СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПАРОВ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУХ РАЗЛИЧНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ИХ СМЕСИ С ВОЗДУХОМ И УСТРОЙСТВО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПРОДУКТОВ
METHOD FOR EXTRACTING VAPOURS OF AT LEAST TWO DIFFERENT HYDROCARBON PRODUCTS FROM THEIR MIXTURE WITH AIR AND HYDROCARBON PRODUCT RECOVERY UNIT

Изобретение относится к способу извлечения паров, по меньшей мере, двух различных углеводородных продуктов из их смеси с воздухом. Далее изобретение относится к устройству извлечения углеводородных продуктов, состоящему из
первой адсорбционной колонки, при этом первая адсорбционная колонка включает в себя, по меньшей мере, впускной и выпускной клапаны, а также резервуар, содержащий адсорбционное вещество, и
первой абсорбционной колонки, при этом первая адсорбционная колонка подключается к первой абсорбционной колонке.
Углеводородные продукты, такие как топливо в виде бензина, дизельного топлива или керосина играют большую роль для современной промышленности. Во время производства, транспортировки, хранения и, особенно, во время наполнения в накопители углеводородных продуктов существует вероятность формирования смеси пара углеводородного продукта с воздухом. Это может вызвать с одной стороны, экономические трудности в связи с потерями данных углеводородных продуктов. С другой стороны, выброс смеси пара нефтепродукта с воздухом в окружающую среду может привести к серьезному ее загрязнению. В связи с этим, извлечение пара углеводородного продукта из такой смеси является важной задачей.
Известны способы извлечения пара углеводородного продукта из смеси пара с воздухом. Известное устройство извлечения углеводородных продуктов 1 указано на фиг. 1. Принцип его действия основан на адсорбции паров в адсорбционных колонках 2, 3, последующей десорбции при помощи, по меньшей мере, одного вакуумного насоса 6, в показанном на рисунке варианте осуществления используется два вакуумных насоса 6, а также окончательном поглощении в абсорбционной колонке 7 при помощи циркулирующего абсорбента 17. Трубопроводы подвода и отвода 4, 5 адсорбционной колонки 2, 3 оборудованы клапанами, используемыми для осуществления контроля над процессом поглощения, при этом адсорбционные колонки 2, 3 работают поочередно. Отводы 5 адсорбционных колонок 2, 3 подключены к первому подводу 18 абсорбционной колонки 7. Основным недостатком такого способа является необходимость циркуляции абсорбента 17 в автономном абсорбирующем замкнутом контуре. Данная особенность требует наличия, по меньшей мере, двух насосов 9, 16 для осуществления циркуляции абсорбента 17 в абсорбционном замкнутом контуре, а также устройства регенерации абсорбера 11 с достаточной степенью очистки для абсорбента 17 и бака-накопителя 10. Бак-накопитель 10 и устройство регенерации абсорбера 11 являются весьма дорогостоящими установками с высокой стоимостью обслуживания. Другим крупным недостатком является то, что обычно адсорбционные колонки 2, 3, абсорбционная колонка 7, бак-накопитель 10 для извлеченного углеводородного продукта и/или устройство регенерации абсорбера 11 находятся далеко друг от друга. В связи с этим, длина трубопровода может превышать три километра для целей транспортировки адсорбента 17 с паром углеводородного продукта между вторым подводом 19 и отводом 20 абсорбционной колонки 7 и баком-накопителем 10, а также для транспортировки отдельно адсорбента 17 между баком-накопителем 10 и устройством регенерации абсорбера 11. Используемые насосы 9, 16 должны быть достаточной мощности, что бы обслуживать такие протяженные транспортировочные пути. Оба недостатка ведут к высоким трудозатратам и расходам на обслуживание такого устройства извлечения углеводородных продуктов 1.
Другое известное устройство извлечения углеводородных продуктов 1 показано на фиг. 2. Оно не имеет подобных недостатков. Процесс адсорбции осуществляется, как описано выше, в двух поочередно работающих адсорбционных колонках 2, 3. В этом случае так же клапаны на трубопроводах подвода и отвода 4, 5 и, по меньшей мере, один вакуумный насос 6, в показанном на рисунке варианте осуществления используется два вакуумных насоса 6, используются для управления работой адсорбционных колонок 2, 3. Отвод 5 адсорбционных колонок 2, 3 в данном случае так же подключен к первому подводу 18 абсорбционной колонки 7. Вместо циркулирующего абсорбента 17, согласно данного способа, для целей абсорбции паров, который возникает в процессе загрузки углеводородного продукта, например, во внешний резервуар, используется сам углеводородный продукт. Для этой цели адсорбционная колонка 7 подключается посредством второго подвода 19 и отвода 20 к продуктовому трубопроводу 12. Абсорбент 17, сам продукт, впрыскивается в абсорбционную колонку 7 и поглощает углеводородный продукт, извлеченный из своей смеси с воздухом. Вследствие давления, оказываемого продуктом в трубопроводе 12, необходим исключительно откачивающий насос 9. В исключительных случаях при низком давлении продукта в трубопроводе 12 может использоваться дополнительный подающий насос (не показан). По этой причине устройство извлечения углеводородных продуктов 1, основанное на данном способе, часто используется в процессе загрузки больших объемов одного и того же углеводородного продукта, например, во время загрузки морских и/или речных танкеров. В данном случае отпадает необходимость циркуляции и очистки абсорбента, что позволяет достигать значительного сокращения затрат. Однако такое устройство извлечения углеводородных продуктов 1 может использоваться исключительно для извлечения паров одного углеводородного продукта. Извлечение паров различных углеводородных продуктов не является легковыполнимой задачей и требует продолжительного простоя в работе в связи с регенерацией и очисткой всего устройства извлечения углеводородных продуктов 1.
