УСТАНОВКА ПО РЕКУПЕРАЦИИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПАРОВ
PLANT FOR HYDROCARBON VAPOUR\ RECOVERY

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к аппаратам и оборудованию для проведения рекуперационных процессов сбора и возврата паров углеводородов для их повторного использования во время налива и слива углеводородов в резервуары на объектах нефтяной и газовой промышленности.
Известна установка улавливания и рекуперации паров моторного топлива из резервуаров нефтепродуктов на объектах топливного рынка, содержащая соединенные между собой системой трубопроводов резервуар в виде емкости для хранения нефтепродукта, включающей полость с жидким нефтепродуктом и газовую полость с паровоздушной смесью, теплоизолированный трубопровод для обеспечения отбора паровоздушной смеси из емкости, испаритель-теплообменник, холодильную машину для охлаждения паровоздушной смеси в испарителе-теплообменнике и линию слива, по которой сконденсировавшийся в испарителе-теплообменнике нефтепродукт поступает обратно в емкость (см. RU, 41004 U1, кл. B65D 90/30, опублик. 10.10.2004).
К недостаткам известной конструкции относятся сложность в обслуживании и громоздкость исполнения.
Известно устройство для улавливания паров легкокипящих веществ из парогазовых смесей, содержащее абсорбер и десорбер, емкость очищенного абсорбента, теплообменник, насос, соединительные патрубки, подводящие и отводящие трубопроводы абсорбента, парогазовой смеси и очищенного газа, фильтры, средства автоматики, при этом абсорбер и десорбер установлены с наклоном в сторону выхода из них абсорбента и выполнены в виде противоточных горизонтальных тепломассообменных аппаратов, полости которых разделены на секции, в которых на валу установлены контактные диски, десорбер снабжен вакуумным насосом и газоуравнительным патрубком и сообщен с емкостью очищенного абсорбента посредством трубопровода слива абсорбента, входной патрубок вакуумного насоса сообщен с первой секцией десорбера со стороны входа абсорбента, выходное устройство вакуумного насоса посредством трубопровода последовательно соединено с теплообменником-конденсатором, установленным на магистрали отвода абсорбента из абсорбера, регулируемым вентилем-дросселем и установленными в емкости очищенного абсорбента испарителем холодильной камеры и блоком для конденсата, а на магистрали отвода абсорбента из абсорбера в десорбер последовательно установлены фильтр, теплообменник-конденсатор, коллектор, поплавковый клапан-конденсатоотделитель, после которого магистраль отвода абсорбента разделяется на два трубопровода, первый из которых снабжен нагревателем и соединен с 3-5 секциями десорбера, а второй трубопровод предназначен для подвода холодного абсорбента в первую секцию десорбера, при этом коллектор сообщен посредством дополнительного трубопровода с установленным на нем поплавковым клапаном перепуска излишков абсорбента с емкостью очищенного абсорбента, которая трубопроводной магистралью сообщена с полостью первой секции абсорбера, причем на трубопроводной магистрали последовательно установлены фильтр, насос, обратный клапан, а бак для конденсата снабжен трубопроводом для отвода конденсата и сообщен с десорбером и посредством газопровода - с трубопроводом подвода парогазовой смеси в абсорбер, при этом десорбер и бак для конденсата снабжены манометрами, термодатчиками, датчиками верхнего и нижнего уровня; причем средства автоматики включают блок автоматического управления работой устройства, сообщенный с указанными манометрами и датчиками, а регулируемые вентили и электроклапаны установлены на трубопроводах и магистралях (RU, 2316384 С2, кл. B01D 53/00, опублик. 10.02.2008).
Известна установка рекуперации паров органических соединений, содержащая резервуар аварийного сброса с приемным трубопроводом, соединенную с резервуаром трубопроводом емкость сбора сконденсировавшихся и охлажденных органических соединений, насос для ее опорожнения, фильтры азотного дыхания, расположенную в нижней части резервуара аварийного сброса входную трубу, выход из которой закрыт взрывным клапаном, соединенную приемным трубопроводом с коллектором аварийного сброса, имеющего предохранительные клапаны, при этом выше входной трубы на кронштейнах расположено несколько рядов перфорированных горизонтальных перегородок, выполненных из металлических сеток или из двух слоев плоских щелевых решеток. Выше верхней перфорированной перегородки и ниже штуцера отвода, расположенного в резервуаре аварийного сброса, поддерживается постоянный уровень воды, а в верхней части резервуара аварийного сброса предусмотрен сепаратор каплеотбойник, изготовленный из гофрированной сетки (см. RU, 2536504 C1, кл. B01D 53/00, опублик. 27.12.2014), по своему назначению принятая за ближайший аналог (прототип) изобретения.
