Установка улавливания паров нефтепродуктов из резервуаров и баков машин на автозаправочных станциях

 

Полезная модель относится к устройствам для улавливания паров нефтепродуктов и может быть использовано в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения. Решение указанной задачи достигается тем, что дыхательные клапаны резервуаров на АЗС оборудуются системой трубопроводов, связанной с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, который оснащается приемным устройством и валом для вращения центробежных колес, при этом основной паропровод проходит систему охлаждения, включающую теплообменник, насос и емкость с охлаждающей смесью. А также тем, что пары из баков машин агрегатом через двухканальный раздаточный рукав и участок паропровода откачиваются в отдельный резервуар, оборудованный обратными клапанами с различными давлениями открытия, при этом под давлением работы агрегата пары нефтепродуктов скапливаются в резервуаре и периодически через обратный клапан повышенного давления поступают в основной паропровод с системой охлаждения, а затем в резервуар для дополнительной абсорбции. Полезная модель работает следующим образом. Через сливное устройство нефтепродукт поступает в резервуар. С возрастанием давления поднимается тарелка дыхательного клапана и пары по открытой трубопроводной системе, обратный клапан попадают в основной трубопровод, 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. 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 отверстиями различного диаметра и поглощаются низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем. Попаданию паров в резервуар препятствует обратный клапан. Пары из баков автомобиля при заправке вытесняются нефтепродуктом. По двухканальному рукаву с помощью агрегата через участок паропровода и обратный клапан низкого давления пары попадают в резервуар для сбора паров. В данном резервуаре пары скапливаются до давления срабатывания обратного клапана повышенного давления. При достижении давления срабатывания обратного клапана манометр через линию связи и реле включает электродвигатель, который начинает вращать вал с центробежными колесами для разбрызгивания низкооктанового компонента по всему объему резервуара. Также через линию связи реле включает насос для подачи охлаждающей смеси по теплообменнику. После открытия обратного клапана повышенного давления пары нефтепродуктов по паропроводу поступают в теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью. Затем смесь паров с жидким нефтепродуктом поступает в приемное устройство и в резервуар с вращающимся валом и центробежными колесами. В резервуаре происходит абсорбция паров нефтепродукта разбрызгиваемым по всему объему низкооктановым компонентом. После закрытия обратного клапана повышенного давления оператор открывает задвижку, и пары нефтепродукта за счет повышенного давления аналогичным образом поступают в резервуар и абсорбируются низкооктановым компонентом.

Полезная модель относится к устройствам для улавливания паров нефтепродуктов и может быть использовано в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения.

Полезная модель наиболее применима при выдаче и приеме автомобильных бензинов различных марок на автозаправочных станциях (АЗС). Загрязнение воздушного бассейна на АЗС происходит при выделении паров нефтепродуктов в процессе «больших» и «малых» дыханий резервуаров, выдаче горючего в баки машин, неправильной установке дыхательной аппаратуры и другим причинам. Потери от «больших дыханий» обусловлены вытеснением паровоздушной смеси (ПВС) из резервуара при приеме нефтепродукта. При этом объем газового пространства уменьшается и срабатывает дыхательный клапан. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего (в основном бензинов) в газовом пространстве резервуара. В современных условиях, когда АЗС оборудуются подземными резервуарами, потери от «малых» дыханий незначительны.

Характерными особенностями в работе АЗС являются выдача малыми дозами большого количества нефтепродуктов в баки машин. Это означает существенные потери от испарения. Выбросы углеводородов в атмосферу при испарении нефтепродуктов из резервуаров, а также при заправке в топливные баки машин очень велики. Это не только приводит к потерям топлив, но и отрицательно сказывается на здоровье населения. Учитывая, что современные АЗС оборудуются подземными резервуарами, которые сводят к минимуму ежесуточное колебание температур, борьба с потерями горючего от «больших» дыханий резервуаров и при заправке нефтепродуктов в баки машин становятся важной экологической и экономической задачей.

