Устройство для улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище



Устройство для улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище
Устройство для улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище

 


Владельцы патента RU 2475435:

Назаров Геннадий Сергеевич (RU)
Акатьев Владимир Андреевич (RU)

Изобретение относится к технике утилизации паров топлива для повторного применения. Задачей изобретения является уменьшение потерь при транспортировке и хранении жидких нефтепродуктов, полное отсутствие пиковых режимов энергопотребления оборудования, существенное упрощение конструкции и снижение материалоемкости. Устройство для улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище содержит хранилище для жидкости, газовая полость которого соединена дыхательным трубопроводом с дыхательным клапаном. Хранилище оснащено дополнительной емкостью, газовая и жидкостная полости которых соответственно соединены между собой. При этом в разделительную стенку встроены элементы Пельтье таким образом, что охлаждающие радиаторы располагаются внутри дополнительной емкости, а нагреваемые радиаторы - в жидкости хранилища. Причем выпускной дыхательный клапан соединен с газовой полостью внутренней емкости, а впускной дыхательный клапан соединен с газовой полостью хранилища. Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь при транспортировке и хранении жидких нефтепродуктов, полное отсутствие пиковых режимов энергопотребления оборудования, существенное упрощение конструкции и снижение материалоемкости. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике утилизации паров топлива для повторного применения и направлено на уменьшение потерь при транспортировке и хранении жидких технических продуктов, таких как нефтепродукты, спирты, кислоты и другие продукты нефтяной, нефтехимической и химической промышленностей, и может быть использовано как при хранении указанных веществ в стационарных хранилищах (нефтебазах, резервуарах, автозаправочных станциях и др.), так и при транспортировке их автомобильным, железнодорожным, водным и другими видами транспорта.

Известен способ возврата паров топлива, в котором газовая фракция топлива отбирается в процессе заправки, охлаждается и конденсируется в блоке конденсации с последующим возвращением в емкость для хранения (патент РФ №2025464, МПК B67D 5/04, 1994).

Недостатками этого способа являются сложность и пожароопасность технического оборудования для охлаждения и конденсации паров топлива при его эксплуатации из-за наличия в указанном оборудовании смеси паров топлива с воздухом и электрооборудования холодильной установки.

Известен также способ возврата паров в установке заправки горючим (патент РФ №2114051 (13), 25.10.96), включающий в себя отбор газовой фракции с парами горючего из емкости установки, охлаждение газовой смеси и конденсацию паров горючего в блоке конденсации паров, возврат конденсата в емкость и опорожнение емкости, причем охлаждение газовой смеси в блоке конденсации паров топлива производят за счет испарения жидкого азота, парами которого заполняют емкость установки при ее опорожнении.

Устройство для реализации способа возврата паров (патент РФ №2114051) содержит заправочный резервуар, соединенный с транспортным резервуаром магистралями подачи горючего и возврата паров, трубопровод сброса газовой смеси в атмосферу, блок конденсации паров с теплообменником и регенератором, емкость с жидким азотом, испаритель, регулятор давления и обратный клапан, при этом газовая полость заправочного резервуара подключена к жидкостной полости емкости с жидким азотом и через обратный клапан - к газовой полости емкости с жидким азотом.

Недостатком известного технического решения является сброс паров топлива в атмосферу в процессе заполнения емкости горючим, что приводит к загрязнению окружающей среды и дополнительному расходу азота. Другим недостатком способа возврата паров является неполная автономность работы устройства, т.к. при длительном хранении топлива из-за суточных колебаний температуры потребляется большой расход жидкого азота для конденсации паров топлива, испаряющегося в резервуаре за счет его дневного нагрева. Кроме того, жидкий азот испаряется из криогенной емкости за счет естественного теплообмена с окружающей средой, поэтому требуется периодически добавлять жидкий азот в криогенную емкость.

Известен также способ и устройство для возврата паров топлива (патент РФ №2332351, МПК B67D 5/01, 2006 г.), в котором захолаживание (охлаждение топлива до необходимой температуры) также осуществляется парами жидкого азота, которые потом реконденсируются и возвращаются в азотное хранилище. Потери азота в этом устройстве практически отсутствуют.

