НАЗЕМНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ РЕЗЕРВУАР С ДВОЙНЫМ ДНОМ, ОБОРУДОВАННЫЙ УСТАНОВКОЙ УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СМЕСЬЮ

Полезная модель относится к устройствам для приема, хранения и выдачи нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения.
Полезная модель наиболее применима при приеме, и хранении бензинов различных марок на терминалах и нефтебазах, оборудованных наземными вертикальными стальными резервуарами большой вместимости (РВС).
Загрязнение воздушного бассейна на нефтебазах и терминалах происходит при выделении паров нефтепродуктов в процессе «больших» и «малых» дыханий резервуаров, неправильной установке дыхательной аппаратуры и другим причинам. Потери от «больших» дыханий обусловлены вытеснением паро-воздушной смеси из резервуара при приеме нефтепродукта. При этом объем газового пространства уменьшается, что вызывает срабатывание дыхательного клапана. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего в газовом пространстве резервуара. Температура нефтепродуктов, хранящихся в наземных резервуарах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в наземных РВС нагреваются до 30 градусов Цельсия и более. Температура начала кипения бензинов составляет 35 градусов Цельсия [1]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.
Характерными особенностями в работе нефтебаз являются периодическая выдача нефтепродуктов в автоцистерны, получение горючего из железнодорожных цистерн и трубопроводного транспорта, а также длительные сроки хранения горючего в резервуарах. Это означает существенные потери от испарения в результате «малых» дыханий, а также периодические потери от «больших» дыханий. Выбросы углеводородов в атмосферу при испарении нефтепродуктов из резервуаров очень велики. Это не только приводит к потерям топлив и загрязнению атмосферы, но и отрицательно сказывается на здоровье населения.
Борьба с потерями горючего от испарения становится важной экологической и экономической задачей.
Известен вертикальный цилиндрический стальной резервуар для светлых нефтепродуктов [2]. Данный резервуар имеет днище, стенку и стационарную крышу. Для приема и выдачи нефтепродуктов у резервуаров данного типа имеются приемо-раздаточные патрубки. С внешней стороны к ним присоединяются задвижки. С целью обеспечения «малых» и «больших» дыханий резервуара имеется дыхательный клапан. На крыше резервуара устанавливается замерной люк, который служит для замера уровня и отбора проб горючего.
Также на резервуаре имеются приборы контроля и сигнализации (уровнемеры, пробоотборники, сигнализаторы уровня, противопожарные приборы) и другое оборудование (люк-лаз, вентиляционные патрубки, предохранительные клапаны).
Недостатками данного резервуара при приеме, хранении и выдаче нефтепродуктов являются:
1. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродуктов на нефтебазах особенно при «малых» и «больших» дыханиях резервуаров;
2. Высокий уровень загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов;
3. Большие потери нефтепродуктов от испарения;
4. Отсутствие устройства предотвращающего утечки горючего из днища резервуаров.
Также известна установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров [3].
В данной установке дыхательные клапаны резервуаров оборудуются общей газовой линией с обратными клапанами и запорной арматурой для отвода паров нефтепродуктов при «малых» и «больших» дыханиях, которая соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным стальным резервуаром с двойными стенками Р-5. При этом резервуар вместимостью 5000 литров заполняется низкооктановым компонентом, оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и приемником паров нефтепродуктов с двумя перегородками, имеющими ячейки различного диаметра. К нижней части резервуаров с нефтепродуктами привариваются трубопроводные коммуникации для слива воды, оборудованные задвижками и смотровыми устройствами. Трубопроводные коммуникации сводятся в общую линию, которая соединяется с двойными стенками резервуара для улавливания паров.
