EA025501B1

EA025501B1 - Система улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов из резервуаров на объектах топливного рынка

Info

Publication number: EA025501B1
Application number: EA201401172A
Authority: EA
Inventors: Владимир Иванович Наседкин; Александр Валерьевич Гутник; Людмила Анатольевна Климова
Original assignee: Владимир Иванович Наседкин; Александр Валерьевич Гутник; Людмила Анатольевна Климова
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-12-30
Also published as: EA201401172A1

Abstract

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и предназначено для использования на базах для хранения нефтепродуктов и топливозаправочных станциях. Техническим результатом является снижение потерь топлива, повышение степени очистки паровоздушной смеси от воздуха и улучшение экологической обстановки. Система 1 содержит емкость 2 для нефтепродуктов, газоуравнительную линию 3 с газгольдером 4, резервуар-сборник конденсата 5, замкнутый технологический модуль 6 с дополнительным газгольдером 7 и рекуперационным конвейером 8 для разделения паровоздушной смеси (ПВС). Конвейер 8 встроен в газоуравнительную линию 3 и снабжен трубопроводом 9 возврата конденсата паровоздушной смеси в емкость 2 для нефтепродуктов. Газгольдер 7 через запорную арматуру 10 соединен с краном 11 топливораздаточной колонки 12. Емкость 2 для нефтепродуктов содержит крышку 13 с трубопроводами 14, соединенными со сливным оборудованием 15, которая дыхательным трубопроводом 17 с дыхательным клапаном 16 через запорную арматуру 21 связана с газгольдером 4 газоуравнительной линии 3.

Description

Изобретение относится к нефтяной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности и предназначено для использования на базах для хранения нефтепродуктов и топливозаправочных станциях.

Известен комбинированный комплекс обеспечения промышленной и экологической безопасности функционирования резервуарных парков нефтепродуктов [1]. Комплекс содержит, по меньшей мере, один резервуар, соединенный через насосную эстакаду налива нефти/нефтепродуктов или легковоспламеняющихся веществ и газоуравнительные линии, соединенную с трубопроводом свечи рассеяния, связанным с атмосферой. При работе комплекса вытесняемая при наливе нефти/нефтепродуктов или легковоспламеняющихся веществ (ЛВЖ) в транспортные и/или стационарные емкости паровоздушная смесь (ПВС) через газоуравнительные линии подается на вход установки рекуперации паров (УРП) посредством газодувки-нагнетателя, при этом ЛВЖ, за счет устранения окислительных процессов и обезвоживания газовой полости освобождаемый при сливе транспортный и/или стационарный объем, заполняется инертным газом (ИГ)-флегматизатором. В качестве ИГ используются азот, углекислый газ и другие нерадиоактивные газы главной подгруппы восьмой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Устройство генерации ИГ выполнено в виде мембранной установки или короткоцикловой абсорбции, или в виде рампы, соединяющей баллоны высокого (до 200 атм.) давления ИГ с понижающим редуктором. Регулятор расхода ИГ выполнен в виде игольчатого вентиля или пилотного электромагнитного вентиля во взрывозащищенном исполнении.

Недостатком комплекса является невозможность эффективного сбора паровоздушной смеси и ее хранения при использовании на автозаправочных станциях.

Известны системы для предотвращения утечки паров бензина из резервуаров для хранения топлива с использованием адсорбентов [2, 3]. Система содержит трубопровод с адсорбентом, через который пропускаю паровоздушную смесь. После насыщения адсорбент подвергают регенерации, предпочтительно, нагреванием пропуская через него теплый воздух от воздуходувки в течение времени достаточном для удаления бензина, а освобождающийся бензин направляют потребителям для использования на транспорте в двигателях внутреннего сгорания. Система содержит также вентилятор, посредством которого отработанное тепло от двигателя направляют для нагрева воздуха путем пропускания его через радиатор, связанный с этим двигателем. В системе [3] для паров летучих жидкостей, таких как бензин, используют абсорбер-сепаратор, в которых жидкость применяют в качестве теплообмен-ной среды и два поглощающих сепаратора, работающих при различных давлениях.

Недостатком таких систем является ограниченность применения из-за дороговизны адсорбента и низкого его рабочего ресурса, что требует частой замены адсорбента, а также низкая надежность работы компрессоров в случае использования абсорбер-сепараторов из-за опасности кавитационного повреждения системы.

