через горловину автоцистерны. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего в газовом пространстве резервуара. Температура нефтепродуктов, хранящихся в наземных резервуарах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в наземных РВС нагреваются до 30 градусов Цельсия и более. Температура начала кипения бензинов составляет 35 градусов Цельсия [1]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.

Характерными особенностями в работе нефтебаз являются периодическая выдача нефтепродуктов в автоцистерны, получение горючего из железнодорожных цистерн и трубопроводного транспорта, а также длительные сроки хранения горючего в резервуарах. Это означает существенные потери от испарения в результате «малых» дыханий, а также периодические потери от «больших» дыханий. Выбросы углеводородов в атмосферу при испарении нефтепродуктов из резервуаров очень велики. Это не только приводит к потерям топлив и загрязнению атмосферы, но и отрицательно сказывается на здоровье населения.

Борьба с потерями горючего от испарения становится важной экологической и экономической задачей.

Известна установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров [2].

В данной установке дыхательные клапаны резервуаров оборудуются общей газовой линией с обратными клапанами и запорной арматурой для отвода паров нефтепродуктов при «малых» и «больших» дыханиях, которая соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным стальным резервуаром с двойными стенками Р-5. При этом резервуар вместимостью 5000 литров заполняется низкооктановым компонентом, оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и приемником паров нефтепродуктов с двумя перегородками, имеющими ячейки различного диаметра. К нижней части резервуаров с нефтепродуктами привариваются трубопроводные коммуникации для слива воды, оборудованные задвижками и смотровыми устройствами. Трубопроводные коммуникации сводятся в общую линию, которая соединяется с двойными стенками резервуара для улавливания паров.

Установка работает следующим образом. С повышением температуры в резервуарах, высокооктановые нефтепродукты начинают испаряться. Пары бензинов поднимают тарелку тарельчатого клапана и поступают в общую газовую линию. В данной линии под давлением паров открывается обратный клапан и при открытой задвижке пары, поступают в устройство для приема паров нефтепродуктов, оборудованное двумя перегородками с отверстиями различного диаметра. Пары последовательно проходят перегородки с отверстиями большего и меньшего диаметра и поступают в резервуар для улавливания, в межстенное пространство которого с целью охлаждения заливается вода.

При этом газообразные углеводороды в результате понижения температуры ниже 35 градусов и дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым компонентом.

При осуществлении «больших» дыханий, связанных с приемом нефтепродуктов пары бензинов аналогичным образом поступают в резервуар для улавливания. При этом газообразные углеводороды в результате дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.

В процессе движения паров по газовой линии обратный клапан препятствует их попаданию в соседние резервуары.

В зимнее время в связи с низкой температурой вода из межстенного пространства резервуара для улавливания удаляется.

Недостатками указанной установки являются:

1. Отсутствие возможности улавливания паров нефтепродуктов при наливе автомобильных цистерн;

2. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов при прохождении в трубопроводе до приемного устройства;

3. Малая длина охлаждающего трубопровода;

4. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродукта при «больших» дыханиях.

Также известен наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов [3].

В данном резервуаре дыхательный клапан оборудуется трубопроводом с задвижкой для отвода паров нефтепродуктов при «малых» и «больших» дыханиях, который соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным резервуаром Р-5. При этом трубопровод под землей находится в трубопроводе-холодильнике большего диаметра, оборудованным задвижками и заполненным водой (охлаждающей жидкостью в зимнее время). Резервуар Р-5 заполняется низкооктановым компонентом, оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и приемником паров нефтепродуктов.

Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С целью улавливания паров при «больших» дыханиях открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по трубопроводу пары поступают в резервуар с низкооктановым компонентом, оборудованным приемным устройством. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков двумя перегородками с дырками различного диаметра, поглощается низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.

При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур, с повышением давления, также открывается дыхательный клапан и пары нефтепродуктов по трубопроводу через приемное устройство с перегородками, поступают в резервуар с низкооктановым компонентом.

При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в подземном участке трубопровода, находящегося в трубопроводе холодильнике.