Установка работает следующим образом. С повышением температуры в резервуарах, высокооктановые нефтепродукты начинают испаряться. Пары бензинов поднимают тарелку тарельчатого клапана и поступают в общую газовую линию. В данной линии под давлением паров открывается обратный клапан, и при открытой задвижке пары поступают в устройство для приема паров нефтепродуктов, оборудованное двумя перегородками с отверстиями различного диаметра. Пары последовательно проходят перегородки с отверстиями большего и меньшего диаметра и поступают в резервуар для улавливания, в межстенное пространство которого с целью охлаждения заливается вода.
При этом газообразные углеводороды в результате понижения температуры ниже 35 градусов и дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым компонентом.
При осуществлении «больших» дыханий, связанных с приемом нефтепродуктов пары бензинов аналогичным образом поступают в резервуар для улавливания. При этом газообразные углеводороды в результате дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.
В процессе движения паров по газовой линии обратный клапан препятствует их попаданию в соседние резервуары.
В зимнее время в связи с низкой температурой вода из межстенного пространства резервуара для улавливания удаляется.
Недостатками указанной установки являются:
1. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродукта при «больших» дыханиях.
2. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов при прохождении в трубопроводе до приемного устройства.
3. Малая длина охлаждающего трубопровода.
4. Отсутствие устройства предотвращающего утечки горючего из днища резервуаров.
Наиболее близким к указанной проблеме является наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов [4].
В данном резервуаре дыхательный клапан оборудуется трубопроводом с задвижкой для отвода паров нефтепродуктов при «малых» и «больших» дыханиях, который соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным резервуаром Р-5. При этом трубопровод под землей находится в трубопроводе-холодильнике большего диаметра, оборудованным задвижками и заполненным водой (охлаждающей жидкостью в зимнее время). Резервуар Р-5 заполняется низкооктановым компонентом, оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и приемником паров нефтепродуктов.
Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень горючего начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С целью улавливания паров при «больших» дыханиях открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по трубопроводу пары поступают в резервуар с низкооктановым компонентом, оборудованным приемным устройством. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков двумя перегородками с дырками различного диаметра, поглощается низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.
При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур, с повышением давления, также открывается дыхательный клапан и пары нефтепродуктов по трубопроводу через приемное устройство с перегородками, поступают в резервуар с низкооктановым компонентом.
При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в подземном участке трубопровода, находящегося в трубопроводе холодильнике.
Недостатками указанного резервуара с установкой улавливания паров являются:
1. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродукта при «больших» дыханиях;
2. Отсутствие теплообменника с перекачивающейся охлаждающей жидкостью;
3. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов при прохождении в трубопроводе до приемного устройства;
4. Отсутствие значительного снижения температуры охлаждающей жидкости по сравнению с температурой земной поверхности, что не позволяет пары нефтепродуктов полностью перевести в жидкое агрегатное состояние
Предполагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности улавливания паров нефтепродуктов, хранящихся в наземных вертикальных резервуарах, когда испарения происходят в основном в связи с изменением температуры («малые» дыхания), а также в связи с приемом горючего («большие» дыхания). «Большие» дыхания происходят с определенной периодичностью, связанной с приемом горюче-смазочных материалов.
Решение указанной задачи достигается тем, что на корпус дыхательного клапана резервуара устанавливается паропровод с запорной арматурой, соединенный с заглубленным резервуаром, который оснащается приемным устройством для паров горючего и фильтром поглотителем, при этом паропровод под землей проходит систему охлаждения, включающую теплообменник змеевикового типа, трубопровод с задвижками, насос и емкость с охлаждающей смесью, необходимо отметить, что охлаждающая смесь снижает температуру в теплообменнике на 7-9 градусов Цельсия ниже температуры земной поверхности.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как значительно повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов в наземных резервуарах при хранении и приеме горючего, а также улучшается экологическая обстановка в районах расположения нефтебаз.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3), на которых изображены: разрезы резервуара с установкой улавливания паров, дыхательного клапана с дополнительным паропроводом, а также теплообменника с системой охлаждения.
