Способ слива из емкостей сжиженных газов и дегазации внутреннего объема емкостей, установка и емкость для его осуществления и дефлектор

Группа изобретений относится к средствам для слива из емкостей и дегазации внутренних объемов емкостей для сжиженных газов. Способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей состоит в том, что внутрь емкости закачивают инертный газ, вытесняют содержимое емкости через, по крайней мере, одну выпускную трубу. При попадании в емкость закачиваемого потока инертного газа посредством дефлектора уменьшают его скорость и обеспечивают его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости, при этом давление и температуру инертного газа в емкости выбирают на уровне, обеспечивающем конденсацию паров содержимого емкости. Установка для осуществления способа содержит устройство для закачивания в емкость инертного газа под давлением, включающее, по крайней мере, одну впускную трубу для закачивания в емкость инертного газа, по крайней мере, одну выпускную трубу для слива содержимого емкости. Установка содержит также размещенный внутри емкости дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости. Емкость для хранения и/или перевозки сжиженных газов содержит корпус с загрузочно-разгрузочной горловиной с крышкой, трубы для налива и выпуска газовоздушной смеси и дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости. Дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения в верхней части емкости содержит резервуар, снабженный впускным патрубком, предназначенным для соединения с впускной трубой для закачивания в емкость инертного газа и, по крайней мере, два выпускных патрубка, предназначенных для выпуска инертного газа в емкость так, что обеспечивается уменьшение скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости. Группа изобретений обеспечивает предотвращение перемешивания инертного газа с содержимым емкости и возможность проведения слива и дегазации одновременно в один этап. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к газовым технологическим средствам, в частности к средствам для слива из емкостей и дегазации внутренних объемов емкостей для сжиженных газов, представляющих собой нефтяные углеводородные газы (пропан, бутан и т.д.) и их смеси либо химические газообразные вещества (изопрен, винилхлорид, дивинил и т.д.), образующие пожаро-взрывоопасные концентрации в смеси с воздухом и перевозимые или хранящиеся под давлением. Изобретение может использоваться при эксплуатации емкостей, контейнеров-цистерн, резервуаров, железнодорожных вагонов-цистерн и т.д., предназначенных для хранения и/или транспортировки сжиженных газов, а также при их подготовке к ремонту и/или техническому обслуживанию.

Уровень техники

Существующие в настоящее время средства проведения сливных операций и дегазации внутреннего объема емкостей, цистерн и т.д. предусматривают проведение целого комплекса технологических операций в условиях специализированных ремонтно-испытательных пунктов и ремонтных предприятий: слив остатков содержимого емкости в основном методом вытеснения продукта и последующим сбросом избыточного давления продукта «на свечу» и проведением пропарки внутреннего объема с использованием острого пара с температурой 130-140 градусов в течение 5-6 часов.

В качестве наиболее близкого аналога для способа выбран способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, состоящий в том, что внутрь емкости закачивают инертный газ, вытесняют содержимое емкости через выпускную трубу (патент RU 2205709 С2, В 08 В 9/093, опубликован 10.06.2003). Недостатком известного способа является его сложность и трудоемкость вызванная необходимостью проведения слива и дегазации в несколько стадий. Это вызвано, прежде всего, тем, что инертный газ закачивается при высокой скорости потока и давлении, что приводит к перемешиванию его с содержимым емкости. Другим недостатком известного способа является необходимость промывки внутреннего объема емкости для окончательной дегазации. Это в свою очередь требует наличия дополнительного оборудования, что удорожает способ и делает его применимым только в условиях специализированных ремонтно-испытательных пунктов.

В качестве наиболее близкого аналога для установки выбрано устройство для слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, содержащее устройство для закачивания в емкость инертного газа под давлением, включающее, по крайней мере, одну впускную трубу для закачивания в емкость инертного газа, по крайней мере, одну выпускную трубу для слива содержимого емкости (патент RU 2205709 С2, В 08 В 9/093, опубликован 10.06.2003). Недостатком известной установки является сложность и низкие эксплуатационные показатели.

В качестве наиболее близкого аналога для емкости выбрана емкость для хранения и/или перевозки сжиженных газов, содержащая корпус с загрузочно-разгрузочной горловиной, трубы для налива и выпуска газовоздушной смеси (авторское свидетельство SU 1729863 A1, B 65 D 90/22, 30.04.1992). Недостатком известной емкости являются ограниченные возможности по регулированию параметров закачиваемых в емкость потоков.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание более совершенных средств для слива из емкостей и дегазации внутренних объемов емкостей для сжиженных газов и емкостей для хранения и/или перевозки сжиженных газов, позволяющих проводить слив и дегазацию в полевых условиях с минимальными затратами энергии, требующих минимального количества технологического оборудования и минимально трудоемких.