Недостатками указанного резервуара с установкой улавливания паров являются:

1. Отсутствие возможности улавливания паров нефтепродуктов при наливе автомобильных цистерн;

2. Отсутствие теплообменника с перекачивающейся охлаждающей жидкостью. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов при прохождении в трубопроводе до приемного устройства;

3. Отсутствие значительного снижения температуры охлаждающей жидкости по сравнению с температурой земной поверхности, что не позволяет пары нефтепродуктов полностью перевести в жидкое агрегатное состояние;

4. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродукта при «больших» дыханиях.

Также известен наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов с охлаждающей смесью [4].

В данном резервуаре оборудуется дополнительный паропровод с обратным клапаном и задвижкой, который соединяется с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром. Резервуар оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и устройством для приема паров нефтепродуктов, которое имеет две перегородки с дырками различного диаметра для дробления пузырьков пара. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом.

Дополнительный паропровод под земной поверхностью проходит теплообменник змеевикового типа с охлаждающей смесью, представляющей 15% водный раствор карбоната натрия. Данная охлаждающая смесь экономически целесообразна, так как обладает малой стоимостью и высокой эффективностью, что позволяет снизить температуру в теплообменнике до 7-9 градусов Цельсия относительно температуры земной поверхности. Это является достаточным для перевода паров бензина в жидкое состояние.

Охлаждающая смесь из емкости подается в теплообменник по трубопроводу охлаждающей системы, оборудованному задвижками с помощью насоса. Вода в емкость для охлаждающей смеси подается из пожарного трубопровода. Теплообменник оснащается коленами и сливным краном для слива охлаждающей смеси. Охлаждающая система с теплообменником, насосом и емкостью находится под землей в технологическом колодце.

Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. В резервуаре создается избыточное давление паров. С целью улавливания паров при «больших» дыханиях открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по паропроводу, соединенному с дополнительным резервуаром, оборудованным приемным устройством пары поступают в теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью, которая подается из емкости по трубопроводу охлаждающей системы с помощью насоса. Охлаждающая смесь создает температуру в теплообменнике на 7-9 градусов Цельсия ниже температуры земной поверхности.

При этом основная часть газообразных углеводородов в результате охлаждения в теплообменнике переходит в жидкое состояние, а пары, не перешедшие в жидкость, расслаиваются двумя перегородками с дырками различного диаметра и поглощаются низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем. После окончания приема нефтепродуктов в резервуар насос охлаждающей системы выключается.

При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур, с повышением давления парового пространства резервуара, также открывается дыхательный клапан и пары нефтепродуктов по паропроводу через приемное устройство с перегородками поступают в резервуар с низкооктановым компонентом. Насос охлаждающей системы при указанных дыханиях целесообразно включать при температурах свыше 30 градусов Цельсия.

В период «малых» дыханий пары превращаются в жидкость за счет охлаждения в теплообменнике.

1. Отсутствие устройства сбора паров нефтепродуктов с автомобильных цистерн;

2. Отсутствие общей линии паропроводов, улавливающей пары нефтепродуктов, как с резервуаров, так и с автомобильных цистерн.

Наиболее близким к указанной проблеме является система улавливания паров при наливе (сливе) нефтепродуктов в автоцистерны [5]. Необходимо учитывать, что налив нефтепродуктов на нефтебазах осуществляется двумя способами [6]:

- нижний налив в автомобильные и железнодорожные цистерны;

- верхний налив в автомобильные и железнодорожные цистерны.

При этом налив нефтепродуктов свободно падающей струей не допускается.

В данной установке автомобильная цистерна оборудуется коллектором сбора паров нефтепродуктов, клапаном пневмоуправляемым с огнепреградителем, пневмоуправляемым клапаном вывода паров, шлангом, соединяющим коллектор сбора паров с клапаном, установкой утилизации паров нефтепродуктов, стыковочным устройством для соединения коллектора сбора паров с приемным трубопроводом установки утилизации паров нефтепродуктов.

Клапан пневмоуправляемый с огнепреградителем предназначен для соединения коллектора сбора паров с атмосферой в случае отсутствия устройства утилизации.

При этом коллектор представляет трубопровод, жестко закрепленный сверху цистерны, который с помощью трубопроводных коммуникаций соединяется с установкой утилизации паров нефтепродуктов.