Однако необходимо отметить общий существенный недостаток, присущий всем приведенным способам и устройствам, - во всех устройствах используется в качестве охладителя-конденсатора или посторонний компонент (например, жидкий азот) или какая-либо холодильная машина. Это усложняет конструкцию и приводит к увеличению ее стоимости, а также требует значительных эксплуатационных расходов.

Наиболее перспективным решением проблемы улавливания паров топлива является улавливание паров топлива при их контакте с частью того же самого топлива, но предварительно охлажденного. Процесс улавливания паров топлива происходит за счет конденсации и абсорбции. Примером технического устройства, реализующего этот способ, является установка для стабилизации нефти путем улавливания бензиновых фракций из нефтяного газа и возврата их в нефть (Хафизов А.Р. Повышение эффективности технологических процессов сокращения потерь при сборе и подготовке углеводородного сырья. /дис. д.т.н., Уфа, 1998 г.). В указанной установке используется процесс однократной абсорбции. Процесс осуществляется в трубопроводе путем смешения продукта с частью нефти (абсорбента) с последующим охлаждением и разделением на очищенный от бензиновых паров нефтяной газ и насыщенный абсорбент (нефть), последний возвращается в основной поток стабильной нефти.

Однако, применительно к улавливанию паров при хранении топлива в хранилищах, данный способ энергоемок и конструктивно труднореализуем как по режиму проведения процесса, так и по его технологии (требуются сепараторы для разделения нефти и газа, насос для прокачки нефти, холодильник-конденсатор).

Наиболее близким техническим решением, которое принято за прототип, является установка, разработанная и испытанная в ЦНИИЛ Госкомнефтепродукт РСФСР (Иванов О.А., Беляева З.Г. Применение искусственного холода для конденсации и сорбции бензиновых паров из паровоздушных смесей, вытесняемых из резервуаров. / Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - 1968. - №5, стр.23-25), которая представляет собой абсорбер с насадкой в виде колец Рашига размером 50×50×25 мм. В ней паровоздушная смесь из хранилища поступает в абсорбер и на кольцах Рашига, которые орошаются охлажденным бензином из хранилища, происходит их абсорбция бензином и их частичная конденсация. Проведенные исследования показали принципиальную работоспособность данного технического решения. Исследования проводились при начальных параметрах абсорбента от минус 5 до минус 15°С, давлениях от 0,12 до 0,2 МПа и соотношениях объемов паровоздушной смеси (в дальнейшем ПВС) и бензина от 4 до 80. Установлено, что наибольшее улавливание бензиновых паров (73-90%) обеспечивается при температуре минус 10°С.

Недостатком приведенного решения является конструктивная сложность, материалоемкость, наличие насоса для прокачки бензина и наличие холодильника для охлаждения бензина, работающего в пиковом режиме реального времени, т.е. он вырабатывает холод для охлаждения потока бензина в момент, когда происходит выброс ПВС, а это влечет за собой повышенное энергопотребление.

В связи с этим, предлагается новое техническое решение - способ улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище и устройство для его реализации, результатом применения которого является полное отсутствие пиковых режимов энергопотребления оборудования, такого как насос и холодильник-конденсатор, существенное упрощение конструкции и снижение материалоемкости при сохранении эффективности. Устройство не требует обслуживания во время эксплуатации.

Технический результат достигается прежде всего тем, что в заявляемом способе улавливания паров нефтепродуктов путем абсорбции и конденсации при их контакте с захоложенным топливом процесс охлаждения топлива до необходимой температуры (в дальнейшем захолаживания) происходит в период, когда нет вытеснении ПВС из хранилища в атмосферу (в дальнейшем «дыханий») - ни «больших дыханий», ни «малых дыханий». «Большие дыхания» происходят при заправке или опорожнении резервуара, а «малые дыхания» в большей степени связаны с температурными изменениями окружающей среды.