На предлагаемый резервуар 1, имеющий приемный и раздаточный патрубки 2, трубопровод для приема и выдачи нефтепродуктов 3, задвижки 4, световой и замерной люки 5, 6, вентиляционный патрубок 7, дыхательный клапан повышенного давления 8, люк-лаз 9, дыхательный клапан рабочего давления 10, оборудуется дополнительный паропровод 11 с обратным клапаном 12 и задвижкой 13, который соединяется с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром 14. Резервуар оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем 15 и устройством для приема паров нефтепродуктов 16, которое имеет две перегородки с дырками различного диаметра 17, 18 для дробления пузырьков пара. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом 19.
Дополнительный паропровод под земной поверхностью 20 проходит теплообменник змеевикового типа 21 с охлаждающей смесью 22, представляющей 15% водный раствор карбоната натрия. Данная охлаждающая смесь экономически целесообразна, так как обладает малой стоимостью и высокой эффективностью, что позволяет снизить температуру в теплообменнике до 7-9 градусов Цельсия относительно температуры земной поверхности. Это является достаточным для перевода паров бензина в жидкое состояние.
Охлаждающая смесь из емкости 23 подается в теплообменник по трубопроводу охлаждающей системы 24, оборудованному задвижками 25 с помощью насоса 26. Вода в емкость для охлаждающей смеси подается из пожарного трубопровода 27. Теплообменник оснащается коленами 28 и сливным краном 29 для слива охлаждающей смеси. Охлаждающая система с теплообменником, насосом и емкостью находится под землей в технологическом колодце 30.
Вертикальный стальной резервуар монтируется двойным дном 31 с перегородками жесткости 32. Пространство между днищами оборудуется устройством 33 с задвижкой 34 для проверки уровня загазованности нефтепродуктами.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт поступает в резервуар 1. При этом уровень горючего 35 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 36 уменьшаться. В резервуаре создается избыточное давление паров. С целью улавливания паров при «больших» дыханиях открывается дыхательный клапан 10, обратный клапан 12 и по паропроводу 11, соединенному с дополнительным резервуаром 14, оборудованным приемным устройством 16 пары поступают в теплообменник 21 с перекачиваемой охлаждающей смесью 22, которая подается из емкости 23 по трубопроводу охлаждающей системы 24 с помощью насоса 26. Охлаждающая смесь создает температуру в теплообменнике на 7-9 градусов Цельсия ниже температуры земной поверхности.
При этом основная часть газообразных углеводородов в результате охлаждения в теплообменнике переходит в жидкое состояние, а пары, не перешедшие в жидкость, расслаиваются двумя перегородками с дырками различного диаметра 17, 18 и поглощаются низкооктановым нефтепродуктом 19. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем 15. После окончания приема нефтепродуктов в резервуар насос охлаждающей системы выключается.
При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур, с повышением давления парового пространства резервуара, также открывается дыхательный клапан 10 и пары нефтепродуктов по паропроводу 11 через приемное устройство 16 с перегородками 17, 18 поступают в резервуар 14 с низкооктановым компонентом 19. Насос охлаждающей системы при указанных дыханиях целесообразно включать при температурах свыше 30 градусов Цельсия.
В период «малых» дыханий пары превращаются в жидкость за счет охлаждения в теплообменнике.
В случае утечки горючего через днище резервуара, нефтепродукт останется в резервуаре за счет второго днища 31. Контроль загазованности пространства между днищами осуществляется с помощью устройства 33, оборудованного задвижкой 34.
Литература
1. А.С.Сафонов и др. Автомобильные топлива. Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. СПб.: НПИКЦ, 2002.
2. B.C.Яковлев. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды - М.: Химия, 1987.
3. К.Р.Кундротас, Ю.А.Матвеев и др. Патент на полезную модель №84253. Установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров.
4. Ю.А.Матвеев, С.М.Аноприенко. Патент на полезную модель №101023. Наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов.
5. В.Г.Коваленко. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. М.: ЛитНефтеГаз, 2004.