К недостаткам существующих конструкций установок относятся отсутствие возможности быстрой, безопасной и легкой смены адсорбента, возврата основной части углеводородов, содержащихся в парах, обратно в топливно-наливную систему, стационарное громоздкое исполнение, невозможность быстрого увеличения мощности установки, отсутствие полной экологической и промышленной безопасности.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются повышение эффективности улавливания паров углеводородов из паровоздушной смеси (ПВС) за счет возврата основной части углеводородов, содержащихся в парах, обратно в топливно-наливную систему, организации экономически более выгодного технологического процесса рекуперации и особенностей конструкции сменных картриджей с адсорбентом (активированным углем), обеспечивающих их быструю, безопасную и легкую замену, а также увеличение мощности установки без прерывания основного производственного цикла.
Достигаемый при этом технический результат, заключающийся в повышении эффективности улавливания паров углеводородов из паровоздушной смеси, увеличении мощности установки без прерывания основного производственного цикла, сокращении времени замены адсорбента, минимизации размеров и упрощении конструкции, обеспечивается за счет того, что установка по рекуперации углеводородных паров, согласно изобретению, содержит вертикально расположенные колонны с находящимися внутри них сменными картриджами, входной и выходной патрубки с запорной арматурой, при этом на входном патрубке установлены насос с манометром, на выходном патрубке установлены моноваккуметр, датчик допустимой концентрации и вентилятор для создания вакуума, сменные картриджи выполнены в виде цилиндра, состоящего из внешней и внутренней оболочек, внешняя оболочка является защитным кожухом и выполняет функцию проводящего трубопровода, а внутренняя оболочка выполнена в виде перфорированного цилиндра, заполненного адсорбентом, между внутренней и внешней оболочками установлены соединительные перегородки с калиброванными отверстиями, а на входе и выходе сменного картриджа установлены герметичные затворы.
Кроме того, в установке по рекуперации углеводородных паров колонны расположены горизонтально.
Кроме того, внешняя оболочка сменного картриджа изготовлена из алюминия.
Кроме того, внешняя оболочка сменного картриджа изготовлена из нержавеющей стали.
Кроме того, внешняя оболочка сменного картриджа изготовлена из полимерных материалов.
Кроме того, коэффициент перфорации внутренней оболочки сменного картриджа составляет 0,5- 0,9.
Кроме того, в качестве адсорбента используется активированный уголь.
Кроме того, колонны с находящимися внутри них сменными картриджами с адсорбентом объединены в модули.
Применение заявляемой конструкции установки при осуществлении процесса рекуперации углеводородных паров имеет ряд существенных преимуществ:
- во-первых, позволяет сократить время замены адсорбента (активированного угля) и за счет герметичности картриджей, которая обеспечивает 100%-ную безопасность и отсутствие испарения рекуперированных углеводородов в процессе замены, а также транспортировки, производить замену использованных сменных картриджей максимально быстро и безопасно (замена картриджа на объекте происходит в течение 0-20 минут). При этом использованные картриджи могут быть восстановлены как на самом объекте (например, на автозаправочных станциях) при монтаже дополнительного оборудования, так и в иных местах, на которых находится установка рекуперации (например, нефтебаза, склад горюче-смазочных материалов и прочее), поскольку их конструкция предполагает возможность транспортировки;
- во-вторых, позволяет минимизировать размеры и упростить конструкцию установки, избавившись от излишней громоздкости и большого количества дополнительно входящих в нее устройств;
- в-третьих, позволяет унифицировать все входящие в установку узлы для возможности ее монтажа как на нефтехранилищах, так и на автозаправочных станциях (АЗС);
- в-четвертых, за счет универсальности модульного исполнения позволяет повысить мощность установки без прерывания основного производственного цикла в 2-3 раза по сравнению с существующими на нефтебазах и АЗС установками по рекуперации углеводородных паров, ускорить процесс ее монтажа, а также оптимизировать производственный цикл рекуперации;
- в-пятых, способствует улучшению экологической ситуации вблизи нефтебаз или АЗС, так как не наносит существенного вреда окружающей среде (около 95% активированного угля используется при очистке воздуха);
в-шестых, за счет особенностей конструкции колонн с находящимися внутри них сменными картриджами при использовании установки не требуется монтажа дополнительных систем охлаждения для обеспечения максимальной адсорбции угля, поскольку в процессе прохождения паровоздушной смеси через слой адсорбента выделяется тепловая энергия;
в-седьмых, модульное устройство системы улавливания паров установки позволяет устанавливать колонны непосредственно на островке налива на АЗС рядом с топливозаправочными колонками, а при больших объемах отпускаемого топлива на нефтебазе создается набор колонн согласно требуемой производительности.
