Способ герметизированного налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны

 

Использование: в химической промышленности при герметизации налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны. Сущность изобретения: смесь паров бензина с воздухом при заполнении цистерны через гибкие рукава 1 поступает в сборный коллектор 2, расположенный на эстакаде , а затем по линии 3 в низ абсорбционной колонны 4. Из емкости 5 при помощи насоса 6 свежий абсорбент по линии 7 подается на верх колонны 4. С верха колонны 4 по линии 8 отводится смесь неабсорбировавшихся легких паров бензина и воздуха. Насыщеный абсорбент с низа колонны 4 самотеком по линии 9 поступает в емкость 10 для сбора насыщенного абсорбента. При заполнении емкости 5 свежим абсорбентом и емкости 10 насыщенным абсорбентом смесь паров углеводородов с воздухом по линиям 11 и 12 поступает в колонну 4, тем самым исключается выброс паров углеводородов и жидкости в атмосферу. 2 з п. ф-лы, 1 ил. 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 67 0 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4853208/13 (22) 16.07.90 (46) 30.07;92, Бюл, М 28 (71) Уфимский нефтяной институт (72) А.А,Кондратьев, Г.M.Ñèäîðîâ, Ю.А.Кондратьев, В.Н.Деменков, А.Ф.Махов, П.Г.Навалихин, Н.П.Игнатьев и В.Д.Сахаров (56) Губин В.Е. Слив и налив нефтей и нефтепродуктов. M.: Недра, 1972, с.52 (54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗИРОВАННОГО

НАЛИВА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ЦИСТЕРНЫ (57) Использование: в химической промышленности при герметизации налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны. Сущность изобретения: смесь паров бензина с воздухом при заполнении ци„„Я „„1751160 А1 стерны через гибкие рукава 1 поступает в сборный коллектор 2, расположенный на эстакаде, а затем по линии 3 в низ абсорбционной колонны 4. Из емкости 5 при помощи насоса 6 свежий абсорбсит по линии 7 подается на верх колонны 4. С верха колонны 4 по линии 8 отводится смесь неабсорбировэвшихся легких паров бензина и воздуха, Насыщеный абсорбент с низа колонны 4 самотеком по линии 9 поступает в емкость

10 для сбора насыщенного абсорбента. При заполнении емкости 5 свежим абсорбентом и емкости 10 насыщенным абсорбентом смесь пэров углеводородов с воздухом по линиям 11 и 12 поступает в колонну.4, тем самым исключается выброс паров углеводородов и жидкости в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл, i 751160

Изобретение, относится к химической технологии и может быть использовано при герметизированном наливе бензиновых фракций в железнодорожные цистерны, Известен способ налива бензиновых 5 фракций в железнодорожные цистерны, включающий заправку наливного шланга в люк горловины цистерны, наполнение цистерйы, прекращение налива цистерны по . сигналам датчика ограничения уровня, опо- 10 рожнение внутренней полости средства налива от остатков бензиновых фракций и возврат средства налива в исходное положение.

Недостатками данного способа являют- 15 ся высокие потери бензиновых фракций и загрязнение ими воздушной средь .

Наиболее близким к предлагаемому является способ герметиэированного налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны, заключающийся в опускании средства налива в люк цистерны, герметизации его, наполнении цистерны с одновременным забором из нее смеси паров бензина и воздуха и направлении ее в сборный коллектор под действием избыточного давления, прекращении налива цистерны по сигналам датчика ограничения уровня, опорожнении внутренней полости средств налива от остатков бензиновых фракций и возврате средств налива в исходное положе ние.

Недостатками этого способа являются потери бензиновых фракций и загрязнение ими воздушной среды

Целью изобретения является сокращение потерь бензиновых фракций и уменьшение загрязнения ими воздушной среды.

Поставленная цель достигается тем, что в соответствии со способом герметизированного налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны, заключающемся в опускании средств налива в люк цистерны, герметизации его, наполнении цистерны с одновременным забором из нее смеси паров бензина и воздуха и направлении ее в сборный коллектор под действием избыточного давления, прекращении налива цистерны по сигналам датчика ограничения уровня, опорожнении внутренней полости средств налива от остатков бензиновых фракций и вОзврате средств налива в исходное положение, смесь паров бензина и воздуха после забора из цистерны пропускают через тарельчатый абсорбер с числом теоретических тарелок, от 3 до 5 и орошают нефтяной фракцией, причем целесообразно в качестве высококипящей нефтяной фракции использовать фракцию с температурой кипения не ниже 180 С, а процесс абсорб20