Предложена технологии по улавливанию легких фракций углеводородов (ЛФУ) на основе низкотемпературных холодильных машин Стирлинга (стирлинг-технологии) [4]. Улавливание ЛФУ происходит за счет их охлаждения с последующей конденсацией. Низкотемпературные холодильные машины Стирлинга высокоэффективно работают в диапазоне до -250°С, что позволяет сжижать при атмосферном давлении весь спектр легких углеводородов. Рабочий диапазон температур установки составляет от -160 до -10°С и обеспечивает улавливание и конденсацию паров ЛФУ нескольких крупных резервуаров с нефтепродуктами. Разработано несколько типов систем по долговременному хранению нефтепродуктов. Системы основе стирлинг-технологий классифицируются по принципу функционирования таким образом: установки с непосредственным сжижением ЛФУ в низкотемпературных машинах Стирлинга; установки термостатирования газового пространства резервуаров нефтепродуктов на основе КГМ Стирлинга и азотного контура. Принципиально новый подход реализован на основе способа разделения паровоздушной смеси за счет конденсации паров легких углеводородов в контактном теплообменнике при барботаже паровоздушной смеси через слой охлажденного продукта. В качестве охлаждающей среды при этом используется жидкий азот.

Недостатком Стирлинг-технологии является использование низкотемпературного режима сжижения ЛФУ, требующего использования низкотемпературного азотного контура, что усложняет установку и повышает энергетические затраты системы в целом.

Известна мембранная система рекуперации паров бензина на АЗС и нефтебазах [5]. Система рекуперации паров углеводородов основана на хорошо известном процессе адсорбции активированным углем. На первой стадии улавливаются пары, образующиеся при переливе топлива из цистерны бензовоза в емкости АЗК. Вторая стадия - газовозврата - позволяет во время наполнения бака автомобиля улавливать пары топлива, переводить их в жидкую фазу и возвращать в продажу в виде бензина. В процессе рекуперации смесь углеводородов и воздуха в емкости адсорбера пересекает слои угля снизу вверх. Углеводороды быстро адсорбируются в нижнем слое. Средние слои угольной загрузки функционируют, как буфер, который компенсирует колебания уровня загрузки и концентрацию углеводородов в смеси. Верхние слои функционируют в качестве секции очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха. Эта часть угольной загрузки продувается чистым воздухом на протяжении последних минут регенерационного цикла. Очищенный воздух выходит через трубу на высоте около 10 м. Концентрация углеводородов не превы- 1 025501 шает 10 г/м³ при допустимой величине 35 г/м³.

Недостатком системы является двухстадийность очистки ПВС и большой расход адсорбента для регенерации топлива.

В качестве прототипа выбрана адаптирующая установка улавливания паров углеводородов и легкокипящих жидкостей из резервуаров при их хранении или перевалке [4]. Установка содержит резервуар/ы в виде емкости с нефтепродуктом или легковоспламеняющейся жидкостью, объединенные газоуравнительной линией, ресивер (газгольдер), выход которого по конденсату подсоединен к нижней части резервуара-сборника конденсата и соединенные с ним датчики предельных значений вакуума и избыточного давления, газодувку-нагнетатель, подключенную к линии подачи газа ресивера, байпасной линии с клапаном, а выходом по газу соединенную через обратный клапан с испарителем-теплообменником, осуществляющим конденсацию паровоздушной смеси (ПВС), с установленным на выходе регулятором давления типа до себя и холодильную машину для охлаждения и конденсации ПВС в испарителетеплообменнике, соединенном посредством обратного клапана с линией слива с резервуаром-сборником конденсата. Испаритель-теплообменник выполнен из двух ступеней, первая из которых служит для охлаждения ПВС до температуры от 0,5 до 1°С, а вторая - до требуемой низкой температуры, в частности от -60 до -30°С, при этом у первой ступени предусмотрено средство разделения и отвода воды, оснащенное гидростатическим затвором. Используется также дополнительный теплообменник, охлаждаемый обратным потоком и трехпоточный теплообменник, уменьшающий время работы холодильной машины. Холодильная машина выполнена из двух машин, первая из которых служит для охлаждения ПВС до температуры от 0,5 до 1°С, а вторая - до требуемой низкой температуры, в частности от -30 до -60°С, зависящей от допустимого уровня эмиссии улавливаемых веществ.

Недостатком прототипа является высокая энергоемкость системы и расходы на эксплуатацию, невысокая экологичность установки из-за частичного выброса ПВС в атмосферу.

Целью изобретения является устранение недостатков и обеспечение утилизации ПВС непосредственно на автозаправочной станции.

Техническим результатом изобретения является снижение потерь топлива за счет возвращение его в оборот непосредственно в месте розлива и хранения нефтепродуктов. Техническим результатом является также повышение степени очистки ПВС от воздуха и, как следствие, улучшение экологической обстановки на АЗС.