Таким образом, заявляемая установка по рекуперации углеводородных паров позволяет решить целый спектр существующих проблем.
Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами, наиболее полно поясняющими сущность предложенного технического решения.
На фиг. 1 изображена установка по рекуперации углеводородных паров, общий вид. На фиг. 2 изображен сменный картридж в разрезе.
При сливоналивных работах на АЗС и нефтебазах, нефтехранилищах образуется паровоздушная смесь (ПВС), содержащая углеводороды, для рекуперации и последующего возвращения в цикл которых используется заявляемая установка.
Согласно фиг. 1, установка по рекуперации углеводородных паров состоит из следующих основных элементов: набора колонн 1, внутри которых находятся сменные картриджи 2, на входном 3 и выходном 4 патрубках устанавливается запорная арматура 5, дополнительно, на выходном патрубке 4 устанавливаются моноваккуметр 6, датчик допустимой концентрации 7 и вентилятор 10 для создания вакуума. На входном патрубке 3 устанавливается манометр 8 и насос 9. При этом колонны 1 могут располагаться как вертикально, так и горизонтально и вместе с находящимися внутри них сменными картриджами 2 с адсорбентом 16 объединяются в модули, количество которых зависит от требуемой производительности установки. Установка также снабжена дополнительным выходным патрубком 11, через который может быть подключена система регенерации активированного угля (не показана).
Согласно фиг. 2, сменный картридж 2 представляет собой двуоболочный цилиндр, внешняя оболочка 12 которого изготавливается из искробезопасного материала (например, из алюминия или нержавеющей стали или полимерных материалов), с учетом требований, предъявляемых на объектах сливоналивных работ нефтепродуктов. Упомянутая внешняя оболочка 12 является защитным кожухом и одновременно проводящей системой паровоздушной смеси. Внутренняя оболочка 13 сменного картриджа 2 представляет собой перфорированный цилиндр, заполненный адсорбентом 16 (активированным углем). Перфорация цилиндра различна в разных зонах. Коэффициент перфорации внутренней оболочки 13 сменного картриджа 2 лежит в пределах 0,5-0,9.
Между внутренним 13 и внешним 12 цилиндрами расположены соединительные перегородки 14, изготовленные с жиклерными (калиброванными) отверстиями, что обеспечивает 98% работы активированного угля. На концах сменного картриджа 2 расположены запорные механизмы (герметичные затворы) 15, что обеспечивает полную герметизацию в процессе замены картриджей.
Установка по рекуперации углеводородных паров работает следующим образом.
Паровоздушная смесь (ПВС) поступает во входную часть 3 патрубка (коллектора). Так как вентилятор 10, находящийся в верхней точке установки, создает разряжение, то ПВС движется через колонны 1, в которых находятся сменные картриджи 2 с адсорбентом, параллельными потоками, что, соответственно, обеспечивает параллельную работу каждой секции, где и происходит процесс очистки паровоздушной смеси от примесей углеводородов. После этого очищенный от углеводородов воздух удаляется в атмосферу. Датчик допустимой концентрации 7, установленный перед выходом очищенного воздуха, осуществляет контроль качества очищаемого воздуха. При достижении максимального насыщения адсорбента 16 углеводородами моновакууметры 6, установленные перед вентилятором 10 на выходе, подадут сигнал о необходимости замены сменных картриджей 2 или регенерации при подключении к системе регенерации активированного угля через выходной патрубок 11.
При этом использованные сменные картриджи 2 могут быть восстановлены как на самом объекте (например, на автозаправочных станциях) при монтаже дополнительного оборудования, так и в иных местах, на которых находится установка рекуперации (например, нефтебаза, склад горюче-смазочных материалов и прочее), поскольку их конструкция предполагает возможность транспортировки.
В результате проведенного патентно-информационного поиска не было найдено ни одного источника информации, содержащего всю совокупность существенных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».