Известно устройство улавливания паровоздушной смеси из баков заправляемых автомобилей [1]. В данном устройстве паровоздушная смесь из баков машин отсасывается с помощью автоматического крана с отводом паров нефтепродуктов через рукав специальным агрегатом колонки и по трубопроводу нагнетается во впрыскивающее устройство, расположенное в резервуаре, топливо в котором с меньшим октановым числом. Рукав для улавливания паров нефтепродуктов представляет собой двухканальный рукав, в котором пары всасываются через внутренний шланг с небольшим отверстием [2]. Впрыскивающее устройство представляет собой парожидкостной струйный эжектор. При нагнетании в него паровоздушной смеси она выходит из сопла инжектора с высокой скоростью и в концевом пространстве инжектора создает пониженное давление. Через отверстия во фланце инжектора засасывается жидкий нефтепродукт резервуара и нагнетается во внутреннее пространство рассекателя, одновременно смешиваясь с паровоздушной смесью, рассекаясь на мелкие частицы, а затем рассеиваясь в пространстве резервуара. Процесс дробления на мелкие частицы паровоздушной смеси и жидкости увеличивает поверхность соприкосновения двух фаз паровой и жидкой, что повышает скорость конденсации паров нефтепродуктов и позволяет конденсировать их до 80%. Остальная часть смеси поступает в паровоздушное пространство резервуара.

Недостатками указанного устройства являются:

1. Отсутствие возможности улавливания паров нефтепродуктов с резервуаров.

2. Отсутствие системы охлаждения и неполная конденсация паров нефтепродуктов.

3. Смешение топлив с различными октановыми числами.

4. Сложность устройства инжектора и подбора уравновешивающихся расходов нефтепродуктов и их паров.

Известна установка улавливания паров нефтепродуктов для поземных резервуаров с высоким коэффициентом оборачиваемости горючего [3].

В данной установке на подземный резервуар, имеющий устройство для выдачи горючего, сливное устройство, замерной люк, дыхательный клапана, дополнительно вертикально на корпус дыхательного клапана устанавливается патрубок с задвижкой для обеспечения «малых» дыханий резервуаров. Также для обеспечения «больших» дыханий на корпус дыхательного клапана, но уже горизонтально устанавливается общая трубопроводная система с задвижками, соединенная с дополнительным полузаглубленным горизонтальным стальным резервуаром, который оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и устройством для приема паров нефтепродуктов. Устройство оборудуется перегородками с отверстиями различного диаметра для дробления пузырьков пара. Дополнительный резервуар вместимостью 5 м3 наполовину заливается низкооктановым компонентом (дизельное топливо или керосин), который с целью охлаждения находится под поверхностью земли. Установка работает следующим образом. Через приемное устройство нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С целью улавливания паров при «больших» дыханиях оператор закрывает задвижку дополнительного патрубка и открывает задвижки общей трубопроводной системы, соединенной с дополнительным резервуаром, оборудованным приемным устройством и частично заполненным низкооктановым компонентом. С возрастанием давления поднимается тарелка дыхательного клапана, и пары по открытой трубопроводной системе через приемное устройство попадают в резервуар с низкооктановым компонентом. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.

Недостатками указанной установки являются:

1. Отсутствие возможности улавливания паров с баков машин.

2. Отсутствие системы охлаждения.

3. Низкая эффективность абсорбции паров нефтепродуктов низкооктановым нефтепродуктом.

4. Ориентированность установки на наземные вертикальные стальные резервуары большой вместимости, в которых основные испарения происходят в связи с изменением температуры («малые» дыхания).

Известна установка улавливания паров нефтепродуктов из автомобильных цистерн и резервуаров с применением охлаждающей смеси [4].

В данной установке на горловину автомобильной цистерны устанавливается съемное устройство на гибком рукаве, который соединен с участком паропровода сливо-наливной эстакады. На участке паропровода устанавливается компрессор для прокачки паров нефтепродуктов и обратный клапан. Участок паропровода сливо-наливной эстакады связан с основным паропроводом 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. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом. Основной 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. 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.

Установка работает следующим образом. 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. 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 отверстиями различного диаметра и поглощаются низкооктановым компонентом. 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, 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 и в резервуар с низкооктановым компонентом. Поступлению паров нефтепродукта из резервуара в участок паропровода для улавливания паров горючего из автомобильной цистерны препятствует обратный клапан.

