RU225486U1 - Установка улавливания паров различных нефтепродуктов из железнодорожных цистерн с применением двухсекционного резервуара - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам улавливания паров и может быть использована в нефтяной промышленности. Полезная модель включает железнодорожную цистерну, предохранительно-впускной клапан, паропровод, двухсекционный резервуар, частично заполненный абсорбентом, устройство для предотвращения переливов. При этом в первую секцию в качестве абсорбента заливается бензин А-76, а во вторую дизельное топливо. Двухсекционный резервуар является двустенным. Технический результат достигается охлаждением паров автомобильных бензинов, поступающих в первую секцию и превращением их в жидкость за счет разности температур в цистерне и резервуаре с дальнейшей абсорбцией бензином А-76. При этом пары других нефтепродуктов поступают во вторую секцию резервуара с дальнейшим их охлаждением и абсорбцией дизельным топливом. Охлаждение в резервуаре по сравнению с паровым пространством цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное углекислым газом, а с внешней стороны он покрыт полиуретаном с отражающей краской. При этом смесь легких фракций бензинов с абсорбентом может быть использована для добавления в товарные бензины. Смесь других нефтепродуктов с дизельным топливом может быть использована в качестве растворителя или для дальнейшей переработки в товарные нефтепродукты.

Description

Полезная модель относится к устройствам для улавливания паров и может быть использована при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами.

Данная полезная модель наиболее применима при улавливании паров нефтепродуктов 1 и 2 группы при использовании норм естественной убыли из железнодорожных цистерн. К 1 и 2 группе нефтепродуктов в первую очередь относятся автомобильные, авиационные бензины и керосины (топливо Т-2), бензол.

Загрязнение воздушного бассейна при транспортировании нефтепродуктов с помощью железнодорожных цистерн происходит при выделении паров горючего в процессе «малых» дыханий цистерн. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего (в основном автомобильных бензинов) в газовом пространстве цистерны.

Температура нефтепродуктов, транспортируемых в железнодорожных цистернах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в цистернах нагреваются до 30 градусов Цельсия и более. Температура начала кипения автомобильных бензинов составляет 35 градусов Цельсия [А.С. Сафонов и др. Автомобильные топлива. Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. СПб.: НПИКЦ, 2002 г.]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.

Расчеты показывают, что при транспортировании только одной железнодорожной цистерны, заполненной автомобильным бензином в количестве 60-70 тонн, выбрасывается в атмосферу в год около 250 кг паров нефтепродукта [В.А. Бондарь, Е.И. Зоря, Д.В. Цагарели. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - М.: «ПАРИТЕТ», 1999 г.].

Загрязнение атмосферы парами нефтепродуктов оказывает вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Пары нефтепродуктов относятся к четвертой группе опасности. Поэтому основными требованиями экологической безопасности при транспортировке автомобильных бензинов железнодорожным транспортом является уменьшение концентрации паров нефтепродуктов выделяемых в процессе «малых» дыханий.

Борьба с потерями паров товарных нефтепродуктов при транспортировании горючего железнодорожными цистернами становится важной экологической и экономической задачей.

Известна установка улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель 137527 от 20.02.2014 г.].

В данной установке на железнодорожную цистерну, имеющую предохранительно-впускной клапан дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным низкооктановым компонентом, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется воздухом.

Низкооктановый компонент используется как абсорбент для поглощения паров нефтепродуктов. В качестве низкооктанового компонента применяется дизельное топливо.

Резервуар оснащается сливным трубопроводом с задвижкой для слива смеси низкооктанового компонента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости с отверстиями для уменьшения скорости перемещения низкооктанового компонента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара.

С целью определения уровня низкооктанового компонента (абсорбента) на двустенном резервуаре имеется замерной люк.

Установка работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии через приемное устройство с сетками, имеющими отверстия различного диаметра, поступают в двустенный резервуар с низкооктановым компонентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции низкооктановым компонентом. Охлаждение на несколько градусов Цельсия в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное воздухом, который имеет низкий коэффициент теплопроводности.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения низкооктанового компонента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана улавливается фильтром-поглотителем.

