RU2134654C1

RU2134654C1 - Device for regeneration of vapors in reservoir containing volatile liquids

Info

Publication number: RU2134654C1
Application number: RU98102891A
Authority: RU
Inventors: В.А. Майоров; Д.В. Майоров
Original assignee: Майоров Виталий Александрович; Майоров Дмитрий Витальевич
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: oil processing and chemical industries. SUBSTANCE: device has housing vertically installed on exhaust pipeline. Housing is provided with attachment member made of capillary porous gas-permeable material and secured on housing by its upper edge. Attachment member is made in form of vertical cylindrical shell stopped from lower end face by impermeable partition. To simplify design and reduce energy consumption at regeneration of vapors of volatile liquids, attachment member is installed inside housing to form ring clearance, and impermeable partition is made in form of reservoir partially filled with absorbent covering lower edge at attachment member. EFFECT: reduced pollution of atmosphere. 1 dwg

Description

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. The invention relates to devices for reducing the loss of volatile liquids and atmospheric pollution during storage and transportation of petroleum products and can be used in the oil, refining and chemical industries, as well as in vehicles designed to transport petroleum products.

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. A device for condensing vapors in a tank with volatile liquids is known, made in the form of a housing mounted on the exhaust pipe with a mesh basket with an absorbent nozzle located inside [1]. Its disadvantage is the short duration of the action, - when the absorbent nozzle is saturated with condensate of easily evaporating liquids, the nozzle becomes impermeable to the vapor-air mixture, and it must be replaced.

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. The continuity of the device is achieved when the nozzle is made of a gas-permeable porous material. Of these devices, the closest in technical essence and the achieved result to this invention is a device in the form of a housing vertically mounted on the exhaust pipe with a nozzle made of a gas-permeable capillary-porous material attached to it [2]. The nozzle is made in the form of a vertical cylindrical shell, muffled from the lower end by an impenetrable partition.

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. Upon contact of the steam-air stream leaving the tank with the inner surface of the housing, cooled outside by flowing or sprayed water, condensate forms on the inner surface of the housing, which flows down, enters the nozzle and saturates it. The porous material of the nozzle with condensate saturating it forms an effective absorption system, when passing through which there is a partial absorption of vapor. The remaining part of the vapor after passing through the nozzle condenses on the inner surface of the housing and flows down, irrigating the nozzle, into the tank.

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. The disadvantages of this device are the design complexity and significant energy costs due to the presence of a cooling system, since steam condensation is possible only on the cooled surface of the housing. The porous nozzle has practically no effect on the intensity of vapor condensation, since it is filled with condensate of the same vapor, and how many vapors from the vapor-air stream condense when it passes through the nozzle, the same amount of condensate will evaporate from it, since there is no heat removal from the nozzle.

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. The invention is aimed at simplifying the design and reducing energy consumption. This is achieved by the fact that in the device the nozzle is placed concentrically inside the housing with the formation of an annular gap, and the impermeable partition is made in the form of a container partially filled with absorbent that floods the lower edge of the nozzle.

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. The drawing shows a vertical section of the device: 1 - exhaust pipe; 2 - case; 3 - nozzle from a gas-permeable capillary-porous material; 4 - annular gap; 5 - capacity; 6 - absorbent; 7 - drainage pipe; 8 - radial centering supports-spokes.

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. The device comprises a housing 2 mounted vertically on the exhaust pipe 1 with a nozzle 3 attached to it by the upper edge and made of a gas-permeable capillary-porous material made in the form of a vertical cylindrical shell located concentrically inside the housing 2 to form an annular gap 4, with the nozzle 3 being plugged from the bottom attached to it by an impermeable partition, made in the form of a container 5, partially filled with absorbent 6, flooding the lower edge of the nozzle 3. The tank 5 is equipped with attached to the bottom thereof and a drainage pipe 7 is fixedly secured within the housing 2 by means of radial centering supports 8 spokes.