Технический результат достигается тем, что в системе улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов из резервуаров автозаправочной станции (АЗС), содержащей функционально связанные между собой емкость для нефтепродуктов, газоуравнительную линию с газгольдером и резервуар-сборник конденсата, согласно изобретению, содержит замкнутый технологический модуль, который включает дополнительный газгольдер и рекуперационный конвейер для разделения паровоздушной смеси (ПВС), причем рекуперационный конвейер встроен в газоуравнительную линию и снабжен средством возврата конденсата паровоздушной смеси непосредственно в емкость для нефтепродуктов, при этом дополнительный газгольдер через запорную арматуру соединен с краном топливораздаточной колонки, а емкость для нефтепродуктов содержит крышку с трубопроводами, соединенными со сливным оборудованием, и дыхательным трубопроводом с дыхательным клапаном через запорную арматуру связана с газгольдером газоуравнительной линии.

Средство возврата конденсата ПВС выполнено в виде трубопровода, смонтированного с уклоном к емкости для нефтепродуктов не менее 0,025м/м длины трубопровода с возможностью свободного слива в нее конденсата ПВС.

Средство возврата конденсата паровоздушной смеси в емкость для нефтепродуктов выполнено с возможностью обеспечения объема дебета У_д нефтепродуктов в интервале (2,077-2,471)·ν л, где V - объем реализации нефтепродуктов на топливораздаточной колонке.

Газоуравнительная линия выполнена в виде трубопровода обвязки для ПВС и соединена трубопроводами крышки емкости для нефтепродуктов.

Дополнительный газгольдер выполнен объемом, который определяют по формуле:

ν=0,95·ν_Γ6Ζ-ΜΘ где ν_Γ6Ζ - объем резервуара газгольдера, м³;

МО - мертвый остаток нефтепродуктов в резервуаре газгольдера, м³.

Сущность изобретения поясняется чертежом на чертеже, где представлена принципиальная схема обвязки подземного резервуара системы улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов.

Система 1 включает емкость 2 для нефтепродуктов с технологическим рабочим оборудованием 19, газоуравнительную линию 3 с запорной арматурой 21 и газгольдером 4, резервуар-сборник 5 конденсата, замкнутый технологический модуль 6 с дополнительным газгольдером 7 и рекуперационным конвейером (ναροΓ Зсусг) 8, который встроен в газоуравнительную линию 3 с запорной арматурой 20 и содержит средство возврата ПВС в виде трубопровода 9; дополнительный газгольдер 7 соединен через запорную арматуру 10 с краном 11 топливораздаточной колонки 12; емкость 2 для нефтепродуктов содержит крышку 13 с трубопроводами 14, сливное оборудование 15 с запорной арматурой 18, и соединена дыха- 2 025501 тельным трубопроводом 17, содержащим дыхательный клапан 16, с газгольдером 4.

Систему 1 для улавливания и рекуперации ПВС изготавливают и используют следующим образом.

Производят обвязку емкости 2 для нефтепродуктов с установкой в ней рабочего технологического оборудования 19, запорной арматуры 21 и огневых предохранителей 22. К газоуравнительной линии 3 с газгольдером 4 подключают дополнительный газгольдер 7 и рекуперационный конвейер 8 с резервуаром-сборником 5 конденсата и образуют замкнутый технологический модуль 6, который таким образом встраивается в газоуравнительную линию 3. К модулю 6 подсоединяют средство возврата ПВС в виде трубопровода 9. Дополнительный газгольдер 7 через запорную арматуру 10 и кран соединяют 11 с топливораздаточной колонки 12. Емкость 2 для нефтепродуктов в свою очередь трубопроводами 14 крышки 13 через запорную арматуру 18 соединяют со сливным оборудованием 15, а дыхательным трубопроводом 17 с дыхательным клапаном 16 связывают с газгольдером 4.

В процессе работы системы при отпуске нефтепродуктов выбросы ПВС при большом дыхании направляют в газгольдер 4, где происходит накопление паровоздушной смеси, а затем по газоуравнительной линии 3 возвращают в емкость 2 для нефтепродуктов. Выбросы ПВС, образующиеся при отпуске нефтепродуктов потребителям для автотранспорта 23 через кран 11 топливораздаточной колонки 12, а при приеме нефтепродуктов из бензовозов 24, через сливное оборудование 15 зацикливают и направляют в единый замкнутый технологический модуль 6 и после очистки в рекуперационном конвейере 8 сливают в резервуар-сборник 5, затем через средство возврата - трубопровод 9 топливо возвращают в емкость

2. Трубопровод 9 выполняют трубой диаметром не менее 0,025м/м длины с уклоном в сторону емкости 2 (на чертеже не показано).

