RU2693966C1

RU2693966C1 - Method of reducing oil product losses from reservoirs and increasing explosion and explosion safety thereof

Info

Publication number: RU2693966C1
Application number: RU2018127559A
Authority: RU
Inventors: Антонида Николаевна Чертыковцева; Дмитрий Анатольевич Деморецкий; Лев Анатольевич Гевлич
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2019-07-08

Abstract

FIELD: environmental protection.SUBSTANCE: invention relates to protection of atmosphere from contamination by hydrocarbons at emissions from tanks with oil products and increase explosion safety of oil refinery tank farms. Technical result is achieved by the fact that inert mixture is represented by cooled flue gases of boiler house operating on natural gas with oxygen concentration depending on calorific capacity of natural gas within 1.5–2.1 %, with temperature of flue gases of not more than 61 °C, which provides explosion-fire safety of oil products at refineries.EFFECT: carrying out the whole complex of technological stages of the reservoir operation with guaranteed provision of explosion-fire safety conditions, minimum environmental contamination with considerable simplification of these operations.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к защите атмосферы от загрязнения углеводородами при выбросах из резервуаров с нефтепродуктами и повышения взрывопожарной безопасности резервуарных парков нефтеперерабатывающих заводов.The invention relates to the protection of the atmosphere from pollution by hydrocarbons when discharged from tanks with petroleum products and improving the explosion and fire safety of tank farms of refineries.

Известны способы по снижению объемов выделения органических веществ в атмосферу при хранении, приеме и отпуске нефтепродуктов из резервуаров, которые делятся на две группы:Known methods for reducing the amount of release of organic matter into the atmosphere during storage, intake and dispensing of petroleum products from tanks, which are divided into two groups:

1. Снижение площади испарения жидкости в резервуаре.1. Reducing the area of evaporation of fluid in the tank.

2. Подача в резервуар, при отпуске из него нефтепродуктов, индивидуальных газов или инертных газовых смесей с низким содержанием кислорода.2. Submission to the tank, when discharging oil products from it, individual gases or inert gas mixtures with low oxygen content.

Известны способы предотвращения испарения нефтепродуктов в резервуарах путем нанесения на ее поверхность вспененных гелеобразных композиций на основе полимеров (патент РФ №2115608) [1]. К их недостаткам следует отнести малый срок стойкости составов композиций.Known methods of preventing evaporation of petroleum products in tanks by applying on its surface foamed gel compositions based on polymers (RF patent №2155608) [1]. Their disadvantages include the short term durability of the compositions.

Уменьшение массы выбросов паров углеводородов достигается при изменении газового состава в пространстве между поверхностью жидкости и крышкой резервуара.Reducing the mass emissions of hydrocarbon vapors is achieved by changing the gas composition in the space between the surface of the liquid and the tank lid.

Изменение состава газовой «подушки» над жидкими нефтепродуктами и крышей резервуара происходит при принудительной подаче в это пространство инертных газовых смесей или индивидуальных инертных газов.A change in the composition of the gas “cushion” over liquid petroleum products and the roof of the tank occurs when the inert gas mixtures or individual inert gases are forced into this space.

Наиболее совершенной, с точки зрения предотвращения возникновения взрывопожарных ситуаций, является подача в газовое пространство резервуара индивидуального газа - азота.The most perfect, from the point of view of preventing the occurrence of explosive situations, is the supply to the gas space of an individual gas reservoir - nitrogen.

В патенте РФ №2114052 предлагается использовать жидкий азот. Согласно материалам патента, газовая полость резервуара подключается через регулятор давления и испаритель к емкости с жидким азотом. При опорожнении резервуара от нефтепродуктов азот подается в резервуар, предотвращая падение давления в нем ниже атмосферного. В случае возрастания давления в резервуаре выше давления настройки обратного клапана, последний открывается и сбрасывает азот в атмосферу [2].In the patent of Russian Federation №2114052 proposed to use liquid nitrogen. According to the materials of the patent, the gas cavity of the tank is connected via a pressure regulator and an evaporator to a tank with liquid nitrogen. When emptying the tank from petroleum products, nitrogen is fed into the tank, preventing the pressure in it from falling below atmospheric. In the case of increasing pressure in the tank above the pressure setting of the check valve, the latter opens and releases nitrogen into the atmosphere [2].