Недостатками установки улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами являются:

1. Отсутствие разделения улавливания паров автомобильных бензинов и других нефтепродуктов по разным секциям.

2. Отсутствие возможности использования смеси абсорбента и нефтепродуктов в товарных автомобильных бензинах.

Также известна установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с устройством для предотвращения переливов смеси абсорбента и нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель 145713 от 27.09.2014 г.].

На предохранительно-впускной клапан железнодорожной цистерны, устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным абсорбентом, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется воздухом.

Для предотвращения перелива смеси абсорбента с нефтепродуктом общая трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара имеет горизонтальный участок и оснащается механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа. Данное устройство состоит из поплавка, соединительного рычага и поршня. Внутри трубопроводной линии отвода паров оборудована подставка для опоры поплавка, когда уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом недостаточен для подъема поплавка. Для перекрытия поршнем движения паров внутри трубопроводной линии при помощи втулки оборудуется участок с уменьшенным диаметром трубопровода. Смесь абсорбента с нефтепродуктом поступает в общую трубопроводную линию отвода паров внутри двустенного резервуара через отверстия.

Для отвода паров нефтепродуктов при закрытии общей трубопроводной линии отвода паров резервуар железнодорожной цистерны оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенного давления с фильтром поглотителем.

Установка работает следующим образом. При «малых» дыханиях в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии через приемное устройство с сетками, имеющими отверстия различного диаметра, поступают в двустенный резервуар с абсорбентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции абсорбентом.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения абсорбента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом в качестве, которого используется дизельное топливо. При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом поплавок начинает подниматься, приводя в движение соединительный рычаг, который толкает поршень для закрытия отверстия на участке с уменьшенным диаметром трубопровода. В результате подача паров в двустенный резервуар прекращается.

После закрытия общей трубопроводной линии отвода паров пары нефтепродуктов из резервуара железнодорожной цистерны отводятся в атмосферу через дополнительный дыхательный клапан повышенного давления с фильтром поглотителем.

Недостатками указанной установки являются:

1. Отсутствие разделения улавливания паров автомобильных бензинов и других нефтепродуктов по разным секциям.

2. Отсутствие возможности использования смеси абсорбента и нефтепродуктов в товарных бензинах.

Наиболее близкой к указанной проблеме является установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с возвращением испарившихся легких фракций в товарные бензины [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель №158753 от 20.01.2016 г.].

На железнодорожную цистерну, имеющую тележку с колесами, котел с люком и откидной крышкой, наружную лестницу, площадку, предохранительно-впускной клапан, нижнюю крышку для слива нефтепродуктов, стяжки, дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным абсорбентом - бензином А-76 летнего вида, который оборудуется теплообменником змеевикового типа для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется углекислым газом. Теплообменник двустенного резервуара оборудован коленом для увеличения поверхности соприкосновения паров, поступающих из железнодорожной цистерны и теплообменника. Теплообменник жестко связан с общей трубопроводной линией отвода паров.

Внутри резервуара также образуются пары нефтепродуктов и абсорбента. Резервуар оснащается сливным трубопроводом с задвижкой для слива смеси абсорбента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости с отверстиями для уменьшения скорости перемещения абсорбента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара.

С целью определения уровня смеси бензина А-76 и нефтепродуктов, пары которых перешли в жидкое состояние в связи со снижением температуры, на двустенном резервуаре имеется замерной люк.

Для предотвращения перелива смеси абсорбента с нефтепродуктом общая трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара имеет горизонтальный участок и оснащается механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа. Данное устройство состоит из поплавка, соединительного рычага и поршня. Внутри трубопроводной линии отвода паров оборудована подставка для опоры поплавка, когда уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом недостаточен для подъема поплавка. Для перекрытия поршнем движения паров внутри трубопроводной линии при помощи втулки оборудуется участок с уменьшенным диаметром трубопровода. Смесь абсорбента с нефтепродуктом поступает в общую трубопроводную линию отвода паров внутри двустенного резервуара через отверстия.

