СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ПАРОВ И ГАЗОВ КИСЛОГО И ЩЕЛОЧНОГО ХАРАКТЕРА ПОСЛЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ В АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
SYSTEM FOR AUTOMATIC CONTROL AND REGULATION OF INDUSTRIAL AND ENVIRONMENTAL SAFETY OF EMISSIONS OF HARMFUL VAPOURS AND GASES OF ACIDIC AND ALKALINE NATURE AFTER SAFETY VALVES IN EMERGENCY SITUATION

Изобретение относится к области управления промышленной и экологической безопасностью в аварийных ситуациях на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности, сопровождающихся загрязнением почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами.
На предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности эксплуатируются факельные установки, которые предназначены для сжигания образующихся в процессе производства вредных паров и газов. Сжигание сбрасываемых газов на факельных установках позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды токсичными и вредными веществами. В случаях выхода из строя факельной линии и в случаях переполнения газгольдеров газы сбрасываются на «свечу», то есть в атмосферу (см. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник / М.: Химия, 2002. - 608 с.).
Прототипом данного изобретения является система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью резервуаров со светлым пожароопасным продуктом, содержащая устройство для сбора, удаления и конденсации парогазовой фазы, которое выполняется паровым эжектором, соединенным через катушку со смотровым люком аппарата, где в дальнейшем парогазовая фаза и водяной пар подаются в центральную перфорированную трубу емкости, в которой смесь парогазовой фазы и водяного пара конденсируется; сконденсированная углеводородная часть поднимается в верхнюю часть емкости и периодически откачивается на очистные сооружения; вода через регулирующий клапан периодически сбрасывается в канализацию (см. патент на изобретение №2426092).
Недостатком работы системы автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью резервуаров со светлым пожароопасным продуктом является то, что она предназначена только для конденсации и удаления углеводородных паров, которые являются рН-нейтральными. Работа этой системы не решает проблему утилизации вредных паров и газов кислого или щелочного характера.
С целью повышения надежности работы системы и ее эффективности по очистке вредных паров и газов кислого и щелочного характера при сбросе их с предохранительных клапанов в аварийной ситуации в аппарате в системе дополнительно имеется емкость, заполненная водным раствором нейтрализующего вещества, куда после сбора подаются паровым эжектором вредные пары и газы для их нейтрализации и конденсации.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу уменьшения загрязнения окружающей среды выбросами вредных паров и газов кислого или щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийных ситуациях путем их нейтрализации.
Указанная задача решается тем, что система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации, имеющая устройство для конденсации парогазовой фазы, которое содержит паровой эжектор и емкость с центральной перфорированной трубой, согласно изобретению содержит: блок контроля за аварийной ситуацией, содержащий хроматограф и устройство для автоматического отбора пробы газа из приемной трубы, клапан подачи водяного пара в паровой эжектор для забора вредных паров и газов из приемной трубы в устройство для нейтрализации вредных паров и газов, которое выполнено в виде емкости Ду 400 мм с центральной перфорированной трубой Ду 250 мм с отверстиями Ø 2-3 мм, при этом емкость внизу имеет эллиптическое днище и три штуцера: верхний штуцер для воздушника, на конце которого установлен огнепреградитель; средний штуцер для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества в устройство для нейтрализации вредных паров и газов; нижний штуцер для периодического спуска прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан в промежуточную емкость - водогрязеотделитель, где имеется уровнемер, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом; приемная труба в устройстве для сбора вредных паров и газов выполнена из стали марки Х18Н10Т Ду 250 мм, в которую сбрасываются вредные пары и газы со всех предохранительных клапанов аппаратов одного производства; на приемной трубе установлен паровой эжектор, который связан с системой подачи водяного пара и системой контроля над содержанием вредных паров и газов в приемной трубе; емкость перед пуском заполняется водным раствором нейтрализующего вещества - нейтрализатором, в последующем он пополняется по мере необходимости под контролем анализов проб; в случае когда вредными парами являются пары серной кислоты, а вредными газами являются сероводород, серный ангидрид или диоксид серы, то нейтрализующими веществами являются водные растворы щелочей едкого натрия или едкого калия; в случае когда вредными парами является анилин, а вредным газом является аммиак, то нейтрализующими веществами являются водные растворы кислот: серной или соляной; в случае когда вредным газом является монооксид углерода, то нейтрализующими веществами являются водные растворы карбонатов: натрия или калия.