Недостатками этого способа является необходимость передвижной установки с жидким азотом, высокие экономические затраты.The disadvantages of this method is the need for a mobile unit with liquid nitrogen, high economic costs.

Инертными газовыми смесями являются воздух с пониженной концентрацией кислорода. Содержание кислорода должно быть ниже нижнего предела взрывопожарной опасности. Нижняя концентрационная граница кислорода зависит от вида нефтепродуктов, например, для бензинов - 5,0%-8,5%, для керосина - 9%, для мазутов - на уровне 9% и т.д.Inert gas mixtures are air with a reduced oxygen concentration. The oxygen content must be below the lower fire and explosion hazard limit. The lower concentration limit of oxygen depends on the type of oil products, for example, for gasoline - 5.0% -8.5%, for kerosene - 9%, for fuel oil - at the level of 9%, etc.

Патент №2101055, принятый за прототип, предусматривает подачу в резервуар, инертную газовую смесь. Смесь получают путем пропускания воздуха под давлением через установку, содержащую два попеременно работающих адсорбера, поглощающих кислород, пары воды и углеводороды. Адсорбент - углеводородные молекулярные сита. Режим работы установки выбирают из условия, чтобы содержание кислорода не превышало минимальную взрывоопасную концентрацию.Patent No. 2101055 adopted for the prototype, provides for the supply to the tank, an inert gas mixture. The mixture is produced by passing air under pressure through an installation containing two alternately working adsorber absorbing oxygen, water vapor and hydrocarbons. Adsorbent - hydrocarbon molecular sieves. The mode of operation of the installation is chosen from the condition that the oxygen content does not exceed the minimum explosive concentration.

Подачу инертной газовой смеси осуществляют через газораспределительное устройство обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара с минимальным его смешением с парами углеводородов над нефтепродуктами. [3]The inert gas mixture is fed through a gas distribution device that ensures the uniform movement of gas jets under the roof surface of the tank with minimal mixing with hydrocarbon vapors over oil products. [3]

К недостаткам рассмотренного решения следует отнести сложность конструкции установки, необходимость организации адсорбционных - десорбционных процессов на молекулярных ситах.The disadvantages of the considered solution include the complexity of the installation design, the need for organizing adsorption - desorption processes on molecular sieves.

Техническим результатом предлагаемого решения является проведение всего комплекса технологических этапов работы резервуара с гарантированным обеспечением условий взрывопожарной безопасности, минимальным загрязнением окружающей среды при значительном упрощении ведения этих работ.The technical result of the proposed solution is to carry out the entire complex of technological stages of the operation of the tank with guaranteed maintenance of the conditions of explosion and fire safety, minimal environmental pollution with a significant simplification of the conduct of these works.

Технический результат достигается тем, что в качестве инертной смеси используются охлажденные дымовые газы котельной, работающей на природном газе с концентрацией кислорода, в зависимости от теплотворной способности природного газа, в пределах 1,5-2,1%, с температурой дымовых газов не более 61°С, что обеспечивает взрывопожаробезопасность нефтепродуктов на НПЗ,The technical result is achieved by using chilled flue gases of a boiler house operating on natural gas with an oxygen concentration, depending on the calorific value of natural gas, within 1.5-2.1%, with a flue gas temperature not exceeding 61 ° C, which provides fire and explosion safety of petroleum products at oil refineries,

Сама идея использования дымовых газов в качестве взрывопожарной безопасной среды в емкостях с нефтью известна давно. В середине прошлого века в Куйбышевском индустриальном институте была разработана технология проведения сварочного ремонта нефтеналивных барж без слива нефти, за счет создания инертной среды в зоне ведения работ путем закачки дыма от котлов буксира работающих на угле [4].The idea of using flue gases as an explosion-fire safe environment in tanks with oil has long been known. In the middle of the last century, the Kuibyshev Industrial Institute developed a technology for carrying out welding repair of oil barges without oil drainage, by creating an inert environment in the work area by pumping smoke from the coal tug boilers [4].

