Установка по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз

Авторы патента:

F25J1/02 - требующие применения охлаждения, например гелием или водородом

F25B9/14 - отличающиеся используемым циклом, например циклом Стирлинга

Полезная модель относится к области криогенной техники, криогенных газовых машин, работающих по циклу Стирлинга, и может быть использована для улавливания легких фракций углеводород, образующихся при «дыханиях» при экзакачки и хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах. Достигаемый технический результат - повышение производительности установки по улавливанию паров легких фракций углеводородов. Предварительно перед началом работ, в емкости 3 запасается необходимое количество жидкого азота. В процессе работы установки жидкий азот испаряется, а его выпар переконденсируется в конденсаторе 2 криогенной машины Стирлинга 1. Сконденсировавшийся выпар жидкого азота самотеком сливается в емкость для хранения жидкого азота 3. С помощью насоса 6 жидкий азот подается в охладитель 9, расположенный в контактного теплообменника 7. Жидкий азот охлаждает слой сжиженных паров легких углеводородов 8, при этом жидкий азот испаряется. Паровоздушная смесь из резервуара 12, по линия 13, поступает в гребенку 14" затем, проходит через слой сжиженных паров легких углеводородов 8, при этом пары легких углеводородов из паровоздушной смеси конденсируются, а оставшийся воздух по линии выброса воздуха 15 удаляется из контактного теплообменника 7. Для предварительного охлаждения паровоздушной смеси на линии подачи смеси 13, между резервуаром 12 и контактным теплообменником 7, расположен дополнительный теплообменник 16, через который проходит линия выброса воздуха 15 из контактного теплообменника 7.

Известно применение жидкого азота для конденсации легких фракций углеводородов при их непосредственном контакте, позволяющее улавливать до 88% ЛФУ (Коршак А.А., Блинов И.Г., Новоселов В.Ф. Системы улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов из резервуаров: Учебное пособие. - Уфа: Изд. Уфин. нефт. инс-та,1991. - стр.32-35). Однако, данный способ приводит к безвозвратной потери азота.

Известен способ улавливания паров легких углеводородов при «дыханиях» резервуаров с нефтью и нефтепродуктами, заключающийся в разделении паро-воздушной смеси за счет конденсации паров легких углеводородов в контактном теплообменнике при барботаже паро-воздушной смеси через слой охлажденного продукта с использованием в качестве охлаждающей среды жидкого азота (Пышков Н.Н., Самолаева Т.Н., Сохранений В.Б. Улавливание паров легких углеводородов. // Газовая промышленность. №2, 2000. - стр.10). Однако, при реализации данного способа не решена проблема регенерации или производства и доставки жидкого азота к месту хранения нефтепродуктов.

Известна установка для улавливания паров легких фракций углеводородов на основе криогенной газовой машины (КГМ) Стирлинга и контура с жидким азотом, включающая в себя криогенную машину Стирлинга, емкость для хранения жидкого азота, линии слива жидкого азота из криогенной машины в емкость жидкого азота, контактный теплообменник, внутри которого расположен охладитель, линию подачи азота из емкости жидкого азота в криогенную машину, проходящую через охладитель и состоящую из линии жидкого азота до охладителя и линии насыщенных паров азота после охладителя, линию подачи паровоздушной смеси, соединяющую резервуар нефтепродуктов с контактным теплообменником и линию выброса воздуха из контактного теплообменника (Кириллов Н.Г. Использование криогенных технологий для хранения нефти и нефтепродуктов. // Химическое и нефтегазовое машиностроение.

№12, 2004. - стр.17). Однако, в данной установке не используется холодильный потенциал удаляемого воздуха.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в повышении производительности установки по улавливанию паров легких фракций углеводородов.

Для достижения этого технического результата установка по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз, включающая в себя криогенную машину Стирлинга, емкость для хранения жидкого азота, линию слива жидкого азота из конденсатора криогенной машины в емкость жидкого азота, контактный теплообменник, внутри которого расположен охладитель, линию подачи азота из емкости жидкого азота в конденсатор криогенной машины, проходящую через охладитель и состоящую из линии жидкого азота до охладителя и линии насыщенных паров азота после охладителя, линию подачи паровоздушной смеси, соединяющую резервуар нефтепродуктов с контактным теплообменником и линию выброса воздуха из контактного теплообменника, снабжена дополнительным теплообменником, расположенным на линии подачи паровоздушной смеси между резервуаром с нефтепродуктами и контактным теплообменником, при этом через дополнительный теплообменник проходит линия выброса воздуха из контактного теплообменника.

Введение в состав установки по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз дополнительного теплообменника на линии подачи паровоздушной смеси, расположенного между резервуаром с нефтепродуктами и контактным теплообменником, через который проходит линия выброса воздуха из контактным теплообменником, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности предварительного охлаждения паровоздушной смеси перед ее поступлением в контактный теплообменник за счет холодильного потенциала воздуха, удаляемого из контактного теплообменника.