На фигуре изображена система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации, состоящая из следующих устройств:
1. Устройство для сбора вредных паров и газов со всех предохранительных клапанов аппаратов одного производства, состоящее: из приемной трубы 1 Ду 250 мм из стали марки Х18Н10Т, в которую врезаются штуцеры сбросов с предохранительных клапанов всех аппаратов одного производства; парового эжектора 2 для отсоса вредных паров и газов этого производства, который устанавливается на штуцере 3 приемной трубы 1; клапана 4 подачи водяного пара в паровой эжектор 2.
2. Устройство для конденсации и нейтрализации вредных паров и газов, которое состоит из емкости 5 с центральной перфорированной трубой 6 с перфорацией Ø 2-3 мм на высоте 2/3 от низа трубы, в которую подаются паровым эжектором 2 вредные пары и газы.
Для проведения процесса интенсивной конденсации парогазовой фазы диаметр отверстий выбросов предлагается Ø 2-3 мм, так как при больших размерах отверстий отдельные пузырьки сливаются в сплошной поток, что ухудшает процесс тепло- и массобмена конденсации парогазовой фазы; количество отверстий подобрано так, чтобы суммарная их поверхность равнялась площади сечения трубы на входе парогазовой фазы в центральную трубу емкости; выбранная высота 2/3 от низа трубы является оптимальной зоной барботажа.
Емкость 5 выполнена из стальной нержавеющей трубы марки Х18Н10Т Ду 400 мм, внизу труба имеет эллиптическое днище 7 и три штуцера: нижний штуцер 8 для периодического спуска прореагировавшего раствора нейтрализата через регулирующий клапан 9 в водогрязеотделитель 10, где имеется уровнемер 11; второй штуцер 12 расположен в верхней части аппарата для воздушника 13, на конце которого установлен огнепреградитель 14; третий штуцер 15 расположен в средней части аппарата для подачи водного раствора нейтрализующего вещества через вентиль 16 в емкость 5. Имеется система возврата нейтрализата из водогрязеотделителя 10 через вентиль 17 и откачки ее на утилизацию через вентиль 18.
3. Блок контроля за аварийной ситуацией 19, содержащий хроматограф 20 и устройство для автоматического отбора пробы вредных паров и газов из приемной трубы 1 с последующей передачей сигнала на исполнительный механизм клапана 4 подачи водяного пара в эжектор для забора вредных паров и газов из приемной трубы 1 с последующей подачей их в центральную перфорированную трубу 6 емкости 5.
При регулировании системы промышленной и экологической безопасности с включением хроматографа 20 в блок контроля 19 над аварийной ситуацией обеспечивается полный контроль за забором вредных паров и газов из приемной трубы даже при незначительных утечках с предохранительных клапанов и полностью исключается выход вредных паров и газов из приемной трубы без их нейтрализации.
На фигуре показана схема работы системы автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации.
При аварийной ситуации сигнал поступает на блок контроля над аварийной ситуацией 19. Когда вредные пары и газы после предохранительных клапанов поступают в приемную трубу 1, то из блока контроля 19 подается сигнал на механизм открытия клапана 4 подачи водяного пара в паровой эжектор 2. Вредные пары и газы из приемной трубы 1 через штуцер 3 и паровой эжектор 2 отсасываются и направляются в центральную трубу 21 и далее в перфорированную трубу 6 емкости 5, которая заполнена водным раствором нейтрализующего вещества. Вредные пары или газы и водяной пар барботируется через водный раствор нейтрализующего вещества в емкости 5. Далее прореагировавший нейтрализат поступает через регулирующий клапан 9 в промежуточную емкость - водогрязеотделитель 10, с последующей периодической откачкой его на утилизацию. Часть его подается периодически в емкость 5 через вентиль 17. В емкости имеются три штуцера: средний 15 для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества; верхний 12 для воздушника, нижний 8 для спуска прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан 9 в приемную емкость - водогрязеотделитель 10, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом 22.
Возможна также система возврата нейтрализующего вещества после его анализа в емкости 5 через вентиль 17.
В таблице 1 приведены примеры нейтрализации промышленных вредных паров и газов кислого и щелочного характера и нейтрализующие вещества для них.
Во всех предложенных примерах нейтрализации после реакций нейтрализации выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера образуются соли, которые при утилизации их из емкости - водогрязеотделителя 10 могут использоваться в производстве минеральных удобрений или же после их сушки применяться для посыпки автодорог в зимний период года, а также в производстве битумных покрытий.
Использование предложенного изобретения позволяет исключить загазованность территорий технологических установок, рабочих поселков и уменьшить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.
Предложенная система особенно актуальна при природных и техногенных катастрофах, когда происходят нарушения технологического режима при возникновении аварийных ситуаций.