В данном техническом устройстве используется способ нижнего налива нефтепродуктов в автоцистерну. Техническое устройство работает следующим образом. Перед заполнением автоцистерны нефтепродуктом коллектор сбора паров с помощью стыковочного устройства соединяется с приемным трубопроводом установки утилизации паров нефтепродуктов. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в автоцистерну. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С повышением давления в паровом пространстве открывается дыхательный клапан автомобильной цистерны и по шлангу, соединяющему клапан с коллектором сбора паров, а затем по трубопроводу коллектора пары поступают в установку утилизации. В случае отсутствия установки утилизации паров нефтепродуктов пары, поступающие в трубопровод коллектора при заполнении автоцистерны удаляются в атмосферу через пневмоуправляемый клапан с огнепреградителем.

Недостатками указанной системы улавливания паров при наливе (сливе) нефтепродуктов в автоцистерны являются:

1. Отсутствие коллектора сбора паров нефтепродуктов на большинстве автомобильных цистерн;

2. Отсутствие компрессора для прокачки паров нефтепродуктов при наливе автомобильных цистерн в систему охлаждения;

3. Отсутствие общей линии паропроводов, улавливающей пары нефтепродуктов, как с резервуаров, так и с автомобильных цистерн;

4. Отсутствие теплообменника с перекачивающейся охлаждающей жидкостью. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов.

Полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности улавливания паров нефтепродуктов при наливе автомобильных цистерн, а также при приеме и хранении нефтепродуктов в наземных вертикальных резервуарах, когда испарения происходят в основном в связи с изменением температуры и с приемом горючего.

Решение указанной задачи достигается тем, что на горловину автомобильной цистерны герметично устанавливается съемное устройство на гибком рукаве, соединенное с участком стационарного паропровода, оборудованного компрессором для перекачки паров нефтепродуктов и связанного с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром, который оснащается приемным устройством для паров нефтепродуктов и фильтром поглотителем, при этом основной паропровод под землей проходит систему охлаждения, включающую теплообменник змеевикового типа, трубопровод с задвижками, насос и емкость с охлаждающей смесью.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как значительно повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов при наливе в автомобильные цистерны, а также в наземных вертикальных резервуарах при хранении и приеме горючего.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), на которых изображены: разрезы системы улавливания паров, автомобильной цистерны и наземного вертикального резервуара (фиг.1), теплообменника с системой охлаждения, дополнительным резервуаром и паропроводами (фиг.2), а также вид сзади автомобильной цистерны (фиг.3).

На горловину 1 предлагаемой автомобильной цистерны 2, имеющую крышку 3 приемный трубопровод 4, дыхательный клапан рабочего давления 5, устанавливается съемное устройство 6 на гибком рукаве 7, который соединен с участком паропровода сливо-наливной эстакады 8. На участке паропровода устанавливается компрессор 9 для прокачки паров нефтепродуктов, обратный клапан 10. Участок паропровода сливо-наливной эстакады соединяется с основным паропроводом 11, оборудованным обратным клапаном 12 и задвижкой 13, который соединяется с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром 14. Резервуар 14 оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем 15 и устройством для приема паров нефтепродуктов 16, которое имеет две перегородки с дырками различного диаметра 17,18 для дробления пузырьков пара. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом 19.

Основной паропровод под земной поверхностью 20 проходит теплообменник змеевикового типа 21 с охлаждающей смесью 22, представляющей 15% водный раствор карбоната натрия. Данная охлаждающая смесь экономически целесообразна, так как обладает малой стоимостью и высокой эффективностью, что позволяет снизить температуру в теплообменнике до 7-9 градусов Цельсия относительно температуры земной поверхности. Это является достаточным для перевода паров бензина в жидкое состояние.

Охлаждающая смесь из емкости 23 подается в теплообменник по трубопроводу охлаждающей системы 24, оборудованному задвижками 25 с помощью насоса 26. Вода в емкость для охлаждающей смеси подается из пожарного трубопровода 27. Теплообменник оснащается коленами 28 и сливным краном 29 для слива охлаждающей смеси. Охлаждающая система с теплообменником, насосом и емкостью находится под землей в технологическом колодце 30.