В связи с вышеизложенным целью настоящего изобретения является решение указанных выше проблем извлечения паров различных углеводородных продуктов из их смеси с воздухом. В частности, целью настоящего изобретения является способ извлечения паров, по меньшей мере, двух различных углеводородных продуктов из их смеси с воздухом и устройство извлечения углеводородных продуктов, в котором были бы устранены недостатки вышеизложенных способов извлечения паров, и которое, в частности, позволяло бы осуществлять извлечение паров нескольких различных углеводородных продуктов простым, хорошим и, что самое важное, экономичным и не отнимающим много времени способом.
Упомянутые цели достигаются при использовании способа извлечения паров, по меньшей мере, двух различных углеводородных продуктов из их смеси с воздухом, как он определен в независимом пункте формулы 1, а также с помощью устройства извлечения углеводородных продуктов, как оно определено в независимом пункте формулы 6. Дальнейшие характеристики и подробности настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы, описании и чертеже. Признаки и описание, обсуждаемые в отношении способа, могут быть также применены к устройству извлечения углеводородных продуктов и наоборот.
В соответствии с первым аспектом изобретения вышеуказанная цель достигается при помощи способа извлечения, по меньшей мере, двух различных углеводородных продуктов из соответствующей смеси их паров с воздухом, при этом данный способ характеризуется следующим шагами:
а) подача смеси, содержащей пары первого углеводородного продукта и воздух, в адсорбционную колонку,
б) адсорбция первого углеводородного продукта в адсорбционной колонке,
в) открытие соединения для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и первым продуктовым трубопроводом,
г) открытие соединения для перетока жидкостей между адсорбционной колонкой и абсорбционной колонкой,
д) извлечение первого углеводородного продукта из абсорбционной колонки в первый продуктовый трубопровод (12, 13, 14),
е) закрытие соединения для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и первым продуктовым трубопроводом,
ж) подача смеси, содержащей пары второго углеводородного продукта и воздух, в адсорбционную колонку,
з) адсорбция второго углеводородного продукта в адсорбционной колонке,
и) открытие соединения для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и вторым продуктовым трубопроводом,
к) открытие соединения для перетока жидкостей между адсорбционной колонкой и абсорбционной колонкой,
л) извлечение второго углеводородного продукта из абсорбционной колонки во второй продуктовый трубопровод (12, 13, 14),
м) закрытие соединения для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и вторым продуктовым трубопроводом.
Соответствующая смесь, содержащая воздух и пары, по меньшей мере, двух различных углеводородных продуктов, может формироваться во время последовательной загрузки данных продуктов. Во время процесса загрузки углеводородный продукт вытесняет воздух и смесь воздуха и пара загружаемого углеводородного продукта из резервуара, в который он загружается. Соответствующая смесь загружается в адсорбционную колонку на шагах a) и ж) способа в соответствии с изобретением. В адсорбционной колонке находится адсорбирующий материал, например, активированный уголь. Шаги б) и з) обеспечивают поглощение пара углеводородных продуктов на этом адсорбирующем материале и, соответственно, их удаление из смеси. Смесь, содержащая пары загружаемого углеводородного продукта и воздух продвигается вперед через, по меньшей мере, одну адсорбционную колонку. Попутно пары углеводородного продукта поглощаются адсорбентом. Только чистый воздух пропускается в атмосферу через выпускной воздуховод. Спустя достаточное время, особенно до момента полного насыщения адсорбента продуктами, подача в адсорбирующую колонку может быть завершена, например, путем закрытия впускного клапана. Это достаточное время может быть определено, например, путем измерения концентрации углеводородных паров на выпускном воздуховоде адсорбционной колонки, указанной выше.
В процессе подготовки этапа поглощения на шаге в) открывается соединение для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и первым продуктовым трубопроводом. Для управления данным установленным соединением могут быть предусмотрены клапаны на соответствующих трубопроводах подвода и отвода. Предпочтительно, чтобы абсорбент поступал с помощью давления первого продуктового трубопровода и впрыскивался в абсорбционную колонку, если давление достаточно высокое. В таком случае можно избежать использования отдельного насоса для данной цели. Также для улавливания паров абсорбента может быть предусмотрено дополнительное соединение для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и соответствующей адсорбционной колонкой с целью извлечения таких паров. В течение или по завершении процесса адсорбции на шаге г) открывается соединение для перетока жидкостей между адсорбционной колонкой и абсорбционной колонкой. Первый углеводородный продукт десорбируется из адсорбционной колонки и подается в абсорбционную колонку отдельными порциями или непрерывно. В абсорбционной колонке абсорбент первого абсорбционного трубопровода поглощает соответствующий продукт, например, первый ранее поглощенный продукт на шаге б). Впоследствии, на шаге д) абсорбент и поглощенный первый углеводородный продукт могут быть извлечены и введены в первый продуктовый трубопровод. Для данной цели может использоваться насос.
