Установка утилизации углеводородных паров

 

Изобретение относится к области хранения нефти и нефтепродуктов, может быть использовано в нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в системе распределения и транспорта нефти и нефтепродуктов. Целью предлагаемой установки является снижение энергетических затрат и выбросов углеводородов в атмосферу. Установка содержит абсорбер 1 с приемным газопроводом 2, емкость для отработанного абсорбента, теплообменник 4, холодильную машину 5 с теплообменником 6, десорбер 7, насос 8, емкость 9 для отрегенерированного абсорбента, насос 10, дополнительный теплообменник 11, связанный замкнутым трубопроводом 12, на котором установлен насос 13 с емкостью 9, блок катализаторов окисления углеводородов 14, реабсорбер 15 с трубопроводом 16, соединяющим верхнюю часть десорбера 7 с нижней частью реабсорбера 15, и трубопроводом 17, соединяющим верхнюю часть реабсорбера 15 с приемным газопроводом 2. Реабсорбер 15 имеет в верхней части подводящий трубопровод 18, а в нижней части - отводящий трубопровод 19, с установленными на них насосами 20 и 21 и жидкостными счетчиками 22 и 23 соответственно. Кроме того, дополнительный теплообменник 11 снабжен на выходе свечой рассеивания 24, а емкость 9 оборудована встроенным змеевиком 25 для подогрева абсорбента паром и змеевиком 26, расположенным на трубопроводе 12. 1 ил.

Изобретение относится к области хранения нефти и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также в системе распределения и транспорта нефти и нефтепродуктов.

Известна установка, позволяющая сократить выбросы из нефтяных резервуаров (см. статью Метелькова В.П. и Тронова В.П. Борьба с потерями легких фракций из резервуаров и аппаратов низкого давления. Нефтяное хозяйство, 1985, N3, с.7 11). Установка включает резервуары, газоотделители, насос, конденсатосборник, приборы КИП и А, обеспечивающие поддержание постоянного давления в резервуарах и остановку компрессора, подводящие и отводящие трубопроводы.

Недостатком установки является необходимость подпитки газового пространства резервуаров инертным газом, что резко снижает область использования установки по объектам и продуктам. Установка применима и эффективна для промысловых и резервуарных парков, через которые выходит нефть. Применение установки на объектах транспорта, хранения, переработки и распределения нефти и нефтепродуктов часто неэффективно и неприемлимо с точки зрения пожара и взрывобезопасности.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка регенерации паров углеводородов методом холодной сорбции фирмы Cool Sorption (Швеция), включающая абсорбер, десорбер, реабсорбер, холодильную машину, теплообменники, емкость для отработанного абсорбента, емкость для отрегенерированного абсорбента, насосы, средства автоматики, трубопроводы (см. проспект фирмы Cool Sorption "Новый способ регенерации паров бензина", 1991 г. с.3).

Известная установка позволяет сравнительно просто и надежно утилизировать пары углеводородов, в том числе и в смеси с воздухом с достаточно высокой эффективностью 90-98% Недостатками установки являются недостаточная степень утилизации паров углеводородов в соответствии с требованиями наиболее жестких стандартов (например, по стандарту TA LUFT (Германия) в отходящем газе углеводородов должно быть не более 150 мг/м³, что достигается при эффективности улавливания паров углеводородов, равной 99,99%) и высокие затраты энергии (0,2-0,5 кВт.ч и 0,4 кг пара для регенерации 1 л бензина).

Целью предлагаемой установки утилизации углеводородных паров является снижение энергетических затрат за счет уменьшения расхода электроэнергии и выбросов углеводородов в атмосферу за счет более высокой степени утилизации паров углеводородов.

Цель достигается описываемой установкой, содержащей абсорбер, десорбер, реабсорбер, холодильную машину, теплообменники, емкость для отработанного абсорбента, емкость для отрегенерированного абсорбента, насосы, соединительные трубопроводы, средства автоматики.

Новым является то, что она снабжена дополнительным теплообменником и блоком катализаторов оксиления углеводородов, входной патрубок которого соединен с верхней частью абсорбера, а выходной с дополнительным теплообменником, соединенным трубопроводами с емкостью для отрегенерированного абсорбента.

Установка, принципиальная схема которой представлена на чертеже, содержит абсорбер 1 с приемным газопроводом 2; емкость 3 для отработанного абсорбента; теплообменник 4, соединенный с нижней частью абсорбера 1 и емкостью 3; холодильную машину 5 с теплообменником 6, который связан с теплообменником 4 и верхней частью абсорбера 1; десорбер 7; насос 8, установленный на линии между емкостью и верхней частью десорбера 7; емкость 9 для отрегенерированного абсорбента, соединенную с теплообменником 4 и нижней частью десорбера 7; насос 10, установленный на линии между теплообменником 4 и емкостью 9; дополнительный теплообменник 11, связанный замкнутым трубопроводом 12, на котором установлен насос 13, с емкостью 9; блок катализаторов окисления углеводородов 14, входной патрубок которого соединен с верхней частью абсорбера 1, а выходной с дополнительным теплообменником 11; реабсорбер 15 с трубопроводом 16, соединяющим верхнюю часть десорбера 7 с нижней частью реабсорбера 15, и трубопроводом 17, соединяющим верхнюю часть реабсорбера 15 с приемным газопроводом 2. Реабсорбер 15 имеет в верхней части подводящий трубопровод 18, а в нижней части отводящий трубопровод 19, с установленными на них насосами 20 и 21 и жидкостными счетчиками 22 и 23 соответственно. Кроме того, дополнительный теплообменник 11 снабжен на выходе свечой рассеивания 24, а емкость 9 оборудована встроенным змеевиком 25 для подогрева абсорбента паром и змеевиком 26, расположенным на трубопроводе 12.