В состав продуктов сгорания угля, кроме оксидов углерода и азота, входят зола углей и соединения серы. Газовая среда паров углеводородов над поверхностью нефтепродуктов взаимодействует с жидкостью изменяя ее состав, повышая содержание соединений серы в жидкой фазе.The composition of the products of coal combustion, in addition to oxides of carbon and nitrogen, includes coal ash and sulfur compounds. The gaseous medium of hydrocarbon vapors above the surface of petroleum products interacts with the liquid by changing its composition, increasing the content of sulfur compounds in the liquid phase.

В указанном примере, во время ведения сварочных работ, кратковременное взаимодействие продуктов сгорания угля с большими объемами перевозимой нефти не оказывали влияния на ее качественный состав.In this example, during welding, the short-term interaction of the products of combustion of coal with large volumes of oil transported did not affect its qualitative composition.

В настоящем решении для проведения продолжительных технологических операций и хранении в резервуарах продуктов переработки нефти, состав которых строго регламентирован, особенно по содержанию серы, предлагается использовать только продукты сгорания природных газов из котельных НПЗ, охлажденные до температуры ниже предела вспышки бензинов и других светлых нефтепродуктов.In this solution, it is proposed to use only natural gas combustion products from boiler refineries cooled to temperatures below the flash point of gasoline and other light products for storage of long-term process operations and storage in tanks of refined petroleum products whose composition is strictly regulated.

В составе дымовых газов котельных, при стандартном коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10, концентрация кислорода не превышает 2,0-2,1%, что ниже границ взрывопожарной безопасности всех целевых продуктов НПЗ. Концентрация соединений серы в дыме этих котельных, важный ограничивающий фактор для производимых бензинов, чрезвычайно низок. Следы соединений серы в составе дымовых газов определяются специальными добавками меркаптанов в природном газе для определения возможных его утечек в случаях нарушения герметичности газопроводов. Концентрация оксидов серы в дымовых газах не превышает 0,001%. Таким образом использование дымовых газов котельных, работающих на природном газе, в качестве инертной среды в резервуарах с бензинами не окажет влияния на качество светлых нефтепродуктов по количественному составу содержания серы -бензина, керосина и т.д.In the composition of the flue gases of boiler rooms, with a standard excess air ratio of 1.05-1.10, the oxygen concentration does not exceed 2.0-2.1%, which is lower than the limits of the explosion and fire safety of all target refinery products. The concentration of sulfur compounds in the smoke of these boilers, an important limiting factor for gasoline produced, is extremely low. Traces of sulfur compounds in the flue gas composition are determined by special additives of mercaptans in natural gas to determine its possible leakage in cases of violation of tightness of gas pipelines. The concentration of sulfur oxides in the flue gases does not exceed 0.001%. Thus, the use of flue gases of boiler houses operating on natural gas as an inert medium in gasoline tanks will not affect the quality of light petroleum products in terms of the quantitative composition of sulfur content of gasoline, kerosene, etc.

Котельные НПЗ работают круглогодично, объем дымовых газов превышает потребности объемов необходимой инертной среды для работы резервуаров с светлыми нефтепродуктами в резервуарных парках заводов.Boiler refineries operate year-round, the volume of flue gases exceeds the needs of the volumes of the necessary inert environment for the operation of tanks with light oil products in the tank farms of the plants.

Схема использования дымовых газов в качестве инертной среды в резервуарном парке НПЗ представлена на рис. 1, где:The scheme of using flue gases as an inert medium in the refinery's tank farm is shown in Fig. 1, where:

1 - энергетический котел, 2 - дымосос рекуперативного аппарата, 3 - рекуперативный аппарат воздушного охлаждения, 4 - компрессор, 5 - газгольдер, 6 - резервуар со светлыми нефтепродуктами, оборудованный газораспределительным устройством, обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара, 7 - дымосос трубы предприятия, 8 - дымовая труба1 - power boiler, 2 - recuperative unit exhaust fan, 3 - air-cooled recuperative unit, 4 - compressor, 5 - gasholder, 6 - tank with light oil products, equipped with a gas distributor device, ensuring uniform movement of gas jets under the roof surface of the tank, 7 - exhaust fan pipes of the enterprise, 8 - chimney

Технологический процесс проводится по следующему регламенту.The technological process is carried out according to the following regulations.