После того, как извлечение первого углеводородного продукта из смеси завершено, абсорбирующая колонка может быть отсоединена от первого продуктового трубопровода путем закрытия соединение для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой и первым продуктовым трубопроводом на шаге ж).
Для извлечения второго углеводородного продукта из смеси его паров с воздухом описанные выше шаги а) - ж) повторяются на шагах з) - м), но со смесью паров второго углеводородного продукта с воздухом и с привлечением второго продуктового трубопровода вместо первого продуктового трубопровода. В данном втором продуктовом трубопроводе находится абсорбент, который соответствует второму продукту. По этой причине, используя данный абсорбент в абсорбционной колонке, соответствующий второй углеводородный продукт поглощается и может быть извлечен на шаге (л). Как описано выше, могут быть использованы впускной и выпускной клапаны, а также откачивающий насос.
Как описано, путем открытия соединение для перетока жидкостей по выбору между абсорбционной колонкой и одним из, по меньшей мере, двух продуктовых трубопроводов, может быть извлечен предпочтительно соответствующий углеводородный продукт или, при желании, пары любого другого одновременно загружаемого углеводородного продукта. Количество различных продуктовых трубопроводов не ограничено двумя трубопроводами, оно может быть сколь угодно больше двух. С помощью данного способа согласно изобретения обеспечивается простое и, что особенно важно, экономически эффективное извлечение различных углеводородных продуктов из соответствующей смеси паров данных продуктов с воздухом.
Далее предлагается способ в соответствии с данным изобретением, в рамках которого шаги a) и б), а также ж) и з) соответственно осуществляются с применением, по меньшей мере, двух адсорбционных колонок, работающих поочередно. Как указано выше, адсорбирующее вещество может быть полностью насыщено извлекаемым в текущий момент углеводородным продуктом. Дальнейшее поглощение не возможно, и следовательно, в этот момент адсорбция завершается. Путем выполнения шагов a) и б), а также ж) и з) соответственно с применением, по меньшей мере, двух адсорбционных колонок, данный недостаток может быть устранен. По меньшей мере, две адсорбционные колонки могут работать поочередно. В связи с этим, если одна адсорбционная колонка достигает своего адсорбционного предела, процесс адсорбции может быть переключен на другую адсорбционную колонку. Возможно также параллельное осуществление адсорбционного процесса в одной адсорбционной колонке и десорбционного процесса в другой, предварительно заполненной и предпочтительно полностью насыщенной адсорбционной колонке. Таким образом, появляется возможность избежать потерь во времени и потери углеводородных продуктов.
В другом усовершенствованном способе в соответствии с изобретением метод отличается тем, что на шагах г) и к) применяется вакуумный насос для извлечения продуктов из адсорбционной колонки и подачи продуктов в абсорбционную колонку. Предпочтительно применение данного вакуумного насоса в соединении для перетока жидкостей между адсорбционной колонкой и абсорбционной колонкой. Активация вакуумного насоса на трубопроводе отвода адсорбционной колонки снижает давление в колонке. Это запускает вышеуказанный процесс десорбции. Адсорбированные пары углеводородных продуктов испаряются с поверхности адсорбирующего вещества, на котором они были адсорбированы ранее на шагах б) и з) соответственно. Сжиженные продукты могут быть затем помещены в подключенную абсорбционную колонку. Применение вакуумного насоса является очень простым способом извлечения углеводородных продуктов из адсорбционной колонки до их помещения в абсорбционную колонку.
Предпочтительный вариант осуществление способа в соответствии с изобретением отличается тем, что первая и вторая абсорбционные колонки используются на шагах в)-е) и и)-м) соответственно. В данном случае одна колонка может в каждый момент времени использоваться для рекуперации и извлечения предпочтительно одного отдельного углеводородного продукта, либо, при желании, паров любого другого одновременно загружаемого углеводородного продукта. Одновременно, другая колонка может находиться в режиме ожидания. Переход от одного углеводородного продукта к другому может быть осуществлен с минимальными потерями, как в отношении самих углеводородных продуктов, так и во времени, просто за счет переключения используемой абсорбционной колонки. Неиспользуемая в текущий момент колонка может быть переключена в режим ожидания до момента возобновления ее работы. Таким образом, применение двух абсорбционных колонок, является очень простым и экономически выгодным способом минимизировать потери, как во времени, так и потери углеводородных продуктов в процессе последовательного извлечения углеводородных продуктов из смеси их паров с воздухом.