40 ции проводить при расходе высококипящей нефтяной фракции, превышающем расход паров бензина с воздухом, в 7,4 — 10 раз.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ герметизированного налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны, Смесь паров бензина .с воздухом при заполнении цистерн через гибкие рукава 1, поступает в сборный коллектор 2, расположенный на эстакаде, а затем по линии 3 в нйз абсорбционной колонны 4, Иэ емкости

5 при помощи насоса 6 свежий абсорбент по линии 7 подается нэ верх колонны 4. С верха колонны 4 по линии 8 отводится смесь неабсорбировавшихся легких паров бензина и воздуха. Насыщенный абсорбент с низа колонны 4 самотеком по линии 9 поступает вемкость 10 для сбора насыщенного абсорбента. При заполнении емкости 5 свежим абсорбентом и емкости 10 насыщенным абсорбентом смесь паров углеводородов с воздухом по линиям 11 и 12 поступает в колонну 4, тем самым исключается выброс паров углеводородОв и жидкости в атмос-. феру. Расход свежего абсорбента, подаваемого по линии 7 на верх колонны 4, регулируется при помощи клапана 13 в зависимости от расхода сырья (смеси паров углеводородов с воздухом), эамеряемого расходомером 14. В связи с тем, что колонна работает периодически, в схеме предусмотрена возможность откачки насыщенного эбсорбента из емкости при ее заполнении насосом 6 по линии 15,и тем самым исключается использование отдельного насоса для откачки, Выполнены расчеты системы герметизированного налива бензйновых фракций в железнодорожные цистерны по предлагаемому способу и прототипу.

По промышленным данным годовой объем налива светлых нефтепродуктов в железнодорожные цистерны на одном из

НПЗ следующий, тыс.т: бензины автомобильные — 500; алкилбензин -46,8; пирополимеры — 270,2; итого 817,0, Отгрузка указанных продуктов производится периодически до 25 четырехосных цистерн (маршрут) одновременно. Время налива одного маршрута 1,5 ч. Максимальное количество наливаемого продукта на один маршрут 1500 т, количество выбросов паров углеводородов при наливе одного маршрута в осенне-зимний период 0,60 т.

Состав паров, выбрасываемых при наливе автомобильных бензинов, представлен в таблице.

Плотностьпаровпри20 С-2,448кг/м .

1751160

Исходя из этих данных, найден расход вытесняемой паровоздушной смеси возду-. ха и бензина. Принимается плотность бензина 0,725 т/м .

Максимальное количество наливаемого 5 продукта 1500/1,5 = 1000 т/ч или 1000/0,725=

= 1379 м /ч.

Мольный расход воздуха

1379 273 56 3 кмоль

22,4 273 + 25 ч

Массовый расход воздуха

29 56,3 = 1633 кг/ч.

Тогда расход вытесняемой паровоздушной смеси

1,633 + 0,6/1,5 = 2,033 т/ч, Расчеты абсорбционной колонны прово10

15 дились по теоретическим тарелкам. Давление верха колонны принято равным 0,1055 МПа, перепад давления на одну теоретическую с воздухом) и абсорбента приняты равными

25 С.

Пример 1(по предлагаемому способу).

В нем смесь паров бензина и воздуха в 25 количестве 2,033 т/ч с температурой 25 С подают в низ абсорбционной колонны (абсорбера), оборудованной контактными устройствами,- эквивалентными пяти теоретическим тарелкам. На верх абсорбцион ной колонны подают в качестве абсорбен30 та 20 т/ч керосина с температурой 25 С, С верха колонны выводят неабсорбировавшиеся пары, с низа — насыщенный абсорбент.

Пример 2 (по предлагаемому способу) Отличается от примера 1 подачей в качестве абсорбента на верх абсорбционной колонны 20 т/ч атмосферного газойля с температурой 25 С.: 40

П ри ме р 3(по предлагаемомуспособу).

Отличается от примера 1 подачей в качестве абсорбента на верх абсорбционной колонны 20 т/ч тяжелого дизельного топлива с температурой 25 С.. 45

Пример 4(по предлагаемому способу).

Отличается от примера 1 подачей в качестве. абсорбента на верх абсорбционной колонны 20 т/ч фр. 350 — 400 С с температурой

25 С.. 50

Пример 5(no предлагаемому способу), Отличается от примера 2 уменьшением ко- . личества абсорбента, подаваемого на верх абсорбционной колонны (атмосферного газойля), с 20 до 10 т/ч и увеличением коли- 55 чества теоретических тарелок в колонне с 5 до 10.

Пример,6(по предлагаемому способу).

Отличается от примера 5 увеличением. колитарелку принят равным 0,0005 МПа, Темпе- 20 ратура входа сырья (смеси паров углеродов чества абсорбента, подаваемого на верх абсорбционной колонны, с 10 до 15 т/ч, Пример 7 (по предлагаемому способу).