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. The device operates as follows. With a large or small "exhalation" of the tank, the stream 1 of the vapor-air mixture (air mixture with vapors of easily evaporating liquids) from the tank enters the exhaust pipe 1, moves upward, flows around an impermeable container 5, enters the annular gap 4 and passes through the radial direction from the outside inward nozzle 3 made of a gas-permeable capillary-porous material. Due to the lower edge of the nozzle immersed in the absorbent 6, due to capillary absorption, the absorbent rises and saturates the nozzle 3. The nozzle is made of gas onitsaemogo capillary-porous material saturated with liquid by capillary absorption, called wick. As the absorbent can be used diesel fuel, oils and other non-volatile petroleum products with a high boiling point and low vapor pressure. When filtering a vapor-air flow through an absorbent nozzle-wick, intense heat and mass transfer between the vapor-air flow and the absorbent occurs due to an extremely developed liquid-vapor phase interface. As a result of this, vapors of easily volatile liquids are completely absorbed by the absorbent, and the purified air after the device is exhausted through the exhaust pipe 1 and the breathing valve into the atmosphere. The heat of absorption released during vapor absorption heats the absorbent and raises its temperature, but due to the extremely intense convective heat exchange with air passing through the wick nozzle-wick, this heat is absorbed by air. Absorbent with absorbed vapors of low-boiling liquids under the action of air passing through the porous nozzle-wick is squeezed out to the inner surface of the wick-nozzle and through it and along the inner part of the wick-nozzle layer flows into the container under the action of gravity. Fresh absorbent due to capillary absorption rises up the outer part of the wick-nozzle layer. Thus, the absorbent is circulated: upward - along the outer part of the nozzle-wick layer, downward - along the inner part of the layer. Due to the absorption of vapors of volatile liquids and saturation of the absorbent with fractions of volatile liquids, the volume of absorbent in the tank 5 is gradually increasing. Thus, the vapor-air stream is cleaned and the absorbent is gradually saturated with fractions of volatile liquids.

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. With a large or small “inspiration”, stream II of clean air from the atmosphere enters through the breathing valve and moves downward through the exhaust pipe 1, passes radially from the inside out through the nozzle-wick 3 (in the opposite direction to stream 1). In this case, the wick nozzle is saturated with an absorbent with absorbed fractions of volatile liquids. These fractions evaporate into the air stream due to intensive mass transfer between the stream of clean air and the liquid that saturates the nozzle-wick. The heat of desorption spent on evaporation causes the liquid to cool and lower its temperature, but due to the extremely intense heat exchange between the air stream and the liquid, heat is supplied from the air. The high heat transfer rate is due to the extremely developed air-liquid phase interface inside the porous structure of the wick nozzle. Thus, the stream of clean air regenerates the absorbent, is saturated with vapors of easily evaporating liquids, and then enters the reservoir through the annular gap 4 and the pipeline 1. Under the influence of the air flow, the regenerated absorbent is squeezed out of the wick nozzle to its outer surface and along it and inside the outer part of the wick nozzle layer under gravity flows into the container. The absorbent with fractions of volatile liquids from the tank due to capillary absorption rises along the inner part of the wick-nozzle layer. Due to the desorption of fractions of volatile liquids, its volume in the tank gradually decreases and tends to the volume of the original pure.

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. Thus, during “exhalation”, vapors of easily volatile liquids are absorbed from the vapor-air flow and the absorbent is saturated with them, and when “exhalation” occurs, the fractions of easily volatile liquids are absorbed from the absorbent and their vapors are returned to the air stream and, together with it, into the reservoir. The circulation of the absorbent within the porous wick nozzle is ensured by capillary absorption and gravity.

Claims

A device for vapor recovery in a tank with easily evaporating liquids, comprising a housing vertically mounted on the exhaust pipe with a nozzle made of gas-permeable capillary-porous material attached to it by the upper edge, made in the form of a vertical cylindrical shell, muffled from the bottom end by an impermeable partition, characterized in that the nozzle placed inside the housing with the formation of an annular gap, and an impermeable partition is made in the form of a container partially filled with absorbent m, flooding the lower edge of the nozzle.