В другом усовершенствованном способе в соответствии с изобретением способ отличается тем, что во время, по меньшей мере, одного из шагов в) - е) вторая абсорбционная колонка регенерируется и/или во время, по меньшей мере, одного из шагов и)- м) первая абсорбционная колонка регенерируется. Во время использования одной из абсорбционных колонок для извлечения только что регенерированного углеводородного продукта, другая колонка не нужна для извлечения углеводородных продуктов. В данной абсорбционной колонке со времени последних операций по извлечению могут оставаться остаточные продукты, особенно, остатки абсорбента. В связи с этим не используемая в настоящий момент абсорбционная колонка может быть регенерирована и восстановлена, например, остаточный абсорбент может быть откачан из неиспользуемой в текущий момент абсорбционной колонки. Колонка может использоваться сразу же после регенерации. Таким образом, обеспечивается возможность очень быстрого переключения с одной абсорбционной колонки на другую и, как следствие, с одного углеводородного продукта на другой.
В целях предотвращения смешивания восстановленных паров в процессе переключения, использованные адсорбционные колонки должны быть, прежде всего, очищены от первого продукта. По окончании очистки одна из адсорбционных колонок, если в наличии имеется, по меньшей мере, две, может начать адсорбировать пары второго продукта. Тем временем, только что отработавшая абсорбционная колонка должна быть очищена от абсорбента и абсорбированного первого продукта, извлеченного из своих паров. В первую очередь, сюда входит откачка остаточного абсорбента, включая абсорбент в трубах, идущих к и отходящих от продуктового трубопровода. Параллельно, вторая абсорбционная колонка может быть подготовлена для второго продукта, в первую очередь, может быть установлено соединение для перетока жидкостей со вторым продуктовым трубопроводом и соответствующий абсорбент может быть загружен во вторую абсорбционную колонку. По завершении данных подготовительных мероприятий, может быть установлено соединение для перетока жидкостей между активной в данный момент времени адсорбционной колонкой и второй абсорбционной колонкой, и адсорбированный второй углеводородный продукт может быть абсорбирован и, следовательно, восстановлен во второй абсорбционной колонке. Таким образом удается избежать смешивания восстановленных продуктов.
Далее, согласно второго аспекта изобретения цель достигается за счет применения устройства извлечения углеводородных продуктов, состоящего из первой адсорбционной колонки, где первая адсорбционная колонка включает в себя, по меньшей мере, трубопровод подвода для загрузки смеси пара углеводородного продукта и воздуха, а также трубопровод отвода и содержит адсорбирующее вещество для адсорбирования углеводородного продукта, а также из первой абсорбционной колонки, где трубопровод отвода первой адсорбционной колонки подключен к первому подводу абсорбционной колонки для загрузки адсорбированного углеводородного продукта в абсорбционную колонку. Устройство извлечения углеводородных продуктов согласно изобретения, в первую очередь, отличается тем, что трубопроводы второго подвода и отвода первой абсорбционной колонки могут подключаться в произвольном порядке к одному из, по меньшей мере, двух углеводородных продуктовых трубопроводов с целью загрузки абсорбента в абсорбционную колонку и отвода углеводородного продукта поглощенного в абсорбент в соответствующий углеводородный продуктовый трубопровод.
С целью извлечения одного из, по меньшей мере, двух углеводородных продуктов из соответствующей смеси паров данного углеводородного продукта с воздухом, смесь, прежде всего, подается в резервуар адсорбционной колонки через трубопровод подвода адсорбционной колонки. Смесь, содержащая воздух и пары углеводородного продукта, может быть образовываться, к примеру, во время загрузки данного продукта. Клапан на трубопроводе подвода адсорбционной колонки, а также клапан на трубопроводе отвода адсорбционной колонки может использоваться для регулировки потока смеси, входящей и исходящей из адсорбционной колонки. Внутри адсорбционной колонки находится адсорбирующее вещество для поглощения углеводородного продукта. Данное адсорбирующее вещество может помещено в резервуар внутри адсорбционной колонки. Пары углеводородного продукта адсорбируются из его смеси с воздухом, главным образом, на поверхность адсорбирующего вещества. Отвод первой адсорбционной колонки соединен с первой абсорбционной колонкой для подачи адсорбированного углеводородного продукта в абсорбирующую колонку. По истечении некоторого времени, предпочтительно, когда адсорбирующий материал становится насыщенным, подача смеси в адсорбционную колонку может быть остановлена. Углеводородный продукт, адсорбированный из смеси его пара с воздухом может быть, затем, снова десорбирован и подается в первую абсорбционную колонку. В соответствии с изобретением, первая абсорбционная колонка может быть подключена в произвольном порядке к одному из, по меньшей мере, двух углеводородных продуктовых трубопроводов в целях подачи абсорбента в абсорбционную колонку и выгрузки углеводородного продукта, поглощенного абсорбентом, в соответствующий углеводородный продуктовый трубопровод. Таким образом, абсорбционная колонка состоит из, по меньшей мере, трех, предпочтительно управляемых, соединений для перетоков жидкостей,
первого подвода, соединенного с адсорбционной колонкой для адсорбированного углеводородного продукта, идущего из адсорбционной колонки,
второго подвода, соединенного с углеводородным продуктовым трубопроводом для абсорбента, идущего из углеводородного продуктового трубопровода, а также
отвода, подключенного к тому же самому углеводородному продуктовому трубопроводу, для выгрузки абсорбированного продукт в углеводородный продуктовый трубопровод.
