РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ЛЕГКОИСПАРЯЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и хранению легкоиспаряющейся жидкости, предпочтительно нефти, конденсата и нефтепродуктов в резервуаре, и может быть использована при хранении легкоиспаряющейся жидкости в резервуарах и расходных емкостях далеко расположенных друг от друга. Наиболее целесообразно ее применение на технологических резервуарах, где потери выше.
В процессе технологических операций (залива нефти в РВС - резервуар вертикальный стальной), а также под влиянием суточного изменения температуры окружающей среды через дыхательную арматуру происходит выброс газовой фазы, насыщенной парами легких углеводородов (пентан, гексан, гептан и их изомеры), что приводит к потерям нефти и нефтепродуктов. Потери нефтепродуктов от испарения при транспортировке и хранении составляют 0,5-1,2% от объема добываемой нефти, причем наиболее ценных легких фракций.
Более 75% этих потерь приходится на испарение нефтепродуктов из резервуаров и транспортных емкостей при больших и малых дыханиях (Блинов И.Г. и др. Перспективные методы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах. Обзор: информационная серия-Транспорт и хранение нефтепродуктов. ЦНИИТЭХИМ, 1990, №5, с.1-51). Температура нефти (нефтепродуктов) в РВС составляет, как правило +10°С (вход УПН) до 40-45°С (при подготовке нефти), для исключения
замораживания в трубопроводах и РВС в холодное время года используются подогреватели разного типа.
Известен резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей, включающий корпус с крышей, на которой установлен дыхательный клапан (Ткачев О.А. и др. Сокращение потерь нефти при транспорте и хранении. М.: Недра, 1988. - с.107-108).
4
Недостатком этого типа резервуара является то, что данная конструкция не обеспечивает существенного уменьшения потерь нефти и нефтепродуктов при больших и малых дыханиях, т.к. дыхательный клапан срабатывает уже при низком давлении (2,7·10 Па) и не улавливает пары углеводородов.
Известен резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей, включающий корпус с крышей, на которой установлено устройство для сокращения потерь жидкостей при испарении, содержащее закрепленные на патрубке дыхательного клапана держатель и диск, при этом диск, выполненный из закрепленного на планках газонепроницаемого эластичного материала и имеет диаметр не менее 0,1 диаметра корпуса резервуара, планки закреплены на осях в нижней части держателя, при этом последний оснащен упорным элементом для ограничения поворота планок, установленным с возможностью осевого перемещения (авт. свид. СССР №1178662, кл. В 65 Д 90/38, 1985). Этот вариант выбран в качестве прототипа.
Недостатком резервуара этого типа является низкая эффективность устройства для сокращения потерь легкоиспаряющихся жидкостей, т.к. пары
нефти, обходя диск, при открытии дыхательного клапана, попадают в атмосферу. Диск создает помехи перемешиванию газовой фазы по высоте РВС, в итоге через дыхательный клапан в атмосферу сбрасывается ненасыщенный парами углеводородный газ.
Поставлена задача: уменьшить потери легкоиспаряющейся жидкости, хранящейся в резервуаре.
Технический результат - уменьшение потерь нефти от испарения за счет применения дополнительного устройства - трубного конденсатора.
Указанный технический результат достигается тем, что резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей, включающий корпус с крышей, на которой снаружи установлено устройство для сокращения потерь жидкостей при испарении, дыхательный клапан, патрубок дыхательного клапана, устройство для сокращения потерь жидкостей при испарении дополнительно снабжено трубным конденсатором жидкости (паров нефти, конденсата и нефтепродуктов), который установлен между дыхательным клапаном и патрубком дыхательного клапана наклонно с возможностью стекания конденсата в резервуар, под трубным конденсатором установлен поддон, причем трубы конденсатора выполнены из материала с высокой теплопроводностью (металла), а в летнее время трубы конденсатора обернуты гидрофильным материалом, контактирующим с водой в поддоне. В зимнее время вода и гидрофильный материал не требуются. Высота смачивания гидрофильного материала водой за счет поверхностного
натяжения составляет 0,6-0,9 м, что достаточно для смачивания водой всей поверхности труб.
Сущность данного технического предложения заключается в том, что в результате установки между дыхательным клапаном и патрубком дыхательного клапана наклонно трубного конденсатора из высокотеплопроводного материала (преимущественно металла), выходящие из РВС пары нефти и нефтепродуктов конденсируются за счет разности температур между РВС и окружающей средой и самотеком стекают обратно в резервуар.
Внутри труб конденсатора установлена спиральная вставка, выполненная из коалесцирующего материала, необходимая для интенсификации теплообмена и улавливания микрокапельной взвеси. Потери от испарения уменьшаются также за счет применения такой вставки, т.к. улучшается контакт паров нефти со стенками труб, повышается коэффициент теплоотдачи и сконденсированная капельная нефть на поверхности спиральной вставки коалесцирует и сливается обратно в РВС. В качестве коаслесцирующего материала применяют полиэтилен или другой нефтестойкий полимер.
Трубы конденсатора установлены параллельно друг другу и наклонно (под острым углом 4-8°) к горизонтальной поверхности, с возможностью слива конденсата самотеком в резервуар и выполнены из коррозионностойкого оцинкованного стального или алюминиевого листа, иди тонкого стального листа с антикоррозионным покрытием поверхности
лакокрасочными материалами. Количество труб в конденсаторе может быть от двух и более в зависимости от емкости РВС и частоты перекачки (оборачиваемости РВС).