Установка работает следующим образом.

Паровоздушная смесь, представляющая собой смесь паров углеводородов с воздухом, поступает (например, из резервуаров или от наливных устройств) в нижнюю часть абсорбера 1 по приемному газопроводу 2. В абсорбере 1 паровоздушная смесь в режиме противотока смешивается с охлажденным абсорбентом, в качестве которого используется керосин. Абсорбент (керосин) из нижней части емкости 9 для отрегенерированного абсорбента подается насосом 10 через теплообменник 4 в теплообменник 6 и далее в верхнюю часть абсорбера 1 на абсорбцию паровоздушной смеси. При этом в теплообменнике 4 абсорбент предварительно охлаждается за счет остаточного холода отработанного абсорбента, проходящего через теплообменник 4, а в теплообменнике 6 абсорбент окончательно охлаждается при помощи холодильной машины 5 до температуры минус 10 минус 30^oC. Отработанный абсорбент (керосин с уловленными парами углеводородов) из нижней части абсорбера 1, проходя через теплообменник 4, нагревается за счет более теплого потока отрегенерированного абсорбента и поступает в емкость 3, где собирается и выравнивается по концентрации, из которой он в виде однородного потока насосом 8 подается в верхнюю часть десорбера 7. В десорбере 7 происходит частично выделение наиболее легких углеводородов из абсорбента, после чего абсорбент из нижней части десорбера 7 поступает в емкость 9 для отрегенерированного абсорбента, непосредственно связанную с десорбером 7. В емкости 9 происходит окончательная регенерация абсорбента при его нагревании за счет энергии пара, проводимого в емкость 9 по змеевику 25.

Отрегенерированный абсорбент повторно используется для абсорбции паровоздушной смеси в абсорбере 1. Выделенные в стадии регенерации отработанного абсорбента пары углеводородов, практически не содержащие воздуха, из верхней части десорбера 7 поступают по трубопроводу 16 в нижнюю часть реабсорбера 15, где пары углеводородов растворяются циркулирующем потоке нефтепродукта (например, бензина), поступающего из резервуара или бензохранилища и вновь возвращаемого в него с помощью насосов 20 и 21. При этом по счетчикам 22 и 23 измеряются объемы его стока и истока (разница показаний счетчиков соответствует количеству уловленных паров углеводородов). Неуловленные пары углеводородов из верхней части реабсорбера 15 по трубопроводу 17 направляют на вход установки в приемный газопровод 2. В абсорбере 1 утилизируется 90 98 об. паров углеводородов. Воздух с оставшимися углеводородами, концентрация которых составляет 2-10 об. из верхней части абсорбера 1 направляется в блок катализаторов окисления углеводородов 14, где осуществляется полная нейтрализация всех углеводородов за счет каталитического окисления. Отходящая газовая смесь из блока 14, содержащая только азот, остатки кислорода, углекислый газ и пары воды, температура которой составляет порядка 500-1000^oC, проходит через дополнительный теплообменник 11, охлаждается до температуры 180-200^oC и выбрасывается в атмосферу через свечу рассеивания 24. Утилизированное в теплообменнике 11 тепло посредством циркуляции теплоносителя (в качестве которого, например, используется масло) по замкнутому трубопроводу 12 через змеевик 26 передается в емкость 9 и используется для нагревания абсорбента в стадии регенерации. Циркуляция теплоносителя по замкнутому трубопроводу 12 осуществляется насосом 13.

Исследования показали, что в выходящем из абсорбера воздухе присутствуют пары углеводородов, состоящие в основном из метана, этана и пропана, улавливание которых, в частности с использованием адсорбера, заполненного активированным углем, в качестве второй ступени очистки экономически нецелесообразно. Это объясняется тем, что для регенерации паров углеводородов из активированного угля требуются значительные затраты энергии. Кроме того, при подаче регенерированных из активированного угля паров углеводородов на абсорбцию (в абсорбер) они плохо растворяются в абсорбенте и при малейшем нарушении фазового равновесия вновь переходят в газовую фазу, что отрицательно сказывается на эффективности работы установки. Использование в установке утилизации углеводородных паров блока катализаторов окисления углеводородов позволяет утилизировать пары углеводородов, содержащиеся в воздухе, выходящем из абсорбера, что приводит к практически полному сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу (степень утилизации составляет 99,99%), а применение дополнительного теплообменника позволяет утилизировать тепловую энергию выходящих газов из блока катализаторов окисления углеводородов и использовать ее для нагревания абсорбента, что в свою очередь приводит к сокращению энергетических затрат в стадии регенерации абсорбента.

Таким образом, наличие в составе предлагаемой установки блока катализаторов окисления углеводородов и дополнительного теплообменника способствует практически полному сокращению выбросов углеводородов в атмосферу за счет более высокой степени утилизации паров углеводородов и снижает эксплуатационные затраты за счет сокращения расхода энергии на регенерацию абсорбента.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки складывается за счет экономического эффекта от предотвращения загрязнения окружающей среды (сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу) и снижения энергетических затрат на 20 30%

Формула изобретения

Установка утилизации углеводородных паров, содержащая абсорбер, десорбер, реабсорбер, холодильную машину, теплообменники, емкость для отработанного абсорбента, емкость для отрегенерированного абсорбента, насосы, соединительные трубопроводы, средства автоматики, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным теплообменником и блоком катализаторов окисления углеводородов, входной патрубок которого соединен с верхней частью абсорбера, а выходной с дополнительным теплообменником, соединенным трубопроводом с емкостью для отрегенерированного абсорбента.

РИСУНКИ

Рисунок 1