Недостатками указанной установки являются:

1. Отсутствие возможности улавливания паров с баков машин.

2. Низкая эффективность абсорбции паров нефтепродуктов низкооктановым нефтепродуктом.

Наиболее близкой к указанной проблеме является абсорбционная установка улавливания паров АСУР-ПБ [1]. Данная установка предназначена для улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов на АЗС, нефтебазах, нефтеперерабатывающих заводах. В основу работы установки положен принцип абсорбции - поглощение углеводородов жидким абсорбентом. В качестве абсорбента используется дизельное топливо. Установка состоит из двух блоков: абсорбционного и холодильного, а также пульта управления. В абсорбционном блоке происходит улавливание паров охлажденным абсорбентом. Холодильный блок предназначен для охлаждения хладоносителя и подачи его в абсорбционный блок. Пульт управления обеспечивает автоматическую работу установки. Внутри абсорбционного блока на подшипниковых опорах, установлен ротор, представляющий собой вал с закрепленными на нем несущими дисками. На каждом несущем диске установлены тонкие кольцевые контактные диски таким образом, чтобы между ними выдерживался определенный зазор. В верхней части абсорбционного блока имеются входной и выходной патрубки для паров, в нижней для абсорбента. Корпус абсорбционного блока заполнен абсорбентом до определенного уровня.

Установка работает следующим образом. При вращении ротора на поверхности контактных дисков, погруженных в дизельное топливо, образуется тонкая пленка абсорбента. Воздух, загрязненный парами нефтепродуктов, из резервуаров, автомобильных или железнодорожных цистерн поступает в абсорбционный блок через входящий патрубок, проходит по зазорам между контактными дисками, очищается, отдавая углеводороды абсорбенту, и покидает абсорбционный блок через выходящий патрубок. Навстречу потоку паровоздушной смеси по нижней части блока протекает абсорбент. Вращение ротора, частично погруженного в дизельное топливо, обеспечивает постоянную замену пленки абсорбента. Для снижения температуры абсорбента установка включает в себя холодильный агрегат, который выполняется в виде отдельного блока. Снижение температуры абсорбента происходит в теплообменнике.

Для улавливания паров с баков машин при помощи установки АСУР-ПБ топливораздаточные колонки оснащаются узлами для сбора паров нефтепродуктов из горловин топливных баков автомобилей. Это специальные раздаточные краны, имеющие дополнительные клапаны для забора паров, двухканальные раздаточные рукава для отвода паров в резервуары, агрегат для подачи паров в резервуар, специальные клапаны, уравновешивающие расходы топлива и паров. При заправке баков машин установка работает следующим образом. Пары нефтепродуктов из баков автомобилей откачиваются агрегатом колонки через раздаточный кран, двухканальный раздаточный рукав, паропровод в резервуар из которого происходит заправка автомобилей.

Недостатками указанной установки являются:

1. Недостаточная эффективность улавливания паров с баков машин, так как достаточно сложно уравновесить расходы выдачи горючего в баки и подачи паров в резервуар.

2. Сложность и дороговизна установки.

3. Большая потребляемая электрическая мощность холодильным и абсорбционным блоками, а также агрегатом для подачи паров из баков автомобилей.

4. Большой расход абсорбента.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу эффективного улавливания паров нефтепродуктов с баков заправляемых машин и с подземных резервуаров, в которых основные испарения происходят в связи с приемом горючего («большие» дыхания). Также при этом, уменьшается расход абсорбента и потребляемая электрическая мощность установки.