В качестве гидрофильного материала используют тонкий рыхлый войлок или грубую хлопчатобумажную ткань.
Использование гидрофильного материала увеличивает конденсацию паров на внутренней поверхности труб, т.к. испарение воды под действием солнца и ветра приводит к понижению температуры гидрофильного материала и, соответственно, труб конденсатора на 4-6°С, в итоге разность температур паров нефти и труб конденсатора составляет от 6-8°С летом до 45°С в зимнее время. Потери от испарения уменьшаются также за счет применения спиральной вставки из коалесцирующего материала, т.к. улучшается контакт паров нефти со стенками труб, повышается коэффициент теплоотдачи и сконденсированная капельная нефть на поверхности спиральной вставки коалесцирует и сливается обратно в РВС.
На чертеже приведен резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей.
Резервуар включает корпус 1 с крышей 2, на которой установлен трубный конденсатор паров нефти и нефтепродуктов 3, размещенный между дыхательным клапаном 4 и патрубком дыхательного клапана 5. Трубный конденсатор 3 содержит трубы 6, установленные параллельно друг к другу и под острым углом 6° к горизонтальной поверхности с возможностью обеспечения слива конденсата самотеком внутрь корпуса 1 через камеру входа 7 и - выхода 8. Дыхательный клапан 4 соединен с камерой выхода 8
при помощи патрубка 9, а патрубок дыхательного клапана 5 с камерой входа 7 - при помощи патрубка 10. Поддон 11 трубного конденсатора 3 установлен под трубами 6, которые летом обернуты гидрофильным материалом 12, например, войлоком, контактирующим с водой (на чертеже не показано) поддона 11. Трубы 6, камеры входа и выхода 7 и 8, патрубки 9 и 10 изготовлены из коррозионностойкого оцинкованного стального или алюминиевого листа или тонкого стального листа с антикоррозионным покрытием поверхности лакокрасочными материалами. Трубный конденсатор 3 и дыхательный клапан 4 устанавливают в заданном положении при помощи регулируемой опоры 13. Внутри труб 6 установлена спиральная вставка 14, изготовленная из листового полимерного материала.
5
4
В качестве труб для конденсатора 3 могут быть использованы, например, спиральные трубы из оцинкованной стали с толщиной стенок 0,4-1,2 мм. Такие трубы выдерживают давление до 6·10 Па (максимально допустимое давление в резервуарах 2,7·10 Па).
Резервуар работает следующим образом. При увеличении уровня жидкости в резервуаре давление увеличивается и дыхательный клапан 4 открывается. Поток паров нефти или нефтепродуктов из резервуара поступает через патрубки 5 и 10 в трубы 6 конденсатора 3. Благодаря спиральной вставке 14, основная масса паров нефти перемешивается (турбулизируется) и соприкасается со стенками труб 6, температура которых, даже летом, ниже температуры окружающей среды и существенно ниже температуры паров нефти внутри РВС. В результате охлаждения
происходит конденсация паров на внутренней поверхности труб 6 и отекание (из-за наклона их к горизонтальной поверхности) конденсата в резервуар. Из-за испарения воды с гидрофильного материала, обернутого на поверхности труб 6 и контактирующего с водой в поддоне 111, поверхность труб 6 летом дополнительно охлаждается на 4-6°С по сравнению с температурой окружающей среды, что дает дополнительный эффект по улавливанию.
В холодный период года (7-8 мес./год) гидрофильный материал и воду убирают из поддона 11, т.к. увеличивается разность температур и высокая степень улавливания паров нефти обеспечивается за счет низкой температуры окружающей среды.
2
2
При выборе площади конденсации труб следует исходить из того, что для полной ликвидации потерь от испарения площадь конденсации должна быть не менее 0, 0646 м на 1 м площади зеркала испарения (Голомянов А.И. Процесс испарения бензина в замкнутом объеме и конденсация его паров на горизонтальной трубе. Новосибирск, 1985, с.195). При этом
2
-5
2
2
3
массовый расход продуктов испарения с 1 м зеркала испарения составляет 2·10 кг/м·с. Так, например, для РВС-3000 диаметр резервуара равен 19 м, площадь поверхности испарения равна S=283,4 м.
к
2
Суммарная площадь конденсации равна S=0,0646·283,4=18,3 м.
k
Для двухтрубного конденсатора площадь одной трубы должна быть 9,15 м. Так как максимальный диаметр трубы D ограничивается высотой подъема охлаждающей жидкости (0,6-0,8 м), то длина трубы Д определяется из выражения: S/2+3,14·L·D или L=9,15/3,14·0,5=5,83 м.
Известно, что потери нефти из технологических резервуаров (РВС-3000) при отсутствии системы улавливания легких фракций (УЛФ) составляют 150-200 т/год. Но УЛФ с холодильной установкой, трубной разводкой, дренажной и перекачивающей систем, стоит дорого, и его целесообразно применять только в больших резервуарных тарах даже с учетом его высокой эффективности (90-95%).
Применение предложенного трубного конденсатора на таком резервуаре позволит уменьшить потери на 70-80%, т.е. на 100-160 т/год.
Таким образом, оснащение резервуара дополнительным трубным конденсатором паров нефти и нефтепродуктов существенно уменьшит потери от испарения. Дополнительными преимуществами полезной модели являются:
- практически полное отсутствие эксплуатационных расходов;
- улучшение экологической обстановки в районе промысла;
- снижение пожароопасности в зоне РВС.