В ходе решения данной задачи обеспечивается возможность достижения следующей совокупности технических результатов: предотвращается перемешивание закачиваемого потока инертного газа с содержимым емкости, что позволяет равномерно распределять (как в пространстве, так и во времени) и повышать вытесняющее давление и обеспечить возможность одновременного проведения слива сжиженных газов из емкостей и дегазации их внутреннего объема как в стационарных, так и в полевых условиях при диапазонах температур окружающей среды от минус 40 до плюс 40 градусов; не требуется сброса на факел паровоздушной смеси «сжиженный газ - инертный газ», что улучшает экологические показатели; уменьшаются время- и энергозатраты на проведение работ по сливу и дегазации за счет упрощения и совмещения этапов слива и дегазации; повышается контролепригодность, поскольку контроль за концентрацией паров сжиженного газа в емкости может осуществляться в любой точке сливного трубопровода.

Указанная совокупность технических результатов достигается группой изобретений, включающей способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, установку для слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, емкость для хранения и/или транспортировки сжиженных газов и дефлектора.

Способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей состоит в том, что внутрь емкости закачивают инертный газ, вытесняют содержимое емкости через по крайней мере одну выпускную трубу, при этом при попадании в емкость закачиваемого потока инертного газа посредством дефлектора уменьшают его скорость и обеспечивают его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости, при этом давление и температуру инертного газа в емкости выбирают на уровне, обеспечивающем конденсацию паров содержимого емкости.

Установка для слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей содержит устройство для закачивания в емкость инертного газа под давлением, включающее, по крайней мере, одну впускную трубу для закачивания в емкость инертного газа, по крайней мере, одну выпускную трубу для слива содержимого емкости, установка дополнительно содержит размещенный внутри емкости дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости.

Емкость для хранения и/или перевозки сжиженных газов содержит корпус с загрузочно-разгрузочной горловиной, трубы для налива и выпуска газовоздушной смеси, при этом дополнительно содержит дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости.

Дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения в верхней части емкости содержит резервуар, снабженный впускным патрубком, предназначенным для соединения с впускной трубой для закачивания в емкость инертного газа и, по крайней мере, два выпускных патрубка, предназначенных для выпуска инертного газа в емкость так, что обеспечивается уменьшение скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости.

Отличительной особенностью заявленной группы изобретений является то, что закачивание потока инертного газа, вытесняющего содержимое емкости, происходит через специальное устройство - дефлектор, уменьшающий скорость потока и обеспечивающий разделение и отклонение закачиваемого потока инертного газа так, что предотвращается перемешивание инертного газа и содержимым емкости, обеспечивается равномерное распределение инертного газа вдоль поверхности содержимого емкости и равномерное нарастание вытесняющего давления. Отличительной особенностью также является выбор оптимальных параметров (давления и температуры) среды инертного газа, обеспечивающих конденсацию паров содержимого емкости.

Перечень фигур чертежей

На фиг.1 изображен общий вид установки.

На фиг.2, 3 изображены варианты дефлектора.

На фиг.4 изображен вид сверху на дефлектор.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Установка для слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей 1 содержит устройство 2 для закачивания в емкость инертного газа под давлением, включающее, по крайней мере, одну впускную трубу 3 для закачивания в емкость 1 инертного газа, по крайней мере, одну выпускную трубу 4 для слива содержимого емкости 1. Установка содержит, как показано на фиг.1 размещенный внутри емкости 1 дефлектор 5 для уменьшения скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости 1.

Устройство 2 для закачивания в емкость инертного газа под давлением может быть выполнено либо в виде технологической линии получения азота из атмосферного воздуха, либо в виде резервуара со сжатым азотом. В качестве такого резервуара может быть использована аналогичная емкость, выполняющая функцию ресивера, в которую поступает сжатый азот после концевого теплообменника 13 или холодильной установки, в которой происходит разделение сжатого азота со сконденсировавшейся слитой жидкой фазой содержимого емкости.

Технологическая линия получения азота из атмосферного воздуха может содержать последовательно соединенные воздушный компрессор 6, блок 7 подготовки воздуха, блок 8 задержки кислорода и редуктор 9. В технологическую линию также может входить ресивер 10, подключенный к блоку 8 задержки кислорода. Целесообразно обеспечить чистоту инертного газа от 90 до 95%.

На выпускном трубопроводе 11 может быть установлен газоанализатор 12 для осуществления непрерывного контроля содержания в выпускаемой смеси содержимого емкости.