Отличается от примера 5 увеличением количества абсорбента, подаваемого на верх абсорбциойной колонны, с 10 до 20 т/ч.

Пример 8 (по предлагаемому способу), Отличается от примера.5 увеличением количества абсорбента, подаваемого на верх абсорбционной колонны, с 10 до 25 т/ч.

Пример 9 (по предлагаемому способу):

Отличается от примера 7 уменьшением количества теоретических тарелок в колонне с

10 до 3.

Пример 10 (по предлагаемому способу). Отличается от примера 9 уменьшением количества теоретических тарелок в колонн е с 3 до 1, Пример 11 (по прототипу), Отличается от предлагаемого способа тем, что смесь .паров бензина и воздуха (фракционный состав паров, выбрасываемых при наливе автомобильйых бензинов, приведен ранее) в количестве 2,033 т/ч выбрасывается в атмосферу.

Из представленных данных следует, что предлагаемый способ (см. пример 1) по сравнению с йрототипом позволяет уменьшить потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, с 0,40 до 0,126 т/ч, т.е. в

3 2 раза. При этом коэффициент извлечения бензиновой фракции составляет 0;69. B примере 1 в качестве высококипящей нефтяной фракции использовали керосин с температурой начала кипения (выкипания 1,5, нефтепродукта по ИТК, С /3/ 98 С.

Для обоснования и;2 формулы изобретения исследовано влияние изменения фракционного состава высококипящей нефтяной фракции на эффективность абсорбции паров бензина, т.е, на степень уменьшения потерь паров бензина в атмосферу (см;примеры 1 — 4) при постоянном расходе абсорбента (20 т/ч) и количестве теоретических тарелок в абсорбере (5).

В примере 2 в качестве абсорбента использовали атмосферный газойль с температурой начала, кипения 180 С. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых ватмосферу,,снижаются с 0,40 до 0,091 т/ч, т.е. в 4,4 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,77.

В примере 3 в качестве абсорбента использовали тяжелое дизельное топливо с температурой начала кипения 191 С. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 0,085 т/ч, т,е. в 4,7 раза, а коэффициент извлечения со- . ставляет 0,79., 1751160

В примере 4 в качестве абсорбента использовалась фр, 350 — 400 С. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 0,078 т/ч, т.е. в 5,1 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,80.

Анализ представленных данных позволяет отметить, что повышение температуры начала кипения абсорбента с 98"С (керосин) до 180ОС (атмосферный газойль) дает существенное изменение коэффициента извлечейия, он увеличивается с 0,69 до 0,77; что .приводит к уменьшению потерь паров бензина с 0,.126 до 0,091 т/ч, т,е. на 8,8% по отношению к потерям в прототипе, Дальнейшее повышение температуры начала ки пения абсорбента со 180 до 191 С (тяжелое дизельное топливо) дает небольшое изме. нение коэффйциента извлечения — с 0,77 до

0,79, что приводит к уменьшению потерь

20 пэров бензина с 0,091 до 0,085 т/ч, т.е, лишь на 1,5% йо отношению к потерям в прототипе. Дальнейшее существенное повышение температуры начала кипения абсорбента со

191 до 375 С(фр. 350 -400 С) дает меньшее 25 изменение коэффициента извлечения — с

0,79 до 0,80, что приводит к уменьшению потерь паров бензина с 0,085 до 0,078 т/ч, т,е, лишь на 1,7% по отношению к потерям в прототипе..: - 30

Таким образом, можно сделать заключейие, что в качестве высококипящей нефтяной фракции (абсорбента) целесообразно .. использовать нефтяную фракцию с температурой начала кипения не ниже 180 С. 35

Для обоснования п.3 формулы изобретения исследовано влияние изменения расхода абсорбента, подаваемого на верх абсорбционной колонны, на эффективность абсорбции паров бензина; т.е. на степейь 40 уменьшения потерь паров бензина в атмосферу (см. примеры 5 — 8) при постоянном фракционном составе абсорбента (атмосферного гаэойля) и количества теоретических тарелок в абсорбере (10). 45

В примере 5 расход абсорбента составил 10 т/ч. При этом по сравнению с и рототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до

- . 0,148 т/ч, т.е. в 2,7 раза, а коэффициент 50 извлечения составляет 0,63.

В примере 6 расход абсорбента составил 15 т/ч. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 55

0,094 т/ч, т.е. в 4,3 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,76;

В примере 7 расход абсорбента составил 20 т/ч. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до

0,084 т/ч, т.е. в 4,8 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,79.

В примере 8 расход абсорбента составил 25 т/ч. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до

0,079т/ч, т.е. в 5,1 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,80;Анализ представленных данных позволяет отметить, что уменьшение расхода абсорбента с 15 до 10 т/ч приводит к существенному снижению коэффициента извлечения — с 0,76 до 0,63, что дает увели-. чение потерь паров бензина с 0,094 до

0,148 т/ч, т.е. на 13,5 по отношению к потерям в прототипе.