Решение указанной задачи достигается тем, что дыхательные клапаны резервуаров на АЗС оборудуются системой трубопроводов, связанной с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, который оснащается приемным устройством и валом для вращения центробежных колес, при этом основной паропровод проходит систему охлаждения, включающую теплообменник, насос и емкость с охлаждающей смесью, а также тем, что пары из баков машин агрегатом через двухканальный раздаточный рукав и участок паропровода откачиваются в отдельный резервуар, оборудованный обратными клапанами с различными давлениями открытия, при этом под давлением работы агрегата пары нефтепродуктов скапливаются в резервуаре и периодически через обратный клапан повышенного давления поступают в основной паропровод с системой охлаждения, а затем в резервуар для дополнительной абсорбции.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов при заправке баков машин и с подземных резервуаров, а также повышается надежность эксплуатации установки и уменьшается расход абсорбента и потребляемая электрическая мощность установки.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2), на которых изображены: вид сзади автомобиля, разрезы установки и подземного резервуара. На предлагаемый резервуар 1, имеющий устройство для выдачи горючего 2, сливное устройство 3, дыхательный клапан 4, дополнительно на корпус дыхательного клапана, горизонтально устанавливается общая трубопроводная линия 5 с задвижкой 6 и обратным клапаном 7, которая соединена с основным паропроводом, 8 соединенным с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром 9. Резервуар 9 оборудуется дыхательным клапаном 4, фильтром-поглотителем с активированным углем 10 и устройством для приема паров нефтепродуктов 11, которое имеет две перегородки с отверстиями различного диаметра 12, 13 для дробления пузырьков пара. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом 14, в качестве которого используется дизельное топливо или керосин.

Основной паропровод под земной поверхностью 15 проходит теплообменник змеевикового типа 16 с охлаждающей смесью 17, 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.

Охлаждающая смесь из емкости 18 подается в теплообменник по трубопроводу охлаждающей системы 19, оборудованному задвижками 20 с помощью насоса 21. Вода в емкость для охлаждающей смеси подается из пожарного трубопровода 22. Теплообменник оснащается коленами 23 и сливным краном 24 для слива охлаждающей смеси. Охлаждающая система с теплообменником, насосом и емкостью находится под землей в технологическом колодце 25.

Также раздаточный кран 26, который вставляется в топливный бак автомобиля 27, оборудуется двухканальным раздаточным рукавом 28, соединенным с топливораздаточной колонкой 29. Пары нефтепродуктов через рукав 28 с помощью агрегата 30 подаются в участок паропровода 31, а затем через обратный клапан низкого давления 32 в отдельный резервуар для сбора паров 33. Пары нефтепродуктов, откаченные из баков машин, за счет подачи агрегата 30 скапливаются в резервуаре 33 до определенного давления, на которое рассчитан обратный клапан повышенного давления 34. Давление паров регистрируется манометром 35, который линией связи 36 соединен с реле 37. Реле включает электродвигатель 38, связанный с помощью муфты 39 с валом 40, на котором находятся центробежные колеса 41. Вал 40 устанавливается на подшипниковых опорах 42 и герметично закрепляется в отверстиях резервуара 43 с помощью сальников 44.

Полезная модель работает следующим образом. Через сливное устройство 3 нефтепродукт поступает в резервуар 1. При этом уровень горючего 45 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 46 уменьшаться. С возрастанием давления поднимается тарелка дыхательного клапана 4 резервуара 1 и пары по открытой трубопроводной системе 5, обратный клапан 7 попадают в основной трубопровод 8, соединенный с дополнительным резервуаром 9, оборудованным приемным устройством 11. Пары проходят теплообменник 16 с перекачиваемой охлаждающей смесью 17, которая подается из емкости 18 по трубопроводу охлаждающей системы 19 с помощью насоса 21. 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 12, 13 с отверстиями различного диаметра и поглощаются низкооктановым компонентом 14. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара 9 через дыхательный клапан 4 улавливается фильтром-поглотителем 10. Попаданию паров в резервуар 33 препятствует обратный клапан 34.

Пары из баков автомобиля при заправке вытесняются нефтепродуктом. По двухканальному рукаву 28 с помощью агрегата 30 через участок паропровода 31 и обратный клапан низкого давления 32 пары попадают в резервуар для сбора паров 33. В данном резервуаре пары скапливаются до давления срабатывания обратного клапана повышенного давления 34. При достижении давления срабатывания обратного клапана манометр 35 через линию связи 36 и реле 37 включает электродвигатель 38, который начинает вращать вал 40 с центробежными колесами 41 для разбрызгивания низкооктанового компонента по всему объему резервуара 9. Также через линию связи 36 реле включает насос 21 для подачи охлаждающей смеси 17 по теплообменнику 16.