К выпускному трубопроводу 11 может быть присоединен концевой теплообменник 13 или холодильник для разделения жидкой фазы сливаемого содержимого емкости и газообразного азота с повторным его использованием. Это обеспечивает охлаждение и разделение газообразного азота и сконденсировавшейся паровой фазы содержимого емкости

Как показано на фиг.1, емкость 1 для хранения и/или перевозки сжиженных газов содержит корпус 14 с загрузочно-разгрузочной горловиной 15 с крышкой, по крайней мере одну трубу 16 для налива и выпуска газовоздушной смеси. Емкость 1 содержит дефлектор 5 для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости. На крышке загрузочно-разгрузочной горловины может быть расположена запорно-предохранительная арматура (сливо-наливные патрубки, вентили и т.д.).

Как показано на фиг.1-3, дефлектор 5 может быть расположен под крышкой загрузочно-разгрузочной горловины 15 так, что потоки инертного газа, выходящие из дефлектора 5, направляются на внутреннюю поверхность горловины и крышки для дополнительного уменьшения скорости и повышения равномерности распределения инертного газа вдоль поверхности содержимого емкости.

Емкость 1 может быть выполнена в виде железнодорожной цистерны, как показано на фиг.1.

Как показано на фиг.2, 3, дефлектор 5 для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения в верхней части емкости содержит резервуар 17, снабженный впускным патрубком 18, предназначенным для соединения с впускной трубой для закачивания в емкость инертного газа и, по крайней мере, два выпускных патрубка 19, предназначенных для выпуска инертного газа в емкость так, что обеспечивается уменьшение скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости.

Резервуар 17 может быть выполнен в виде цилиндра, на одном из торцев которого расположены впускной 18 и выпускные 19 патрубки, причем впускной патрубок 18 размещен соосно с резервуаром, а выпускные патрубки 19 размещены вокруг впускного равномерно по окружности, как показано на фиг.4. Наиболее оптимальным является четное количество выпускных патрубков 19, начиная с четырех.

Выпускные патрубки 19 могут быть выполнены в виде цилиндрических труб, как показано на фиг.2, или конических диффузоров, как показано на фиг.3. Дефлектор может крепиться посредством резьбы к патрубку впускной трубы для закачивания инертного газа.

Способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей состоит в том, что внутрь емкости 1 закачивают инертный газ, вытесняют содержимое емкости 1 через по крайней мере одну выпускную трубу 16.

При попадании в емкость 1 закачиваемого потока инертного газа посредством дефлектора 5 уменьшают его скорость и обеспечивают его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости 1. При этом давление и температуру инертного газа в емкости выбирают на уровне, обеспечивающем конденсацию паров содержимого емкости.

Оптимальным является рабочее давление закачивания инертного газа на величину от 0,8 атмосфер до 1,8 атмосфер, превышает давление насыщенных паров содержимого емкости 1. Уровень давления и температуры инертного газа зависит от физико-химических свойств содержимого емкости и от внешних условий (температура окружающей среды, атмосферное давление и т.д.).

В качестве инертного газа предпочтительно использовать технический азот.

Суть способа состоит в том, что предотвращают перемешивание закачиваемого потока инертного газа с содержимым емкости 1 тем, что закачиваемый поток инертного газа пропускают через специальное устройство - дефлектор 5, который по существу является регулятором и преобразует исходный поток путем уменьшения его скорости и пространственного равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости 1. Дефлектор 5 может являться частью как установки для осуществления способа, так и частью емкости для хранения и/или перевозки сжиженного газа.

Способ реализуется посредством установки, показанной на фиг.1, следующим образом.

В емкость 1, содержащую продукт (углеводородный сжиженный газ или сжиженное химическое вещество) через впускной патрубок 3 закачивают инертный газ (преимущественно технический азот). Азот может подаваться либо из резервуара, где он находится в сжатом состоянии, либо в результате выделения из атмосферного воздуха непосредственно при проведении работ.

При попадании в емкость 1 поток инертного газа не перемешивается с содержимым емкости 1, поскольку встречает на своем пути дефлектор 5, который отклоняет его, уменьшает его скорость и равномерно распределяет инертный газ вдоль поверхности содержимого емкости 1. Дефлектор 5 целесообразно установить в горловине 15 емкости 1 так, чтобы выходящие потоки инертного газа направлялись на внутреннюю поверхность горловины 15 и крышки и, соударяясь, дополнительно уменьшали скорость и повышали равномерность распределения в пространстве. По мере вытеснения содержимого из емкости 1 одновременно с этим начинается процесс дегазации внутреннего объема.

