СИСТЕМА УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ НАЛИВЕ-СЛИВЕ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРНАХ
SYSTEM FOR THE CATCHING OF OIL AND OIL PRODUCTS VAPORS DURING FILLING-DRAIN AND TRANSPORTATION IN RAILWAY TANKS

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к установкам улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов при сливо-наливных операциях и транспортировании.
Известна установка улавливания паров нефтепродуктов, содержащая резервуар с приемным трубопроводом, холодильный блок, абсорберы первой и второй ступеней абсорбции с орошающими трубопроводами, соединяющими верхние части абсорберов с холодильным блоком, приемный газопровод, соединяющий паровую зону резервуара с нижней частью абсорбера первой ступени, насос, установленный между нижней зоной резервуара и холодильным блоком, после насоса установлен стабилизатор абсорбента, патрубок отвода легких фракций которого соединен с нижней частью абсорбера первой ступени, а патрубок отвода жидкости соединен с холодильным блоком, абсорберы первой и второй ступени соединены между собой трубопроводом, а орошающий трубопровод абсорбера первой ступени соединен трубной перемычкой с приемным газопроводом, причем отношение диаметров трубной перемычки и орошающего трубопровода абсорбера первой ступени взято равным 1:3 (патент РФ №2106903 С1, дата приоритета 20.04.1993, дата публикации 20.03.1998, авторы Гафаров Н.Н. и др., RU).
Недостатком известной установки является сложность конструкции, обусловленная применением технологии абсорбирования.
В качестве прототипа принята установка для улавливания паров нефти и нефтепродуктов, содержащая холодильный блок, трубопровод, соединенный с паровой зоной резервуара и с холодильным блоком, насос, запорную арматуру и соединительные трубопроводы. Холодильный блок выполнен в виде блока конденсации паровоздушной смеси, соединенного с холодильной установкой, содержащего цилиндрический корпус с наружной теплоизоляцией, в котором коаксиально установлены одна или группа полых перегородок в виде втулок, на наружной поверхности каждой из которых намотан по спирали трубопровод хладагента с шахматным расположением шага, обеспечивающим вращение паровоздушного потока, создание центробежных сил и оптимальный контакт паров с холодной поверхностью, концы трубопровода хладагента жестко закреплены в нижней части корпуса с входным и выходным штуцерами хладагента, соединенными с холодильной установкой, а в центре нижней части корпуса установлен штуцер слива конденсата паровоздушной смеси, соединенный трубопроводом с емкостью для сбора конденсата, снабженной в нижней части водосборником с вентилем для слива, к емкости для сбора конденсата присоединен трубопровод с вентилем, связывающий указанную емкость с насосной установкой резервуара, верхняя часть корпуса герметично закрыта крышкой, в которой герметично установлены штуцер подвода паровоздушной смеси с резервуара слива и штуцер отвода очищенного воздуха к сливному резервуару, при этом в корпусе холодильного блока также установлены датчики давления и температуры, связанные с блоком контрольно-измерительных приборов и автоматики управления холодильной установкой (патент РФ №2496559 С1, дата приоритета 10.08.2012, дата публикации 27.10.2013, авторы Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является ограниченное применение из-за невозможного улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе в железнодорожные цистерны, транспортировании и сливе в резервуары нефтебаз в виду отсутствия специальных герметичных устройств на железнодорожных цистернах и резервуарах нефтебаз.
Технической проблемой является создание системы улавливания паров нефти и нефтепродуктов как при их наливе-сливе с использованием системы трубопроводов резервуара нефтебазы, так и при транспортировке в железнодорожных цистернах с возможностью компенсации давления паров при изменении температурных условий транспортирования и колебаний нефтепродуктов за счет конденсации паров нефтепродукта и вывода в атмосферу очищенного от паров нефти воздуха.
Для решения технической проблемы предложена система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах, характеризующаяся тем, что содержит устройство конденсации паров нефтепродуктов, связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов с возможностью их соединения с резервуаром нефтебазы для налива-слива нефтепродуктов. При этом система снабжена установленным на крышке горловины каждой цистерны узлом герметизации наливной трубы, содержащим патрубки отвода паров нефти и нефтепродукта, которые соединены с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов, которое установлено в отдельном вагоне, расположенном или в середине железнодорожного состава, или в одном из его концов, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов.