Следует отметить, что все процессы, в которых происходят выбросы ПВС, цикличны и они имеют различную периодичность. Так, например, «малые дыхания» происходят с периодичностью несколько раз в сутки, а периодичность «больших дыханий» зависит от оборачиваемости хранилищ. Таким образом, оборудование для улавливания паров фактически работает при «малых дыханиях» несколько часов в сутки, а при «больших дыханиях» вообще несколько раз в месяц. Следовательно, большую часть времени устройство для улавливания паров находится в «режиме ожидания». Это обстоятельство позволяет использовать для захолаживания абсорбирующего топлива маломощные, но простые в эксплуатации термоэлектрические элементы Пельтье, которые работают в постоянном (базовом) режиме энергопотребления.

Использование времени между «дыханиями» на хранилищах для накопления холода, необходимого для осуществления процесса улавливания паров топлива, позволяет существенно упростить конструкцию устройства, и уменьшить установленное энергопотребление, и, следовательно, существенно снизить стоимость самого устройства и минимизировать эксплуатационные расходы.

Кроме того, процесс абсорбции и конденсации паров бензина происходит при их непосредственном контакте с захоложенным топливом по типу скрубберов ударно-инерционного действия (по типу скрубберов Дойля или ротоклона) (Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. - М.: Стройиздат, 1981 г.).

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище и устройство для его реализации. В хранилище 2 расположена дополнительная емкость 5, частично заполненная топливом 12. В дополнительной емкости 5 расположены три отверстия: входное отверстие в газовой полости - патрубок 17 для подвода ЛВС, выходное отверстие в газовой полости - патрубок 4 для отвода очищенного воздуха и отверстие 22 в жидкостной полости для выравнивания уровня жидкости между хранилищем 2 и плавающей жидкостью 5. В процессе улавливания паров топлива в дополнительную емкость будут поступать уловленные пары топлива в виде конденсата и по этой причине уровень топлива в дополнительной емкости будет расти. Избыток жидкого топлива будет вытекать через отверстие 22. Дополнительная емкость 5 закреплена на поплавке 14 и плавает на поверхности жидкости 10. Две перегородки 16 и 13 условно разделяют дополнительную емкость 5 на две камеры: 19 и 6. Передняя перегородка 16 (по ходу движения ПВС) имеет направляющий козырек 15, формирующий поток ПВС. Задняя перегородка 13 (по ходу движения ПВС) имеет в нижней части отверстие/отверстия 23 для выравнивания уровня топлива 12 в дополнительной емкости 5. В погруженной в топливо разделительной стенке дополнительной емкости 5 встроены термоэлектрические элементы Пельтье 7, с помощью которых происходит захолаживание углеводородной жидкости 12. Холодные радиаторы 9 вплотную присоединены к холодным поверхностям термоэлектрических элементов Пельтье 7 и располагаются внутри дополнительной емкости 5, чем обеспечивается постоянное охлаждение жидкости 12 внутри дополнительной емкости 5. Горячие радиаторы 8 вплотную присоединены к горячим поверхностям термоэлектрических элементов Пельтье 7 и располагаются снаружи дополнительной емкости 5, чем обеспечивают постоянный отвод тепла от горячих поверхностей термоэлектрических элементов Пельтье 7 жидкостью 10 хранилища 2. Верхняя крышка 20, нижняя крышка 11 и боковые разделительные стенки дополнительной емкости 5, не занятые термоэлектрическими элементами Пельтье, покрыты теплоизолирующим покрытием с целью уменьшения теплопередачи от жидкости 10 хранилища 2 к жидкости 12 дополнительной емкости 5. В камере 6 дополнительной емкости 5 находится каплеуловитель 21.