По мере поступления инертного газа в емкость 1 в пространстве над содержимым емкости равномерно по всей площади повышается давление, которое вытесняет содержимое емкости 1 через по крайней мере одну выпускную трубу 4 и выпускной трубопровод 11. Оптимальный выбор давления и температуры инертного газа обеспечивает конденсацию паров содержимого емкости, что приводит к дополнительному уменьшению концентрации паровой фазы содержимого емкости в области, занятой инертным газом.

В любом месте выпускного трубопровода 11 может быть установлен газоанализатор 12, по показаниям которого можно судить о степени дегазации внутреннего объема емкости 1. При достижении приемлемых показателей остаточного содержания содержимого емкости 1 процесс дегазации считается завершенным.

С целью снижения потерь сжиженного газа и инертного газа целесообразно направить газожидкостную смесь, образованную содержимым емкости и инертным газом, из емкости 1 в концевой теплообменник 13 или холодильник, в котором происходит полная конденсация остатков паров содержимого емкости с разделение инертного газа, который далее может подаваться в резервуар для последующего использования.

Как видно из вышесказанного, в результате использования дефлектора предотвращается смешивание инертного газа с содержимым емкости, а также достигается равномерность распределения инертного газа вдоль поверхности содержимого емкости, что позволяет проводить слив содержимого и дегазацию внутреннего объема емкости одновременно в один этап.

1. Способ слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, состоящий в том, что внутрь емкости закачивают инертный газ, вытесняют содержимое емкости через по крайней мере одну выпускную трубу, отличающийся тем, что при попадании в емкость закачиваемого потока инертного газа посредством дефлектора уменьшают его скорость и обеспечивают его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости, при этом давление и температуру инертного газа в емкости выбирают на уровне, обеспечивающем конденсацию паров содержимого емкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют технический азот.

3. Установка для слива из емкостей сжиженного газа и дегазации внутреннего объема емкостей, содержащая устройство для закачивания в емкость инертного газа под давлением, включающее, по крайней мере, одну впускную трубу для закачивания в емкость инертного газа, по крайней мере, одну выпускную трубу для слива содержимого емкости, отличающаяся тем, что содержит размещенный внутри емкости дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что устройство для закачивания в емкость инертного газа под давлением может быть выполнено либо в виде технологической линии получения азота из атмосферного воздуха, либо в виде резервуара со сжатым азотом.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что технологическая линия получения азота из атмосферного воздуха содержит последовательно соединенные воздушный компрессор, блок подготовки воздуха, блок задержки кислорода и редуктор.

6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что на выпускном трубопроводе установлен газоанализатор для контроля содержания в выпускаемой смеси содержимого емкости.

7. Установка по любому из п.4 или 5, отличающаяся тем, что к выпускному трубопроводу присоединен концевой теплообменник или холодильник для разделения жидкой фазы сливаемого содержимого емкости и газообразного азота с повторным его использованием.

8. Емкость для хранения и/или перевозки сжиженных газов, содержащая корпус с загрузочно-разгрузочной горловиной с крышкой, трубы для налива и выпуска газовоздушной смеси, отличающаяся тем, что содержит дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения вдоль поверхности содержимого емкости.

9. Емкость по п.8, отличающаяся тем, что дефлектор расположен под крышкой загрузочно-разгрузочной горловины так, что потоки инертного газа, выходящие из дефлектора направляются на внутреннюю поверхность горловины для дополнительного уменьшения скорости и повышения равномерности распределения инертного газа вдоль поверхности содержимого емкости.

10. Емкость по п.8 или 9, отличающаяся тем, что выполнена в виде железнодорожной цистерны.

11. Дефлектор для уменьшения скорости потока закачиваемого в емкость инертного газа и его равномерного распределения в верхней части емкости, содержащий резервуар, снабженный впускным патрубком, предназначенным для соединения с впускной трубой для закачивания в емкость инертного газа и, по крайней мере, два выпускных патрубка, предназначенных для выпуска инертного газа в емкость так, что обеспечивается уменьшение скорости потока закачиваемого инертного газа и его равномерное распределение вдоль поверхности содержимого емкости.

12. Дефлектор по п.11, отличающийся тем, что резервуар выполнен в виде цилиндра, на одном из торцев которого расположены впускной и выпускные патрубки, причем впускной патрубок размещен соосно с резервуаром, а выпускные патрубки размещены вокруг впускного равномерно по окружности.

13. Дефлектор по п.11, отличающийся тем, что выпускные патрубки выполнены в виде цилиндрических труб или конических диффузоров.

14. Дефлектор по любому из пп.11-13, отличающийся тем, что крепится посредством резьбы к патрубку впускной трубы для закачивания инертного газа.