Гибкий рукав присоединяется к участку паропровода с помощью хомута 31. Также участок паропровода для улавливания паров с автомобильной цистерны оборудуется огнепреградителем 32.

Полезная модель работает следующим образом. Перед заполнением автоцистерны нефтепродуктом открывается крышка 3 горловины 1 автомобильной цистерны 2. На горловину цистерны устанавливается съемное устройство 6 на гибком рукаве 7. Через приемный трубопровод 4 автомобильной цистерны нефтепродукт поступает в автоцистерну 2. При этом уровень горючего 33 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 34 уменьшаться. В цистерне создается избыточное давление паров. При этом пары по гибкому рукаву 7 поступают в участок паропровода 8 и откачиваются с помощью компрессора 9 через открытый под давлением компрессора обратный клапан 10 в основной паропровод 11, соединенный с дополнительным резервуаром 14, оборудованным приемным устройством 16. Пары проходят теплообменник 21 с перекачиваемой охлаждающей смесью 22, которая подается из емкости 23 по трубопроводу охлаждающей системы 24 с помощью насоса 26. Охлаждающая смесь создает температуру в теплообменнике на 7-9 градусов Цельсия ниже температуры земной поверхности.

При этом основная часть газообразных углеводородов в результате охлаждения в теплообменнике переходит в жидкое состояние, а пары, не перешедшие в жидкость, расслаиваются двумя перегородками с дырками различного диаметра 17,18 и поглощаются низкооктановым нефтепродуктом 19. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем 15. После окончания налива нефтепродуктов в автомобильную цистерну компрессор и насос охлаждающей системы выключаются.

Попаданию паров в резервуар с нефтепродуктом 35 препятствует обратный клапан 12.

При «больших» и «малых» дыханиях с повышением давления парового пространства резервуара, который оборудован дыхательными клапанами рабочего и повышенного давления 36,37, замерным и световым люками 38,39, вентиляционным патрубком 40, люк-лазом 41, трубопроводом для приема и выдачи нефтепродуктов 42 с задвижками 43, открывается дыхательный клапан рабочего давления 36 и пары нефтепродуктов 44 по паропроводу 11 поступают в теплообменник 21 с перекачиваемой охлаждающей смесью 22, которая подается из емкости 23 по трубопроводу охлаждающей системы 24 с помощью насоса 26.

После теплообменника смесь паров с жидким нефтепродуктом поступает в приемное устройство 16 с перегородками 17,18 ив резервуар 14 с низкооктановым компонентом 19. Поступлению паров нефтепродукта из резервуара в участок паропровода для улавливания паров горючего из автомобильной цистерны 8 препятствует обратный клапан 10.

Использованные источники:

1. А.С.Сафонов и др. Автомобильные топлива. Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. СПб.: НПИКЦ, 2002.

2. К.Р.Кундротас, Ю.А.Матвеев и др. Патент на полезную модель 84253. Установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров.

3. Ю.А.Матвеев, С.М.Аноприенко. Патент на полезную модель 101023. Наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов.

4. Матвеев Ю.А., Кузнецов В.А. и др. Патент на полезную модель 116478. Наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов с охлаждающей смесью.

5. В.Г.Коваленко, Е.И.Зоря, Ю.Н.Фролов. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. Учебное пособие. М.: ООО «Центр ЛитНефтеГаз», 2004, 176 с.

6. Правила технической эксплуатации нефтебаз. - Т.: ООО «Альба Плюс». 2003. - 128 с.

Установка улавливания паров нефтепродуктов из автомобильных цистерн и резервуаров с применением охлаждающей смеси, отличающаяся тем, что на горловину автомобильной цистерны герметично устанавливается съемное устройство на гибком рукаве, соединенное с участком стационарного паропровода, оборудованного компрессором для перекачки паров нефтепродуктов и связанного с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром, который оснащается приемным устройством для паров нефтепродуктов и фильтром поглотителем, при этом основной паропровод под землей проходит систему охлаждения, включающую теплообменник змеевикового типа, трубопровод с задвижками, насос и емкость с охлаждающей смесью.