Согласно изобретению, узел герметизации наливной трубы содержит полый корпус, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке горловины цистерны, верхняя часть корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для свободной установки наливной трубы, снабженной ограничительной втулкой, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения в торце корпуса и прижимной гайки, установленной на ограничительной втулке и на резьбовом соединении с корпусом, при этом корпус выполнен с двумя диаметрально расположенными отверстиями, в которых герметично установлены патрубки отвода паровоздушной смеси, выполненные с возможностью их соединения с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, а также с возможностью установки заглушек в крайних патрубках состава при наливе и транспортировке, или соединении их с трубопроводом резервуара нефтебазы, подключаемым сверху к воздушному пространству резервуара при сливе нефтепродуктов.
Согласно изобретению, устройство конденсации паров нефтепродуктов содержит коаксиально установленные наружную и внутреннюю трубы с зазором между ними, верхний торец внутренней трубы снабжен штуцером для выхода очищенного от паров нефтепродукта воздуха, а нижний торец открыт, в зазоре между трубами расположен намотанный на поверхность внутренней трубы по спирали с постоянным шагом трубопровод хладагента, причем его начало и конец жестко закреплены на внутренней трубе, на верхнем конце внутренней трубы герметично установлен расширитель, выполненный с отверстиями, в одном из которых герметично установлен патрубок подвода паровоздушной смеси из цистерн, в другом отверстии герметично установлен выход трубопровода хладагента, нижняя часть расширителя герметично соединена с верхним торцом наружной трубы, контактирующей внутренней поверхностью с трубопроводом хладагента, а нижний торец наружной трубы герметично соединен со штуцером отвода конденсата, снабженным отверстием, в котором герметично установлен трубопровод подвода хладагента.
Согласно изобретению, в вагоне, расположенном в середине железнодорожного состава, установлены два устройства конденсации паров нефтепродуктов.
На фиг. 1 схематично изображена конструкция узла герметизации наливной трубы; на фиг. 2 схематично изображена конструкция устройства конденсации паров нефтепродуктов; на фиг. 3 представлена технологическая схема налива нефти и нефтепродуктов в железнодорожные цистерны; на фиг. 4 - схема работы системы при транспортировании; на фиг. 5 представлена технологическая схема слива нефти и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
Заявляемая система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах включает узел герметизации наливной трубы на крышке горловины железнодорожной цистерны (фиг. 1), устройство конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 2), связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов для соединения с резервуаром нефтебазы при наливе-сливе (фиг. 3, фиг. 5).
Узел герметизации (фиг. 1) наливной трубы содержит полый корпус 1, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке 2 горловины цистерны. Верхняя часть полого корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для установки наливной трубы 3, снабженной ограничительной втулкой 4, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения 5 в торце корпуса 1 и прижимной гайки 6, установленной на ограничительной втулке 4 с резьбовым соединением с корпусом 1. При этом полый корпус 1 выполнен с двумя диаметрально расположенными отверстиями, в которых герметично установлены патрубки 7 и 8 отвода паровоздушной смеси, предназначенные для соединения с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов.
Устройство конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 2) содержит коаксиально установленные наружную 9 и внутреннюю 10 трубы с зазором между ними. Верхний торец внутренней трубы 10 снабжен штуцером 11 для выхода очищенного от паров нефтепродукта воздуха, а нижний торец открыт.В зазоре между трубами 9, 10 расположен намотанный на поверхность внутренней трубы по спирали с постоянным шагом трубопровод хладагента 12, причем его начало и конец жестко закреплены на внутренней трубе 10 и соединены с холодильной установкой (условно не показано). На верхнем конце внутренней трубы 10 герметично установлен расширитель 13, выполненный с отверстиями, в одном из которых герметично установлен патрубок 14 подвода паровоздушной смеси из цистерн, в другом отверстии герметично установлен выход трубопровода хладагента 12. Нижняя часть расширителя 13 герметично соединена с верхним торцом наружной трубы 9, контактирующей внутренней поверхностью с трубопроводом хладагента 12. Нижний торец наружной трубы герметично соединен со штуцером 15 отвода конденсата в накопительную емкость (условно не показано), снабженным отверстием, в котором герметично установлен трубопровод 12 подвода хладагента. Устройство конденсации паров нефтепродуктов установлено в отдельном вагоне 16, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов. Вагон 16 может быть расположен в середине железнодорожного состава или в одном из его концов. При этом в среднем вагоне 16 могут быть установлены два устройства конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 3).