По каждому из данных трубопроводов транспортируется углеводородный продукт, предпочтительно разные углеводородные продукты. Продукт может быть поглощен абсорбирующим веществом. С целью извлечения одного из, по меньшей мере, двух углеводородных продуктов, продукта, чьи пары подлежат извлечению, необходимо активировать соединение между первой абсорбционной колонкой и соответствующим углеводородным продуктовым трубопроводом. Для целей абсорбции извлеченного продукта, абсорбент взятый из продуктового трубопровода может быть впрыснут на внутреннюю поверхность колонки и, таким образом, капли начинают поглощать соответствующий углеводородный продукт, который был ранее адсорбирован из своей смеси с воздухом в адсорбционной колонке. Предпочтительным является использование самого углеводородного продукта в качестве абсорбента в первой абсорбционной колонке.
В соответствии с изобретением первая абсорбционная колонка может быть подключена к, по меньшей мере, двум углеводородным продуктовым трубопроводам. По данным трубопроводам могут транспортироваться различные углеводородные продукты. Извлечение паров различных углеводородных продуктов возможно просто путем подключения первой абсорбционной колонки к углеводородному продуктовому трубопроводу, который соответствует пару углеводородного продукта, подлежащего извлечению. В случае замены продукта, при этом, естественно, извлечению будут подлежать пары заменяемого продукта, только соединение для перетока жидкостей к соответствующему продуктовому трубопроводу должно быть изменено. Таким образом, становится возможным избежать необходимости в отдельных устройствах извлечения углеводородных продуктов для различных углеводородных продуктов. В связи с этим, устройство извлечения углеводородных продуктов в соответствии с изобретением может работать в экономически выгодном режиме. В отсутствие необходимости в нескольких устройствах извлечения углеводородных продуктов, устройство извлечения углеводородных продуктов в соответствии с изобретением также обеспечивает очень простой и нетрудоемкий способ извлечения паров различных углеводородных продуктов из их смеси с воздухом.
Предпочтительным является устройство извлечения углеводородных продуктов, которое имеет вторую адсорбционную колонку, где вторая адсорбционная колонка имеет, по крайней мере, трубопровод подвода для подачи адсорбированного углеводородного продукта в абсорбционную колонку, а также трубопровод отвода, и содержащее адсорбирующее вещество, его отвод соединен с первым подводом абсорбционной колонки для подачи адсорбированного углеводородного продукта в абсорбционную колонку, при этом первая и вторая адсорбционная колонки могут работать поочередно. Особенно предпочтительным является конструкция, в которой вторая адсорбционная колонка разработана идентично первой адсорбционной колонке. Как указано выше, адсорбирующее вещество в резервуаре адсорбционной колонки может быть насыщено. Дальнейшая адсорбция паров углеводородного продукта из своей смеси с воздухом в данном случае не представляется возможной и подача смеси должна прекратиться. Имея в распоряжении вторую адсорбционную колонку, которая может функционировать поочередно, в случае насыщения адсорбирующего вещества в первой адсорбционной колонке возможно осуществить переключение на вторую адсорбционную колонку. Данный процесс может контролироваться с помощью клапанов на трубопроводах подвода первой и второй адсорбционных колонок. Предпочтительно, чтобы данная вторая адсорбционная колонка находилась в это время в режиме ожидания. Таким образом, процесс адсорбции может быть продолжен во второй адсорбционной колонке, а первая адсорбционная колонка может быть освобождена путем десорбции адсорбированного пара и его подачи в абсорбционную колонку, см. описание процесса выше. Предпочтительно, чтобы время, необходимое для осуществления процесса десорбции, было бы короче, чем время насыщения адсорбента. Имея в распоряжении одновременно две адсорбционные колонки, одна из них может загружаться, а вторая освобождаться или находиться в режиме ожидания. Таким образом обеспечивается непрерывное функционирование устройства извлечения углеводородных продуктов в том смысле, что заполнение устройства извлечения углеводородных продуктов смесью пара углеводородного продукта и воздуха может осуществляться без остановок и перерывов.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, адсорбирующее вещество, по меньшей мере, одной адсорбционной колонки, содержит активированный уголь. Активированный уголь является обработанной формой угля с чрезвычайно пористой структурой, что обеспечивает очень большую площадь активной поверхности по сравнению с самим объемом вещества, результатом чего является высокая адсорбционная способность активированного угля. Кроме того, активированный уголь - это очень дешевый адсорбент по сравнению с другими адсорбирующими веществами. За счет использования активированного угля в качестве адсорбента можно добиться очень хорошего соотношения «цена-качество».
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна адсорбционная колонка имеет вакуумный насос. Вакуумный насос может использоваться в процессе десорбции адсорбированных паров путем нагнетания вакуума или создание пониженного давления в резервуаре адсорбционной колонки. Располагается такой насос, предпочтительно, на трубопроводе отвода адсорбционной колонки, что обеспечивает очень простой и удобный способ осуществления данного процесса десорбции. Для десорбции адсорбированных паров не требуется никакой химической обработки адсорбента. По окончании процесса десорбции, вакуумный насос может быть выключен, а освобожденная адсорбционная колонка может быть переведена в режим ожидания.