Дымовые газы из энергетического котла (1) дымососом (2) направляются в рекуперативный аппарат воздушного охлаждения (3). Охлажденные дымовые газы до температуры менее 61°С (температура вспышки легких углеводородов) компрессором (4) газы направляются в газгольдер (5). Суммарный объем газов в газгольтере должен превышать амплитуды изменения объема нефтепродуктов в резервуаре (6) при технологических операциях отпуска целевого продукта. Дымовые газы направляются в резервуар через газораспределительное устройство, обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара, что обеспечивает его минимальное смешение с парами углеводородов над поверхностью нефтепродуктов. Часть газов дымососом (7) через трубу (8) выбрасывается в атмосферу. Воздух, подаваемый в энергетический котел, предварительно прогревается в рекуперативном аппарате воздушного охлаждения (3).The flue gases from the energy boiler (1) with a smoke exhauster (2) are sent to a recuperative air cooling unit (3). The cooled flue gases to a temperature of less than 61 ° C (flash point of light hydrocarbons) by the compressor (4) gases are sent to the gas tank (5). The total volume of gases in the gas-holder must exceed the amplitudes of changes in the volume of oil products in the tank (6) during the technological operations of dispensing the target product. Flue gases are sent to the reservoir through a gas distribution device, which ensures the uniform movement of gas jets under the roof surface of the reservoir, which ensures its minimal mixing with hydrocarbon vapors above the surface of oil products. Part of the gases by the smoke exhauster (7) through the pipe (8) is released into the atmosphere. The air supplied to the energy boiler is preheated in the recuperative air cooling unit (3).

Снижение температуры дымовых газов до 61°С перед дальнейшей их подачей в резервуар с нефтепродуктами является дополнительным фактором, обеспечивающим его взрывопожаробезопасность. Рекуперация тепла отходящих дымовых газов с применением аппаратов воздушного охлаждения, например, типа Rekuluvo, имеет большое значение в технологических процессах, поскольку тепло, возвращенное в котел в виде подогретого дутьевого воздуха, позволяет сократить потребление топливного природного газа в котле до 30%.Reducing the temperature of the flue gases to 61 ° C before they are further fed into the tank with petroleum products is an additional factor ensuring its fire and explosion safety. Heat recovery from flue gases using air coolers, for example, of the Rekuluvo type, is of great importance in technological processes, since the heat returned to the boiler in the form of heated blast air reduces the fuel consumption of natural gas in the boiler to 30%.

Литература.Literature.

1. Патент РФ 2115608 Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров и гелеобразующая композиция для его осуществления.1. RF patent 2115608 Method of preventing evaporation of oil and petroleum products from tanks and a gel-forming composition for its implementation.

2. Патент РФ 2114052 Система возврата паров в установке заправки горючим.2. RF patent 2114052 System for the return of vapors in the installation of fuel filling.

3. Патент РФ №2101055 Способ предупреждения пожаров и экологической защиты резервуаров с нефтепродуктами.3. RF patent №2101055 A way to prevent fires and environmental protection of tanks with petroleum products.

4. Козлов В,С. Разработка условий безопасной транспортировки бензинов в нефтеналивных судах с применением инертных газов: автореферат дисс. канд. тех. наук. Куйбышев, 1957. 36 с.4. Goats B, C. Development of conditions for the safe transportation of gasoline in oil-loading vessels using inert gases: abstract of thesis. Cand. those. sciences. Kuibyshev, 1957. 36 p.

Claims

A method of reducing the loss of petroleum products from tanks and increasing their explosion and fire safety by supplying an inert mixture to the free volume of the tank with evenly distributed jets parallel to the roof surface of the tank, characterized in that the cooled flue gases of a natural-gas boiler house are used as an inert mixture oxygen concentration, depending on the calorific value of natural gas, in the range of 1.5-2.1%, with a flue gas temperature not exceeding 61 ° C.