Принцип работы заявляемого устройства. Дополнительная емкость 5 размещена в хранилище 2. При наполнении хранилища 2 жидкостью 10 последнее через небольшие отверстия/отверстие 22 в корпусе дополнительной емкости 5 попадает во внутреннюю полость дополнительной емкости 5. Уровни жидкости (топлива) в хранилище 2 и дополнительной емкости 5 выравниваются. Дополнительная емкость 5 держится на поверхности жидкости 10. Она при необходимости может свободно перемещаться в вертикальном направлении хранилища 2 в вертикальных направляющих 24 (фиг.2). На фиг.2 изображена дополнительная емкость 5, которая свободно перемещается в хранилище 2 с помощью вертикальных направляющих 24. Вертикальные направляющие используются в перевозимых резервуарах для исключения соударения дополнительной емкости 5 с разделительными стенками хранилища 2.

Жидкость 12, находящаяся внутри дополнительной емкости 5, захолаживается радиаторами 9 термоэлектрических элементов Пельтье 7. Радиаторами 8 термоэлектрических элементов Пельтье 7 обеспечивается постоянный отвод тепла жидкостью 10 хранилища 2, чем обеспечивается охлаждение горячих поверхностей термоэлектрических элементов Пельтье.

Камера 6 дополнительной емкости 5 соединена с выпускным «дыхательным» клапаном 1 посредством гибкого шланга 3, один конец которого присоединен к выпускному «дыхательному» клапану 1, другой к патрубку 4 в крыше 20 дополнительной емкости 5.

С увеличением температуры окружающей среды упругость насыщенных паров жидкости растет и давление внутри хранилища 2 увеличивается. При достижении в хранилище предельно избыточного давления, при котором срабатывает выпускной «дыхательный» клапан 1, ПВС из камеры 19 дополнительной емкости 5 поступает в камеру 6. При этом ПВС проходит под передней перегородкой 16 дополнительной емкости 5, вступая в непосредственный контакт с захоложенной жидкостью 12, при этом обеспечивается процесс абсорбции и конденсации ПВС. Проходя через каплеуловитель 21, расположенный в камере 6 дополнительной емкости 5, ПВС сепарируется, конденсат остается на жалюзийных решетках каплеуловителя, а отсепарированная ПВС через гибкий шланг и выпускной «дыхательный» клапан вытекает в окружающую среду с минимальным содержанием паров углеводородной жидкости.

С дальнейшим увеличением температуры окружающей среды цикл повторяется. С понижением температуры окружающей среды давление окружающей среды начинает превышать избыточное давление в резервуаре, что приводит к срабатыванию впускного «дыхательного» клапана 18 хранилища 2.

Заявляемый способ улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище и устройство для его реализации возможно осуществлять на любых типах хранилищ, резервуарных парках и АЭС независимо от расположения (вертикального или горизонтального) и нахождения резервуаров и хранилищ (заглубленных в грунт или открытого хранения). Возможно применение заявляемого способа и устройства для его реализации при транспортировке топлива как железнодорожным, так и автомобильным путем.

Длина гибкого шланга 3 выбирается, исходя из обеспечения работы устройства при различной степени его заполнения. Во избежание сплющивания гибкого шланга в условиях вакуума при снижении температуры жидкости и перекручивания (при вытягивании в вертикальном направлении) используется гибкий со спиральной арматурой шланг, уложенный в форме пружины.

Диаметры патрубков 17, 4 и шланга 3 дополнительной емкости 5 должны обеспечивать периодический выход ПВС через выпускной «дыхательный» клапан 1 хранилища 2 (фиг.1).

Кроме патрубов 17, 4 и небольших отверстий/отверстия 22 в дополнительной емкости 5 для выравнивания топлива между дополнительной емкостью 5 и хранилищем 2 корпус дополнительной емкости 5 выполнен герметичным для уменьшения теплопотерь топлива 12 в дополнительной емкости 5. Для этой же цели корпус дополнительной емкости 5 выполнен из теплоизоляционного материала.

Объем дополнительной емкости 5 выбирается с учетом типа и размера резервуара, оборачиваемости топлива и климатических особенностей места размещения резервуара.

Каплеуловитель 21 представляет собой или пористое тело с узкими каналами, специальную медную (или керамическую) набивку или металлическую жалюзийную решетку.

Нижняя кромка передней перегородки 16 дополнительной емкости 5 может быть погружена в захоложенное топливо 12 с целью снижения ее температуры, дополнительной конденсации паров и усиления процесса абсорбции и глубокой сепарации.