В соответствии с самым предпочтительным вариантом осуществления изобретения устройство извлечения углеводородных продуктов имеет вторую абсорбционную колонку, при этом первый трубопровод подвода второй абсорбционной колонки подключен к отводу, по меньшей мере, одной адсорбционной колонки с целью подачи адсорбированного углеводородного продукта во вторую абсорбирующую колонку, а второй трубопровод подвода и трубопровод отвода могут подключаться к, по меньшей мере, двум углеводородным продуктовым трубопроводам для подачи абсорбента в абсорбционную колонку и опорожнения углеводородного продукта, абсорбированного в абсорбенте в соответствующий углеводородный продуктовый трубопровод, а две абсорбционные колонки могут работать поочередно, в первую очередь, в целях извлечения различных углеводородных продуктов. При наличии двух абсорбционных колонок, замена извлеченных углеводородных продуктов может быть осуществлена без потерь, как во времени, так и в объеме вещества, т.е. извлеченного углеводородного продукта. Достижению данного результата особенно способствует возможность поочередного использования абсорбционных колонок. Во время возможного функционирования устройства извлечения углеводородных продуктов, первая абсорбционная колонка работает для извлечения первого углеводородного продукта. Она подключена к первому продуктовому трубопроводу. При таком соединении для перетока жидкостей абсорбент может транспортироваться к первой абсорбционной колонке, а углеводородный продукт, абсорбированный в данном абсорбенте, может транспортироваться обратно к первому углеводородному продуктовому трубопроводу. Таким образом, вторая абсорбционная колонка также имеет, по меньшей мере, три, предпочтительно, управляемых, соединения для перетока жидкостей, первый трубопровод подвода, подключенный к адсорбционной колонке, для адсорбированного углеводородного продукта, поступающего из адсорбционной колонки, второй трубопровод подвода, подключенный к углеводородному продуктовому трубопроводу, для абсорбента, поступающего из углеводородного продуктового трубопровода, а также трубопровод отвода, подключенный к тому же самому углеводородному продуктовому трубопроводу, который отвечает за выгрузку абсорбированного продукта в углеводородный продуктовый трубопровод. Если возникает необходимость или желание переключиться на другой углеводородный продукт, например, в случае замены продукта, первая абсорбционная колонка отключается от продуктовых трубопроводов, а вторая абсорбционная колонка подключается к отдельному продуктовому трубопроводу нового продукта. Пары второго углеводородного продукта, предварительно адсорбированные из их смеси в адсорбционной колонке, загружается во вторую абсорбционную колонку. Во избежание смешивания, в устройстве извлечения углеводородных продуктов на соединениях для перетока жидкостей могут быть предусмотрены соответствующие клапаны между продуктовыми трубопроводами, абсорбционными колонками. Во второй колонке абсорбируется только второй продукт, как уже было описано выше в разделе про первую абсорбционную колонку. Переключение с одного углеводородного продукта на другой может быть осуществлено очень быстро. Не активная в данный момент абсорбционная колонка может быть переведена в режим регенерации. Остаточное количество абсорбента может быть удалено и могут быть проведены подготовительные работы для следующего абсорбционного процесса, в особенности, с применением другого углеводородного продукта. За счет использования двух абсорбционных колонок в устройстве извлечения углеводородных продуктов согласно изобретения, можно извлечь разнообразные пары углеводородных продуктов, ограничением выступает только количество подключенных углеводородных продуктовых трубопроводов. Кроме того, особенно в конфигурации с двумя адсорбционными колонками, может быть достигнута высокая эффективность по времени. Переключение между углеводородными продуктами осуществляется очень быстро. В первую очередь, отсутствуют потенциальные потери во времени при последовательной загрузке различных углеводородных продуктов. Так же можно легко избежать смешивания различных продуктов благодаря конфигурации с двумя адсорбционными колонками и двумя абсорбционными колонками.
В соответствии с другими осуществлением устройства извлечения углеводородных продуктов согласно изобретения, по меньшей мере, одна абсорбционная колонка оснащена откачивающим насосом. Откачивающий насос обеспечивает соединение между абсорбционной колонкой и продуктовыми трубопроводами. С помощью откачивающего насоса абсорбирующее вещество и абсорбированные пары углеводородного продукта могут быть легко удалены из абсорбционной колонки. Таким образом, обеспечивается очень простой способ очистки абсорбционной колонки, в особенности полное удаление абсорбента. Также, могут быть установлены дополнительные более сложные системы очистки. По окончании процесса абсорбции, например, когда вся установка извлечения углеводородных продуктов переключена на другой продукт, откачивающий насос может также использоваться для откачки остаточного абсорбента. Наличие откачивающего насоса в конфигурации устройства является по этой причине очень простым и удобным способом удаления таких материалов из абсорбционной колонки.
В соответствии с самым предпочтительным вариантом осуществления изобретения устройство извлечения углеводородных продуктов реализует способы в соответствии с первым аспектом изобретения, а именно, согласно аспектам, изложенным в пунктах формулы с 1 по 5. Каждое преимущество, описанное в соответствии со способом согласно изобретению, может по этой причине также быть применено к устройству извлечения углеводородных продуктов, которое может работать в соответствии с таким способом.
Настоящее изобретение описывается далее с помощью сопроводительных рисунков. На рисунках схематично указывается:
Фиг. 3 возможный вариант осуществления устройства извлечения углеводородных продуктов согласно изобретению.