С целью снижения температуры внешняя поверхность двустенного резервуара обрабатывается слоем полиуретана, на который наносится слой теплоотражающей краски. Для отвода паров нефтепродуктов при закрытии общей трубопроводной линии отвода паров котел железнодорожной цистерны оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенного давления с фильтром поглотителем.

Полезная модель работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии поступают в теплообменник, а затем в двустенный резервуар с абсорбентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в колене теплообменника, далее в двустенном резервуаре и абсорбции бензином А-76.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения абсорбента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана улавливается фильтром-поглотителем.

При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом поплавок начинает подниматься, приводя в движение соединительный рычаг, который толкает поршень для закрытия отверстия на участке с уменьшенным диаметром трубопровода. В результате подача паров в двустенный резервуар прекращается.

После закрытия общей трубопроводной линии отвода паров пары нефтепродуктов из котла железнодорожной цистерны отводятся в атмосферу через дополнительный дыхательный клапан повышенного давления с фильтром поглотителем.

С прибытием железнодорожной цистерны на пункт приема уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом проверяется через замерной люк резервуара и при необходимости смесь сливается через сливной трубопровод.

Недостатками указанной установки являются:

1. Отсутствие разделения улавливания паров автомобильных бензинов и других нефтепродуктов по разным секциям.

2. Отсутствие возможности улавливания паров других нефтепродуктов кроме автомобильных бензинов.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности улавливания паров различных нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. В качестве абсорбентов используется бензин А-76 и дизельное топливо. Смесь бензина А-76 с другими бензинами может быть использована при добавлении в товарные автомобильные бензины низкооктановых марок без потери качества.

Решение указанной задачи достигается тем, что двустенный резервуар вертикальной перегородкой разделен на две секции, с возможностью соединения участков паропровода, оборудованных устройствами для предотвращения переливов, с обеими секциями, при этом в первую секцию в качестве абсорбента заливается бензин А-76, а во вторую дизельное топливо, а также тем, что двустенный резервуар дополнительно крепится к тележке цистерны с помощью стяжного хомута.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность улавливания паров различных нефтепродуктов, улучшается экологическая обстановка в районах движения и стоянок железнодорожных цистерн, возникает экономический эффект за счет использования смеси бензина абсорбента с товарными бензинами.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2,) на которых изображены вид спереди железнодорожной цистерны, разрез двустенного резервуара для улавливания паров.

На предохранительно-впускной клапан 1 железнодорожной цистерны 2, имеющей стандартное оборудование устанавливается общий паропровод 3 с обратным клапаном 4, соединенный с двустенным резервуаром 5. Резервуар 5 вертикальной перегородкой 6 разделяется на две секции. Соединение паропровода с секциями резервуара 5 производится с помощью участков паропровода 7. Двустенный резервуар жестко закреплен на тележке.

Первая секция заполняется абсорбентом - бензином А-76 летнего вида 8 и предназначена для паров автомобильных бензинов. Вторая секция заполняется абсорбентом - дизельным топливом зимнего вида 9 и служит для приема других нефтепродуктов. Обе секции двустенного резервуара оснащаются дыхательным клапаном 10 с фильтром поглотителем. Межстенное пространство резервуара 5 заполняется углекислым газом 11. Углекислый газ имеет низкий коэффициент теплопроводности.

С целью снижения температуры внешняя поверхность двустенного резервуара 5 обрабатывается слоем полиуретана 12, на который наносится слой теплоотражающей краски 13. Полиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности. Секции резервуара 5 оснащаются сливными трубопроводами 14 с задвижками 15 для слива смеси абсорбента с нефтепродуктом. Участки паропровода 7 внутри секций резервуара оборудуются механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа 16. Двустенный резервуар дополнительно крепится к тележке цистерны с помощью стяжки 17.