Средство возврата конденсата паровоздушной смеси - трубопровод 9 и газгольдер 7 обеспечивают объем дебета У_д нефтепродуктов в интервале (2,077-2,471)-У литров, где V - объем реализации нефтепродуктов на АЗС. Дополнительный газгольдер 7 с объемом У=(0,95У_ге2 - МО) м³, где У_ге2 -объем резервуара газгольдера, а МО - объем мертвого остатка нефтепродуктов в резервуаре газгольдера, гарантирует высокую степень сбора ПВС. Систему паровозврата колонки топливораздаточной колонки настраивают на заданный объем сбора паровоздушной смеси, при чем собирают не только чистые пары топлива, но и атмосферный воздух. Количество фактических паров топлива в ПВС зависит от конструкционных особенностей топливораздаточной колонки и колеблется в интервале 50-90%. Замкнутый технологический модуль 6 с дополнительным газгольдером 7 за счет использования рекуперационного конвейера 8 (Уарог 8еует) обеспечивает высокое качество переработки ПВС со степенью очистки топлива от воздуха порядка 99% от количества переработанной паровоздушной смеси.

Использование резервуара-сборника 5 для конденсата не обязательно, если при монтаже системы паровозврата на топливораздаточной колонке выдержать требуемые уклоны трубопроводов замкнутого технологического модуля 6, то топливо будет сливаться в емкость 2 самостоятельно под действием силы тяжести. При этом отпадает необходимость использовать насос (на чертеже не показано) для перекачивания топлива из резервуара-сборника 5 по трубопроводу 9 в емкость 2.

Система улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов испытана в условиях эксплуатации на автозаправочной станции (АЗС) для заправки автотранспорта и характеризуется следующими параметрами:

малым потреблением электроэнергии, высоким уровнем очистки ПВС, отсутствием человеческого фактора в процессе осуществления процесса рекуперации, не требует при эксплуатации постоянного потока паров и синхронизации процессов, низкими эксплуатационными трудозатратами (только визуальный контроль). высокой экологичностью, т.к. работает за счет физики процессов, высокой степенью безопасности, высокой надежностью оборудования (гарантия завода на рекуператор составляет 10 лет; на газгольдер 7-10), быстрой окупаемостью.

Система улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов из резервуаров может применяться также на базах для хранения товарного топлива и других легкокипящих жидкостей из углеводородов при хранении и перевалке для транспортировки.

Источники информации

1. КИ № 2010104550 А, 20.08.2011.

2. И8 3902874 (А), 02.09.1975.

3. И8 3884652 (А), 20.05.1975.

4. Кириллов Н.Г. Новая технология хранения нефтепродуктов. Энергетика и промышленность России - Газета - Стирлинг-технологии - прорыв в автономной энергетике XXI века, № 5 (45) май 2004 года, Ы1р://№№№.срги881а.ги/ерг/45/3045.Ыт

5. Системы рекуперации паров бензина на АЗС и нефтебазах. ЬНр://^№№.кгайоП.ги/, 2014.

6. КИ 2436614 С2, 20.12.2011 (прототип).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система улавливания и рекуперации паров нефтепродуктов из резервуаров на объектах топливного рынка, содержащая связанные между собой емкость для нефтепродуктов, газоуравнительную линию с газгольдером и резервуар-сборник конденсата, отличающаяся тем, что содержит замкнутый технологический модуль, который включает дополнительный газгольдер и рекуперационный конвейер для разделения паровоздушной смеси (ПВС), причем рекуперационный конвейер встроен в газоуравнительную линию и снабжен средством возврата конденсата паровоздушной смеси непосредственно в емкость для нефтепродуктов, при этом дополнительный газгольдер через запорную арматуру соединен с краном топливораздаточной колонки, а емкость для нефтепродуктов содержит крышку с трубопроводами, соединенными со сливным оборудованием, и связана дыхательным трубопроводом с дыхательным клапаном через запорную арматуру с газгольдером газоуравнительной линии.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство возврата конденсата ПВС выполнено в виде трубопровода, смонтированного под уклоном к емкости для нефтепродуктов не менее 0,025 м/м длины трубопровода с возможностью свободного слива в нее конденсата ПВС.
3. Система по любому из пп.1, 2, отличающаяся тем, что средство возврата конденсата паровоздушной смеси в емкость для нефтепродуктов выполнено с возможностью обеспечения объема дебета У_днефтепродуктов в интервале (2,077-2,471).У л, где V - объем реализации нефтепродуктов на АЗС.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что газоуравнительная линия выполнена в виде трубопровода обвязки для ПВС и соединена трубопроводами крышки емкости для нефтепродуктов.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный газгольдер выполнен объемом, который определяют по формуле

У=0.95. у-мо где У_ге2 - объем резервуара газгольдера, м³;

МО - мертвый остаток нефтепродуктов в резервуаре газгольдера, м³.