Фиг. 3 показывает возможный вариант осуществления устройства извлечения углеводородных продуктов 1 согласно изобретению. Устройство извлечения углеводородных продуктов 1 имеет две адсорбционные колонки 2, 3, работающие поочередно. Смесь паров углеводородного продукта и воздуха подается в текущую активную адсорбционную колонку 2, 3. Данная подача контролируется клапанами на трубопроводе подвода 4. Каждая адсорбционная колонка 2, 3 оснащена резервуаром, заполненным адсорбентом, например, активированным углем. Смесь контактирует с поверхностью адсорбента и, как следствие, пар углеводородного продукта адсорбируется на поверхности адсорбента в резервуаре адсорбционной колонки 2, 3. Только чистый воздух выходит в атмосферу через отдельный выпускной воздуховод (не показан). Спустя некоторое время после подачи, адсорбент в активной адсорбционной колонке 2, 3 насыщается. Этому может свидетельствовать, например, резкое увеличение концентрации паров углеводорода на трубопроводе отвода 5 резервуара. В таком случае клапан на трубопроводе подвода 4 данной адсорбционной колонки 2, 3 будет закрыт, а клапан на трубопроводе подвода 4 соответствующей другой адсорбционной колонки 2, 3 будет открыт, что приведет в действие вторую адсорбционную колонку 2, 3. Благодаря такой поочередной работе двух адсорбционных колонок 2, 3, становится возможной беспрерывная подача смеси.
Далее, устройство извлечения углеводородных продуктов 1 согласно изобретения включает две абсорбционные колонки 7, 8. Данные абсорбционные колонки 7, 8, с одной стороны, подключены к двум адсорбционным колонкам 2, 3, а с другой стороны, к нескольким продуктовым трубопроводам 12, 13, 14. Таким образом, каждая абсорбционная колонка имеет, по меньшей мере, три, предпочтительно управляемых, соединения для перетока жидкостей,
трубопровод подвода 18, подключенный к адсорбционным колонкам для поступления адсорбированного углеводородного продукта, выходящего из адсорбционных колонок,
трубопровод подвода 19, подключенный к углеводородному продуктовому трубопроводу для подачи абсорбента, выходящего из углеводородного продуктового трубопровода, а также
трубопровод отвода 20, подключенный к тому же самому углеводородному продуктовому трубопроводу, для выгрузки абсорбированный продукт в углеводородный продуктовый трубопровод.
Кроме того, для улавливания паров абсорбента 17, также может быть создано дополнительное соединение для перетока жидкостей между абсорбционной колонкой 7, 8 и соответствующей адсорбционной колонкой 2, 3 с целью восстановления данных паров. В указанном варианте осуществления устройства извлечения углеводородных продуктов 1 предусмотрено три продуктовых трубопровода 12, 13, 14, но количество продуктовых трубопроводов 12, 13, 14 не ограничено. Допустимо любое количество от двух и больше. Каждый из продуктовых трубопроводов 12, 13, 14 транспортирует различный углеводородный продукт. Одна из абсорбционных колонок 7, 8 находится в активном режиме. Она готова к абсорбированию паров отдельного углеводородного продукта, в особенности углеводородного продукта, транспортируемого в одном из продуктовых трубопроводов 12, 13, 14. Соответствующие присоединительные клапаны 15, один на трубопроводе подвода 19 и один трубопроводе отвода 20 открыты в соединительных трубах между соответствующим продуктовым трубопроводом 12, 13, 14 и активной абсорбционной колонкой 7, 8, открыты. Углеводородный продукт, транспортируемый в отдельном продуктовом трубопроводе 12, 13, 14 направляется и впоследствии впрыскивается в активную абсорбционную колонку 7, 8. Таким образом, конкретный углеводородный продукт действует как абсорбент 17 в активной абсорбционной колонке 7, 8.
Для процесса извлечения отдельного углеводородного продукта, адсорбированные пары углеводородного продукта загружается в активную абсорбционную колонку 7, 8. Предпочтительно, чтобы отвод 5 адсорбционной колонки 2, 3, после насыщения адсорбирующего вещества, подключался к отводу 20 активной абсорбционной колонки 7, 8, контролируемыми клапанами на отводе 5 адсорбционных колонок 2, 3. В схеме подключения предусмотрен вакуумный насос 6. Использование вакуумного насоса 6 является очень простым и удобным способом активации и поддержки процесса десорбции адсорбированных паров из адсорбента в резервуаре адсорбционной колонки 2, 3. Предпочтительно, чтобы процесс адсорбции/десорбции в адсорбционных колонках 2, 3 был бы организован таким образом, чтобы время регенерации адсорбента было бы меньше, чем время его насыщения. Достичь этого можно путем выбора соответствующей мощности вакуумных насосов 6. Пары загружаются в активную абсорбционную колонку 7, 8 и впоследствии поглощается абсорбентом 17, состоящим из самого углеводородного продукта.