Средняя температура июля в Поволжье (г.Ульяновск) составляет 21°С, а июня 20°С [Матвеев Ю.А. и др. Радиационная, химическая и биологическая безопасность. Учебное пособие. Ульяновск. УлГУ, 2009 г.].

Основные испарения паров автомобильных бензинов происходят в интервале температур от 30 до 35°С. Поэтому в двустенном резервуаре, который имеет межстенное пространство с углекислым газом, слой полиуретана с теплоотражающей краской, средняя максимальная температура может составить 20-22°С. Указанная температура позволяет перевести пары автомобильных бензинов, поступающие из железнодорожной цистерны от «малых» дыханий в жидкое состояние. Пары авиационных бензинов, керосинов, а также бензола абсорбируются дизельным топливом.

Полезная модель работает следующим образом. Вариант первый перевозка автомобильных бензинов. Оператор на станции налива открывает задвижку 15 участка паропровода 7 в первую секцию резервуара, а во вторую секцию закрывает. При «малых» дыханиях автомобильных бензинов, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства, в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан 1 и пары нефтепродуктов (бензинов) 18 по общему паропроводу 3 через участок паропровода поступают в двустенный резервуар 5 с абсорбентом 8. При этом пары превращается в жидкость за счет охлаждения в резервуаре 5 и абсорбции бензином А-76. Охлаждение в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное углекислым газом, с внешней стороны покрыт полиуретаном с отражающей краской.

Вариант 2 - перевозка авиационных бензинов и керосинов, бензола. Оператор на станции налива открывает задвижку 15 участка паропровода 7 во вторую секцию резервуара, а в первую секцию закрывает. При «малых» дыханиях в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан 1 и пары нефтепродуктов 18 по общему паропроводу 3 и участок паропровода 7 поступают в двустенный резервуар 5 с абсорбентом 9.

Большая часть паров нефтепродуктов в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом 9. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара 5 при открытии дыхательного клапана 10 улавливается фильтром-поглотителем.

При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом до определенного уровня закрывается механическое устройство для предотвращения переливов 16, в результате подача паров в двустенный резервуар прекращается. При повышении давления паров в секциях резервуара 5 они выходят через дыхательный клапан 10 и улавливаются фильтром-поглотителем.

С прибытием железнодорожной цистерны на пункт приема при необходимости смесь сливается через сливной трубопровод 14 резервуара 5.

Полезная модель позволяет улавливать пары нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, а также значительно снижает выбросы паров горючего в атмосферу. При этом предотвращаются переливы смеси паров нефтепродуктов с абсорбентом из двустенного резервуара. Необходимо отметить, что пары бензинов марок нормаль А-80, регуляр - 92, премиум - 95 и супер - 98 превращаясь в жидкое состояние, смешиваются с бензином А-76 летнего вида. Данная смесь бензинов может добавляться без потери качества нефтепродуктов в товарные бензины марок А-76 и нормаль А-80. Смесь других нефтепродуктов с дизельным топливом может быть использована в качестве растворителя или для дальнейшей переработки в товарные нефтепродукты.

Поэтому предложенная полезная модель вызывает большой экономический эффект, связанный с дальнейшим использованием паров нефтепродуктов в товарных бензинах или для последующей переработки.

Claims (1)

1. Установка улавливания паров различных нефтепродуктов из железнодорожных цистерн с применением двухсекционного резервуара, содержащая предохранительно-впускной клапан, общую трубопроводную линию для отвода паров, двустенный резервуар, частично заполненный бензином А-76, устройство для предотвращения переливов, отличающаяся тем, что двустенный резервуар вертикальной перегородкой разделен на две секции, с возможностью соединения участков паропровода, оборудованных устройствами для предотвращения переливов, с обеими секциями, при этом в первую секцию в качестве абсорбента заливается бензин А-76, а во вторую – дизельное топливо, а также тем, что двустенный резервуар дополнительно крепится к тележке цистерны с помощью стяжного хомута.