На передней перегородке 16 выполнен козырек 15, который направляет ПВС под перегородку 16, обеспечивая непосредственный и более длительный контакт ПВС с захоложенной жидкостью 12.

Устройство для улавливания паров углеводородных и технических жидкостей в хранилище при их хранении и транспортировке, содержащее хранилище для жидкости, газовая полость которого соединена дыхательным трубопроводом с дыхательным клапаном, отличающееся тем, что хранилище оснащено дополнительной емкостью, газовая и жидкостная полости которых соответственно соединены между собой, а в разделительную стенку встроены элементы Пельтье таким образом, что охлаждающие радиаторы располагаются внутри дополнительной емкости, а нагреваемые радиаторы - в жидкости хранилища, кроме того, выпускной дыхательный клапан соединен с газовой полостью внутренней емкости, а впускной дыхательный клапан соединен с газовой полостью хранилища.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. .

Изобретение относится к хранению тяжелых нефтепродуктов в товарных парках нефтеперерабатывающих заводов и касается конденсационного устройства для хранения нефтепродуктов.

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано в резервуарных парках промысловых и магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах, призаводских резервуарных парках нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, на нефтебазах и морских, и речных терминалах.

Изобретение относится к методам, обеспечивающим уменьшение потерь легких углеводородов при хранении в резервуаре нефти и нефтепродукта. .

Изобретение относится к способам безопасного хранения ЛВЖ в резервуарах и может быть использовано в газонефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к оборудованию резервуаров для хранения легкоиспаряющихся жидкостей и может быть использовано, например, в нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к хранению нефти и нефтепродуктов, в частности к способам предохранения нефти, нефтепродуктов и других органических жидкостей от испарения при их хранении в резервуарах.

Изобретение относится к области хранения, налива и отпуска потребителям легких органических соединений таких как топлива, растворители, углеводороды и хлорированные углеводороды, бензин, ацетон, четыреххлористый углерод и трихлорэтилен, и может быть использовано при эксплуатации наливных емкостей, например, на автозаправочных станциях.

Изобретение относится к оборудованию для сбора, подготовки и хранения нефтепродуктов и может быть использовано в нефтяной и нефтехимической промышленности. .

Изобретение относится к хранению жидкостей, в частности нефти и нефтепродуктов в вертикальных цилиндрических резервуарах с понтоном, предохраняющим нефтепродукты от испарения. Резервуар состоит из корпуса 1, днища 2 и крыши 3. В нижней части корпуса 1 расположены приемо-раздаточный патрубок 4 (один или два) и люк-лаз 5. На крыше резервуара установлены световой люк 6 (один или два), дыхательный 7 и предохранительный 8 клапаны. Внутри резервуара размещен полый понтон, по периметру которого размещен полый торообразный элемент 9, на котором герметично закреплен эластичный пояс-уплотнитель 10, выполненный с горизонтальными гофрами, вершины которых постоянно находятся в контакте с внутренней поверхностью корпуса резервуара, а поверхность между гофрами герметично закреплена на торообразном элементе 9, который герметично связан с нижним 11 и верхним 12 полотнищами полого понтона. Между нижним 11 и верхним 12 полотнищами по всей площади закреплены эластичные вертикальные перемычки 13, длина каждой из которых не превышает диаметра сечения полого торообразного элемента 9. Источник сжатого воздуха 14 подключен через газовую линию 15, запорный клапан 16, штуцер-тройник 17 и штуцер 18 к полостям торообразного элемента 9 и понтона. По центральной оси понтона на нижнем 11 и верхнем 12 полотнищах закреплен цилиндрический стакан 20 с перфорированным днищем 21. В крышке 22 стакана 20 выполнены осевой сквозной канал 23, соосно которому с внутренней стороны крышки установлен нормально-открытый игольчато-поплавковый клапан 25. Снижаются затраты на изготовление и монтаж резервуара и повышается эффективность его эксплуатации. 5 ил.
Наверх