Основное преимущество устройства извлечения углеводородных продуктов 1 в соответствии с изобретением, является возможность переключения на другой углеводородный продукт, подлежащий извлечению, очень простым, быстрым и экономически выгодным способом, например, в случае замены продукта. В указанной варианте осуществления данное преимущество легко достигается за счет наличия у устройства извлечения углеводородных продуктов 1 второй абсорбционной колонки 7, 8, которая, предпочтительно, должна быть идентична первой колонке. В целях предотвращения смешивания извлеченных паров в процессе переключения, прежде всего, необходимо очистить отработавшие адсорбционные колонки 2, 3 от первого продукта. После очистки, одна из адсорбционных колонок 2, 3, может начать адсорбировать пары второго продукта. В это время текущая использованная абсорбционная колонка 7, 8 должна быть очищена от абсорбента 17 и первого абсорбированного продукта, извлеченного из его пара. В особенности, процедура очистки подразумевает выкачивание остаточного абсорбента 17, включая абсорбент 17 в трубопроводах, ведущих от и к продуктовому трубопроводу 12, 13, 14. Одновременно, вторая абсорбционная колонка 7, 8 может быть подготовлена для второго продукта, в частности, может быть установлено соединение для перетока жидкостей со вторым продуктовым трубопроводом 12, 13, 14 и соответствующий абсорбент 17 может быть подан во вторую абсорбционную колонку 7, 8. Для извлечения второго углеводородного продукта, вторая абсорбционная колонка 7, 8 подключается к соответствующему продуктовому трубопроводу 12, 13, 14 при помощи соответствующих присоединительных клапанов 15 на трубопроводах подвода 19 и отвода 20 абсорбционной колонки 7, 8. Новый продукт впрыскивается во вторую абсорбционную колонку 7, 8 действуя в качестве абсорбента 17. По завершении данных подготовительных шагов, первая абсорбционная колонка 7, 8 отключается от адсорбционных колонок 2, 3. Также, адсорбционная колонка 2, 3, которая была в режиме работы в это время, отключается от режима подачи с помощью соответствующего клапана на трубопроводе подвода 4 данной колонки. Смесь паров нового углеводородного продукта и воздуха загружается в другую адсорбционную колонку 2, 3, которая ранее находилась в режиме ожидания. По завершении данных подготовительных процедур, может быть установлено соединение для перетока жидкостей между активной в данный момент адсорбционной колонкой 2, 3 и второй абсорбционной колонкой 7, 8, и адсорбированный второй углеводородный продукт может быть абсорбирован, а соответственно извлечен во второй абсорбционной колонке 7, 8. Таким образом, может быть предотвращено смешивание извлеченных продуктов. Подвод 18 второй абсорбционной колонки 7, 8 после этого подключается к отводу 5 данной второй адсорбционной колонки 2, 3. После регенерации первой адсорбционной колонки 2, 3 процесс адсорбции в адсорбционных колонках 2, 3 вновь осуществляется непрерывно, как описано выше. Нет необходимости останавливать загрузку адсорбционных колонок 2, 3. Десорбированные пары из второй адсорбционной колонки 2, 3 подаются в действующую в текущий момент вторую абсорбционную колонку 7, 8 и желаемый второй углеводородный продукт извлекается. Первая абсорбционная колонка 7, 8 переходит в режим регенерации, в особенности, остаточный абсорбент 17 откачивается при помощи откачивающего насоса 9, расположенного на трубопроводе отвода 20 абсорбционной колонки 7, 8. После регенерации не активная в текущий момент абсорбционная колонка 7, 8 переходит в режим ожидания до следующей смены углеводородных продуктов, подлежащих извлечению.
Вышеописанный процесс применим, главным образом, в случае если различные продукты последовательно загружаются и, соответственно, в случае необходимости извлечения различных паров, каждый в конкретный момент времени. В подобном случае, предпочтительно организовать процесс таким образом, чтобы полная регенерация адсорбента в одной из адсорбционных колонок 2, 3 заканчивалась при замене загружаемых углеводородных продуктов. Такая организация, в особенности, в сочетании с вышеописанной процедурой замены продукта, позволяет эффективным способом избежать смешивания извлеченных углеводородных продуктов в продуктовых трубопроводах 12, 13, 14. В случае, если смешивание паров различных углеводородных продуктов не допустимо, в момент замены продукта, пока загрязненный адсорбент регенерируется, данный адсорбер может быть подключен к паропроводу с помощью впускного клапана на трубопроводе подвода 4 для адсорбции смеси паров. Таким образом, можно избежать загрязнения извлеченных продуктов.
Перечень ссылочных обозначений
1 - устройство извлечения углеводородных продуктов
2 - первая адсорбционная колонка
3 - вторая адсорбционная колонка
4 - трубопровод подвода адсорбционной колонки
5 - трубопровод отвода адсорбционной колонки
6 - вакуумный насос
7 - первая абсорбционная колонка
8 - вторая абсорбционная колонка
9 - откачивающий насос
10 - бак-накопитель
11 - устройство регенерации абсорбера
12 - первый продуктовый трубопровод
13 - второй продуктовый трубопровод
14 - третий продуктовый трубопровод
15 - присоединительный клапан
16 - абсорбционный насос
17 - абсорбент
18 - первый трубопровод подвода абсорбционной колонки
19 - второй трубопровод подвода абсорбционной колонки
20 - трубопровод отвода абсорбционной колонки.