Устройство для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющимися жидкостями

 

Устройство используется в резервуарах с легкоиспаряюшимися жидкостями в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Устройство содержит вертикально установленный на выхлопном трубопроводе корпус с прикрепленной к нему верхним краем насадкой из газопроницаемого капиллярно-пористого материала, выполненной в виде вертикальной цилиндрической обечайки, заглушенной с нижнего торца непроницаемой перегородкой. Для упрощения конструкции и снижения энергозатрат при регенерации паров легкоиспаряюшихся жидкостей насадка размешена внутри корпуса с образованием кольцевого зазора, а непроницаемая перегородка выполнена в виде емкости, частично заполненной абсорбентом, затопляющим нижний край насадки. Устройство позволяет также уменьшить загрязнение атмосферы. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для сокращения потерь легкоиспаряющихся жидкостей и уменьшения загрязнения атмосферы при хранении и транспортировке нефтепродуктов и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также на транспортных средствах, предназначенных для транспортировки нефтепродуктов.

Известно устройство для конденсации паров в резервуаре с легкоиспаряющимися жидкостями, выполненное в виде установленного на выхлопном трубопроводе корпуса с размещенной внутри сетчатой корзиной с абсорбирующей насадкой [1] . Недостатком его является кратковременность действия, - при насыщении абсорбирующей насадки конденсатом легкоиспаряющихся жидкостей насадка становится непроницаемой для паровоздушной смеси, и ее нужно заменять.

Непрерывность действия устройства достигается в случае выполнения насадки из газопроницаемого пористого материала. Из таких устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство в виде вертикально установленного на выхлопном трубопроводе корпуса с прикрепленной к нему верхним краем насадкой из газопроницаемого капиллярно-пористого материала [2]. Насадка выполнена в виде вертикальной цилиндрической обечайки, заглушенной с нижнего торца непроницаемой перегородкой.

При контакте выходящего из резервуара паровоздушного потока с внутренней поверхностью корпуса, охлаждаемого снаружи проточной или распыляемой водой, на внутренней поверхности корпуса образуется конденсат, который стекает вниз, попадает в насадку и насыщает ее. Пористый материал насадки с насыщающим ее конденсатом образуют эффективную абсорбционную систему, при прохождении сквозь которую происходит частичное поглощение паров. Оставшаяся часть паров после прохождения сквозь насадку конденсируется на внутренней поверхности корпуса и стекает вниз, орошая насадку, в резервуар.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и существенные энергозатраты, обусловленные наличием системы охлаждения, так как конденсация пара возможна только на охлаждаемой поверхности корпуса. Пористая насадка практически не оказывает влияния на интенсивность конденсации паров, поскольку она заполнена конденсатом этих же паров, и сколько паров из паровоздушного потока сконденсируется при прохождении им насадки, столько же конденсата из нее и испарится, так как отвода теплоты от насадки не происходит.

Изобретение направлено на упрощение конструкции и снижение энергозатрат. Это достигается тем, что в устройстве насадка размещена внутри корпуса концентрично с образованием кольцевого зазора, а непроницаемая перегородка выполнена в виде емкости, частично заполненной абсорбентом, затопляющим нижний край насадки.

На чертеже представлен вертикальный разрез устройства: 1 - выхлопной трубопровод; 2 - корпус; 3 - насадка из газопроницаемого капиллярно-пористого материала; 4 - кольцевой зазор; 5 - емкость; 6 - абсорбент; 7 - дренажный патрубок; 8 - радиальные центрирующие опоры-спицы.

Устройство содержит установленный вертикально на выхлопном трубопроводе 1 корпус 2 с прикрепленной к нему верхним краем насадкой 3 из газопроницаемого капиллярно-пористого материала, выполненной в виде вертикальной цилиндрической обечайки, размещенной внутри корпуса 2 концентрично с образованием кольцевого зазора 4, причем насадка 3 заглушена с нижнего торца прикрепленной к ней непроницаемой перегородкой, выполненной в виде емкости 5, частично заполненной абсорбентом 6, затопляющим нижний край насадки 3. Емкость 5 снабжена присоединенным к нижней ее части дренажным патрубком 7 и закреплена неподвижно внутри корпуса 2 с помощью радиальных центрирующих опор-спиц 8.