При наливе нефтепродукта в цистерну паровоздушная смесь под давлением через патрубок 7 или 8 узла герметизации наливной трубы 3 (фиг. 1) поступает через патрубок 14 в расширитель 13 устройства конденсации паров нефтепродукта (фиг. 2) и движется по образованным полостям между трубопроводом хладагента 12 и внутренней поверхностью наружной трубы 9 по винтовой поверхности, увеличивающей время контакта паровоздушной смеси и конденсацию нефтепродукта, при этом конденсат поступает в накопительную емкость, а очищенный воздух может направляться либо в атмосферу, либо через трубопровод 17 в резервуар (Р) нефтебазы 18, из которого производится налив железнодорожных цистерн.
Система улавливания паров нефтепродукта предусматривает реализацию трех технологий: первая- улавливание паров нефтепродуктов при наливе их в железнодорожные цистерны (фиг. 3), вторая - при транспортировании (фиг. 4), третья -при сливе нефтепродуктов из цистерн в резервуар нефтебазы (фиг. 5).
Технология улавливания паров нефтепродуктов при наливе в железнодорожные цистерны (фиг. 3) заключается в следующем. Перед наливом нефтепродукта необходимо проверить герметичность заглушек на крайних патрубках 7 или 8 отвода паров (фиг 1, фиг. 3), снять заглушки с устройств герметизации наливной трубы (условно не показано), установить наливную трубу 3 в узел герметизации (фиг. 1) и закрепить ее с помощью гайки 6 на корпусе 1, штуцер 11 (фиг. 2) выхода очищенного от нефтепродукта воздуха соединить с помощью трубопровода 17 с резервуаром нефтебазы 18 (фиг. 3), включить насос (Н) 19 и по трубопроводу 20, соединенному с наливной трубой 3 заполнить железнодорожные цистерны. При заполнении железнодорожной цистерны в ней повышается давление, в результате чего паровоздушная смесь по гибким шлангам 21 и патрубкам отвода 7, 8 поступает в устройство конденсации (фиг. 2), расположенное в вагоне 16. Конденсат стекает по поверхностям трубопровода хладагента 12 в накопительную емкость (не показано), а очищенный воздух через трубопровод 17 поступает в резервуар 18 нефтебазы (фиг. 3).
Описанная технологическая схема применяется при транспортировании нефтепродуктов. В этом случае при изменении температурных условий транспортирования и колебаний нефтепродуктов в железнодорожной цистерне также изменяется давление в ней, избыток которого компенсируется за счет конденсации паров нефтепродукта, прошедших через гибкие шланги 21 в устройство конденсации (фиг. 2). В этой схеме в узлах герметизации наливной трубы применяются заглушки, устанавливаемые на корпус 1 (условно не показано), а очищенный от паров нефтепродукта воздух через штуцер 11 выводится в атмосферу. Технологическая схема представлена на фиг. 4.
Технология улавливания паров нефтепродуктов при их сливе из железнодорожных цистерн в резервуар нефтебазы заключается в следующем. Перед сливом нефтепродуктов необходимо устройства слива нефтебазы подсоединить к устройствам слива цистерн. При этом воздушное пространство резервуара нефтебазы 22 с помощью трубопроводов 23 нужно соединить с крайними патрубками 7 или 8 отвода паровоздушной смеси. При сливе нефтепродуктов из железнодорожных цистерн увеличивается давление паровоздушной смеси в резервуаре нефтебазы 22, что обеспечивает ее течение через трубопровод 23, патрубки 7 или 8 и гибкие шланги 21 в железнодорожные цистерны, а избыток паровоздушной смеси поступает в устройство конденсации в вагоне 16 (фиг. 5).
Применение системы улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах позволяет исключить попадание атмосферных загрязнений и влаги в железнодорожные цистерны, сохранить качество нефтепродуктов, увеличить сроки зачистки цистерн и резервуаров, сократить потери нефтепродуктов и защитить окружающую среду от вредных выбросов.