Увеличение расхода абсорбента с 15 до

20 т/ч дает не столь существенное увеличение коэффициента извлечения — с 0,76 до

0,79, что приводит к уменьшению потерь паров бензина с 0,094 до 0,084 т/ч, т.е; лишь на 2,5% по отношению к потерям в прототипе. . Дальнейшее увеличение расхода абсор-. бента с 20 до 25 т/ч приводит к слабому увеличению коэффициента йзвлеченйя — с

0,79 до 0,80, что дает уменьшение потерь паров бензина с 0,084 до 0,079 т/ч, т.е. на

1,25% по отношению. к потерям в йрототипе, Однако при этом увеличиваются энергозатраты на перекачку и охлаждение абсорбента.

В связи с этим оптимальным расходом абсорбента является 15 — 20 т/ч, что превышает массовый расход паров бензина с воздухом в 7,4 — 10 раз, Для обоснования- п.1 формулы изобретения исследовано влияние изменения количества теоретических тарелок в абсорбере на эффективность абсорбции паров бензина, т,е. на степень уменьшения потерь паров бензина в атмосферу (см. примеры 2, 7, 9 и 10) при постоянном фракционном составе (атмосферн ый газо йл ь) и расходе (20 т/ч) абсорбента.

В примере 7 количество теоретических тарелок в абсорбере равно 10. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 0,084 т/ч, т.е. в 4.8 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,79.

В примере 2 количество теоретических тарелок в абсорбере равно 5. При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 0 091 т/ч, т.е. в 4,4 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,77.

В примере 9 количество теоретических тарелок в абсорбере равно 3, При этом по

1751160 l0

Составитель Е. Фишман

Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Редактор E. Копча. Заказ 2662 TNp32K Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40. до 0,109 т/ч, т,е, в 3,7 раза, а коэффициент извлечения составляет 0,73.

В примере 10 количество теоретических 5 тарелок в абсорбере равно 1, При этом по сравнению с прототипом потери паров бензина, выбрасываемых в атмосферу, снижаются с 0,40 до 0,193 т/ч, т.е. в 2,1 раза, а коэффициент извлечения составля- 10 ет 0,52.

Анализ представленных данных позволяет отметить, что уменьшение количества теоретических тарелок к абсорбере с 3 до 1 приводит к существенному снижению коэф- 15 фициента извлечения — с 0,73 до 0,52, что . дает увеличение потерь паров бензина с

0,109 до 0,193 т/ч, т.е. на 21 Д по отношению к потерям в прототипе, Увеличение количества теоретических 20 тарелок в абсорбере с 3 до 5 дает не столь существенного увеличения коэффициента извлечения — с 0,73 до 0,77, что приводит к уменьшению потерь паров бензина с 0,109 до 0,091 т/ч, т.е. на 4,5 по отношению к 25 потерям в,прототипе.

Дальнейшее увеличение количества теоретических тарелок в абсорбере с 5 до 10 приводит лишь к слабому увеличению коэффициента извлечения — с 0,77 до 0,79, что 30 дает уменьшение потерь паров бензина с

0,091 до 0,084, т.е. на 1,75$ по отношению к потерям в прототипе. Однако при этом увеличиваются капитальные затраты на оборудование. 35

В связи с этим оптимальным количеством теоретических тарелок в абсорбере является от 3 до 5.

Использование изобретения позволяет осуществить эффективную абсорбцию паров бензина из смеси их с.воздухом и тем самым сократить потери бензиновых фракций и уменьшить загрязнение ими воздушной среды, Формула изобретения

1. Способ герметизированного налива бензиновых фракций в железнодорожные цистерны, заключающийся в опускании средства налива в люк цистерны, герметизации его, наполнении цистерны с одновременным забором из нее смеси паров бензина и воздуха и направления ее в сборный коллектор под действием избыточного давления, прекращение налива цистерны по сигналам датчика ограничения уровня, опорожнение внутренней полости средства налива от остатков бензиновых фракций и возврат средств налива в исходное положение, отличающийся тем, что, с целью сокращения потерь бензиновых фракций и уменьшения загрязнения ими воздушной среды, смесь паров бензина и воздуха после забора из цистерны пропускают через тарельчатый абсорбер с числом теоретических тарелок от 3 до 5 и орошают их высококипящей нефтяной фракцией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высококипящей нефтяной фракции используют фракцию с температурой кипения не ниже 180 С, 3. Способ поп1,отл ича ющийся тем, что процесс абсорбции проводят при расходе высококипящей нефтяной фракции, превышающем расход паров бензина с воздухом в 7,4 — 10 раэ.