Устройство работает следующим образом. При большом или малом "выдохе" резервуара поток 1 паровоздушной смеси (смеси воздуха с парами легкоиспаряющихся жидкостей) из резервуара поступает в выхлопной трубопровод 1, движется вверх, обтекает непроницаемую емкость 5, попадает в кольцевой зазор 4 и проходит в радиальном направлении снаружи-внутрь сквозь выполненную из газопроницаемого капиллярно-пористого материала насадку 3. Ввиду того, что насадка нижним краем погружена в абсорбент 6, за счет капиллярного впитывания абсорбент поднимается вверх и насыщает насадку 3. Насадка из газопроницаемого капиллярно-пористого материала, насыщаемая жидкостью за счет капиллярного впитывания, называется фитилем. В качестве абсорбента могут быть использованы дизельное топливо, масла и другие нелетучие нефтепродукты с высокой температурой кипения и низким давлением паров. При фильтрации паровоздушного потока сквозь насыщенную абсорбентом насадку-фитиль осуществляется интенсивный тепломассообмен между паровоздушным потоком и абсорбентом вследствие чрезвычайно развитой поверхности раздела фаз жидкость-пар. В результате этого пары легкоиспаряющихся жидкостей полностью поглощаются абсорбентом, а очищенный воздух после устройства через выхлопной патрубок 1 и дыхательный клапан выходит в атмосферу. Выделяющаяся при абсорбции паров теплота абсорбции нагревает абсорбент и повышает его температуру, но вследствие чрезвычайно интенсивного конвективного теплообмена с проходящим сквозь насыщенную абсорбентом насадку-фитиль воздухом эта теплота воспринимается воздухом. Абсорбент с поглощенными парами легкокипящих жидкостей под действием проходящего сквозь пористую насадку-фитиль воздуха выдавливается к внутренней поверхности насадки-фитиля и по ней и по внутренней части слоя насадки-фитиля под действием силы тяжести стекает в емкость. Свежий абсорбент за счет капиллярного впитывания поднимается вверх по внешней части слоя насадки-фитиля. Таким образом осуществляется циркуляция абсорбента: вверх - по внешней части слоя насадки-фитиля, вниз - по внутренней части слоя. Вследствие поглощения паров легкоиспаряющихся жидкостей и насыщения абсорбента фракциями легкоиспаряющихся жидкостей объем абсорбента в емкости 5 постепенно увеличивается. Таким образом происходит очистка паровоздушного потока и постепенное насыщение абсорбента фракциями легкоиспаряющихся жидкостей.

При большом или малом "вдохе" поток II чистого воздуха из атмосферы поступает через дыхательный клапан и движется по выхлопному трубопроводу 1 вниз, проходит в радиальном направлении изнутри-наружу сквозь насадку-фитиль 3 (в направлении, противоположном потоку 1). В этом случае насадка-фитиль насыщена абсорбентом с поглощенными им фракциями легкоиспаряющихся жидкостей. Эти фракции за счет интенсивного массообмена между потоком чистого воздуха и насыщающей насадку-фитиль жидкостью испаряются в поток воздуха. Затрачиваемая на испарение теплота десорбции вызывает охлаждение жидкости и понижение ее температуры, но вследствие чрезвычайно интенсивного теплообмена между потоком воздуха и жидкостью происходит подвод теплоты из воздуха. Высокая интенсивность теплообмена обусловлена чрезвычайно развитой поверхностью раздела фаз воздух-жидкость внутри пористой структуры насадки-фитиля. Таким образом поток чистого воздуха регенерирует абсорбент, насыщается парами легкоиспаряющихся жидкостей и затем по кольцевому зазору 4 и трубопроводу 1 поступает в резервуар. Под действием потока воздуха регенерированный абсорбент выдавливается из насадки-фитиля к внешней ее поверхности и по ней и внутри внешней части слоя насадки-фитиля под действием силы тяжести стекает в емкость. Абсорбент с фракциями легкоиспаряющихся жидкостей из емкости за счет капиллярного впитывания поднимается по внутренней части слоя насадки-фитиля. Вследствие десорбции фракций легкоиспаряющихся жидкостей его объем в емкости постепенно уменьшается и стремится к объему исходного чистого.

Таким образом, при "выдохе" происходит абсорбция паров легкоиспаряющихся жидкостей из паровоздушного потока и насыщение ими абсорбента, а при "вдохе" - десорбция фракций легкоиспаряющихся жидкостей из абсорбента и возврат их паров в поток воздуха и вместе с ним - внутрь резервуара. Циркуляция абсорбента внутри пористой насадки-фитиля обеспечивается за счет капиллярного впитывания и силы тяжести.

Формула изобретения

Устройство для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющимися жидкостями, включающее вертикально установленный на выхлопном трубопроводе корпус с прикрепленной к нему верхним краем насадкой из газопроницаемого капиллярно-пористого материала, выполненной в виде вертикальной цилиндрической обечайки, заглушенной с нижнего торца непроницаемой перегородкой, отличающееся тем, что насадка размещена внутри корпуса с образованием кольцевого зазора, а непроницаемая перегородка выполнена в виде емкости, частично заполненной абсорбентом, затопляющим нижний край насадки.

РИСУНКИ

Рисунок 1