После открытия обратного клапана повышенного давления 34 пары нефтепродуктов по паропроводу 8 поступают в теплообменник 16 с перекачиваемой охлаждающей смесью 17. Затем смесь паров с жидким нефтепродуктом поступает в приемное устройство 11 и в резервуар 9 с вращающимся валом 40 и центробежными колесами 41. В резервуаре 9 происходит абсорбция паров нефтепродукта разбрызгиваемым по всему объему низкооктановым компонентом 14. После закрытия обратного клапана повышенного давления оператор открывает задвижку 47 и пары нефтепродукта за счет повышенного давления аналогичным образом поступают в резервуар 9 и абсорбируются низкооктановым компонентом.

После завершения всех операций оператор вручную выключает электродвигатель 38 и насос для подачи охлаждающей смеси 21.

Периодическая работа электродвигателя и насоса подачи охлаждающей смеси значительно снижают потребление электроэнергии, а также расход охлаждающей смеси и абсорбента.

Литература

1. В.В.Анферов, В.Г.Коваленко, А.Н.Ременцов. Техническая оснащенность и персонал в системах нефтепродуктообеспечения. Учебное пособие. М: МАДИ. 2006.

2. В.Г.Коваленко, А.С.Сафонов, А.И.Ушаков, В.Шергалис. Автозаправочные станции. Оборудование, эксплуатация, безопасность. С-Пб, НПИКЦ. 2003.

3. Ю.А.Матвеев, Ю.С.Иванов, Н.У.Игсанов. Патент на полезную модель 82322 от 20.04.2009. Установка улавливания паров нефтепродуктов для поземных резервуаров с высоким коэффициентом оборачиваемости горючего.

4. Ю.А.Матвеев и др. Патент на полезную модель 122994 от 20.12.2012. Установка улавливания паров нефтепродуктов из автомобильных цистерн и резервуаров с применением охлаждающей смеси.

5. В.Г.Коваленко Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. М.: ЛитНефтеГаз, 2004.

Установка улавливания паров нефтепродуктов из резервуаров и баков машин на автозаправочных станциях, отличающаяся тем, что дыхательные клапаны резервуаров на АЗС оборудуются системой трубопроводов, связанной с основным паропроводом, соединенным с заглубленным резервуаром с низкооктановым компонентом, который оснащается приемным устройством и валом для вращения центробежных колес, при этом основной паропровод проходит систему охлаждения, включающую теплообменник, насос и емкость с охлаждающей смесью, а также тем, что пары из баков машин агрегатом через двухканальный раздаточный рукав и участок паропровода откачиваются в отдельный резервуар, оборудованный обратными клапанами с различными давлениями открытия, при этом под давлением работы агрегата пары нефтепродуктов скапливаются в резервуаре и периодически через обратный клапан повышенного давления поступают в основной паропровод с системой охлаждения, а затем в резервуар для дополнительной абсорбции.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области теплообменных процессов, в частности к теплообменникам «газ-жидкость», и может быть использована для подогрева газа перед редуцированием с целью исключения гидратообразования в составе технологического оборудования газораспределительных станций, блоков подготовки топливного газа

Изобретение относится к области добычи пластовой жидкости из скважин и может быть использовано при эксплуатации водяных и нефтяных насосных скважин

Полезная модель относится к области управления микроклиматом, а в частности, к устройствам создания и поддержания определенного уровня влажности воздуха

Полезная модель относится к ракетной технике, в частности, к ракетам, стартующим из шахты подводной лодки, и может быть использована по своему прямому назначению

Устройство предназначено для герметизации нефтяных резервуаров и задерживания легких углеводородов, образуемых вследствие рекуперации смеси пара и газа. Прибор представляет собой две клапанные системы, сконструированные при работе при избыточном давлении и в вакууме и совмещенные друг с другом. Данное изобретение может быть монтировано на крыше нефтяного резервуара.
Наверх