На фиг.1 изображена установка по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз.

В состав установки входит криогенная машина Стирлинга 1 с конденсатором 2, емкость для хранения жидкого азота 3, линия слива жидкого азота 4 из конденсатора 2 в емкость 3, линия подачи жидкого азота 5 с насосом высокого давления 6, контактный теплообменник 7, внутри которого в слое сжиженных паров легких углеводородов 8 расположен охладитель 9, линия подачи насыщенных паров азота 10 из контактного теплообменника 7, через дроссельный вентиль 11, подсоединенная к конденсатору 2 криогенной машины 1, резервуар с нефтепродуктами 12, линия подачи паровоздушной смеси 13 с раздаточной гребенкой 14, расположенной в слое сжиженных паров легких углеводородов 8, соединяющей резервуар 12 с контактным теплообменником 7, а также линия выброса воздуха 15 из контактным теплообменником 7. На линии подачи паровоздушной смеси 13, между резервуаром с нефтепродуктами 12 и контактным теплообменником 7, расположен дополнительный теплообменник 16, через который проходит линия выброса воздуха 15 из контактного теплообменника 7.

Установка по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз работает следующим образом.

Предварительно перед началом работ, в емкости 3 запасается необходимое количество жидкого азота. В процессе работы установки жидкий азот испаряется в охладителе 9, а его выпар переконденсируется в конденсаторе 2 криогенной машины Стирлинга 1. Сконденсировавшийся выпар жидкого азота самотеком сливается из конденсатора 2 в емкость для хранения жидкого азота 3 по линии слива 4, откуда с помощью насоса 6, по линии подачи жидкого азота 5, жидкий азот подается в охладитель 9, расположенный в слое сжиженных паров легких углеводородов 8 контактного теплообменника 7. Жидкий азот охлаждает слой сжиженных паров легких углеводородов 8, при этом жидкий азот испаряется. Выпар жидкого азота поступает по линии 10 в конденсатор 2 криогенной машины Стирлинга 1, при этом выпар дросселируется, предварительно охлаждаясь, в дроссельном вентиле 11. Работа криогенной машины Стирлинга 1 обеспечивает сжижение выпара жидкого азота, который сливается в емкость 3.

Паровоздушная смесь (состоящая из паров легких углеводородов и атмосферного воздуха) из резервуара 12, при хранении или пополнении его

нефтепродуктами, по линия подачи паровоздушной смеси 13, соединяющей резервуар 12 с контактным теплообменником 7, поступает в раздаточную гребенку 14, расположенную в слое сжиженных паров легких углеводородов 8, затем, проходит через слой сжиженных паров легких углеводородов 8, при этом пары легких углеводородов из паровоздушной смеси конденсируются, отдавая теплоту сжиженному слою 8 и жидкому азоту в охладителе 9, а оставшийся воздух по линии выброса воздуха 15 удаляется из контактного теплообменника 7. Для предварительного охлаждения паровоздушной смеси, что позволяет увеличить производительность установки, на линии подачи паровоздушной смеси 13, между резервуаром с нефтепродуктами 12 и контактным теплообменником 7, расположен дополнительный теплообменник 16, через который проходит линия выброса воздуха 15 из контактного теплообменника 7. При контакте через теплообменную поверхность теплообменника 16 паровоздушная смесь охлаждается за счет холодильного потенциала удаляемого по линии 15 воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Коршак А.А., Блинов И.Г., Новоселов В.Ф. Системы улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов из резервуаров: Учебное пособие. - Уфа: Изд. Уфин. нефт. инс-та, 1991. - стр.32-35

2. Пышков Н.Н., Самолаева Т.Н., Сохранский В.Б. Улавливание паров легких углеводородов. // Газовая промышленность. №2, 2000. - стр.10

3. Кириллов Н.Г. Использование криогенных технологий для хранения нефти и нефтепродуктов. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. №12, 2004. - стр.17 - прототип.

Установка по улавливанию паров легких фракций углеводородов для автозаправочных станций и нефтебаз, включающая в себя криогенную машину Стирлинга, емкость для хранения жидкого азота, линию слива жидкого азота из конденсатора криогенной машины в емкость жидкого азота, контактный теплообменник, внутри которого расположен охладитель, линию подачи азота из емкости жидкого азота в конденсатор криогенной машины, проходящую через охладитель и состоящую из линии жидкого азота до охладителя и линии насыщенных паров азота охладителя, линию подачи паровоздушной смеси, соединяющую резервуар нефтепродуктов с контактным теплообменником и линию выброса воздуха из контактного теплообменника, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным теплообменником, расположенным на линии подачи паровоздушной смеси между резервуаром с нефтепродуктами и контактным теплообменником, при этом через дополнительный теплообменник проходит линия выброса воздуха из контактного теплообменника.