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

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для хранения нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической и других отраслях нефтепродуктообеспечения.
Предлагаемая полезная модель наиболее применима при приеме, хранении и выдаче бензинов и дизельных топлив 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 паровоздушной 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 основном бензинов) 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 [1]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.
Загрязнения литосферы и гидросферы происходят в результате утечек горючего из резервуаров и трубопроводов, переливов РВС нефтепродуктами, проливов из рукавов, автоцистерн и другим причинам.
Если пролив горючего из поясов резервуара можно обнаружить визуально, то утечку нефтепродуктов из днища наземного РВС определить можно только сложными диагностическими методами. Данные методы связанны с освобождением резервуара от горючего с последующей зачисткой РВС и проводятся с определенной периодичностью в среднем 1 раз в 5 лет.
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, но и отрицательно сказывается на здоровье населения.
Борьба с потерями горючего от утечек и испарения становятся 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. Отсутствие устройства, предотвращающего утечки горючего из днища резервуара.
2. Низкая эффективность улавливания паров нефтепродуктов на нефтебазах особенно при «малых» дыханиях резервуаров.
3. Высокий уровень загрязнения атмосферы парами нефтепродуктов.
Также известна установка для улавливания паров нефтепродуктов [3].
Установка для улавливания паров нефтепродуктов состоит из резервуара с хранимым нефтепродуктом, насоса, резервуара для улавливания паров с двойными стенками, между которыми протекает холодная вода (холодильник), и частично заполненного низкооктановым нефтепродуктом (дизельным топливом). Внутри резервуара для улавливания паров установлены: в слое низкооктанового нефтепродукта - плоские горизонтальные перегородки, на наружной поверхности внутренних стенок резервуара - ультразвуковые генераторы, а на выходе из резервуара - фильтр-поглотитель с активированным углем.
Установка работает следующим образом.
При создании избыточного давления в резервуаре (2000 Па) через автоматическое устройство происходит включение насоса, и газообразные углеводороды по системе трубопроводов поступают в резервуар, подключенный к системе водоснабжения с холодной водой. За счет разности температур в резервуаре для нефтепродуктов и в резервуаре-холодильнике, при поступлении газообразных углеводородов в резервуар для улавливания, на внутренних стенках пузырьков образуется конденсат. Под действием ультразвуковых генераторов, установленных на наружной поверхности резервуара, происходит дробление пузырьков или их полное удаление. В результате чего нефтепродукт, образующийся на внутренних стенках пузырьков, смешивается с низкооктановым нефтепродуктом. Для увеличения пути прохождения пузырьков к верхним слоям низкооктанового нефтепродукта и увеличения времени воздействия на них ультразвуковых генераторов внутренние перегородки резервуара установлены ступенчато, образуя своеобразный лабиринт. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.
Процесс отвода газообразных углеводородов из резервуара происходит до тех пор, пока в резервуаре не создастся разряжение (250 Па). При срабатывании клапана вакуума насос отключается.
Недостатками указанной установки являются:
1. Отсутствие устройства, предотвращающего утечки горючего из днища резервуара.
2. Сложность и дороговизна установки.
3. Большая вероятность выхода из строя элементов установки.
Наиболее близкой к указанной проблеме является установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров [4].
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 и дизельного топлива 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. Отсутствие устройства, предотвращающего утечки горючего из днища резервуара.
2. Низкая эффективность охлаждения паров высокооктановых нефтепродуктов при прохождении в трубопроводе до приемного устройства.
3. Малая длина охлаждающего трубопровода.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности предотвращения утечек горючего из резервуаров и улавливания паров нефтепродуктов, хранящихся в наземных резервуарах, когда испарения происходят в основном в связи с изменением температуры («малые» дыхания), а также в связи с приемом горючего («большие» дыхания), которые происходят с определенной периодичностью, связанной с закачкой горюче-смазочных материалов.
Решение указанной задачи достигается тем, что наземный вертикальный резервуар оборудуется двойным дном с перегородками жесткости и устройством с задвижкой для контроля уровня загазованности пространства между днищами, а также тем, что на корпус дыхательного клапана резервуара устанавливается трубопровод с запорной арматурой, соединенный с заглубленным резервуаром, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и фильтром поглотителем, при этом трубопровод под землей находится в трубопроводе-холодильнике большего диаметра, заполненным водой или охлаждающей жидкостью.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как предотвращаются утечки горючего из днища резервуара, повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов в наземных резервуарах при хранении и приеме горючего, а также повышается надежность эксплуатации резервуарного парка.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2,), на которых изображены: разрезы установки и дыхательного клапана с дополнительным трубопроводом.
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 трубопровод 11 с обратным клапаном 12 и задвижкой 13, который соединяется с корпусом дыхательного клапана 10 и с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром 14. Резервуар оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем 15 и устройством для приема паров нефтепродуктов 16, которое оборудуется двумя перегородками с дырками различного диаметра 17, 18 для дробления пузырьков пара. Заглубленный резервуар наполовину заливается низкооктановым компонентом 19.
Дополнительный трубопровод для приема паров оснащается под землей 20 трубопроводом - холодильником 21, заполненным водой или охлаждающей жидкостью и оборудованным наливными и сливными задвижками 22, 23.
Вертикальный стальной резервуар монтируется двойным дном 24 с перегородками жесткости 25. Пространство между днищами оборудуется устройством 26 с задвижкой 27 для проверки уровня загазованности нефтепродуктами.
Полезная модель работает следующим образом. Через приемный трубопровод 3 нефтепродукт поступает в резервуар 1. При этом уровень горючего 28 начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства 29 уменьшаться. С целью улавливания паров при больших дыханиях открывается дыхательный клапан 10, обратный клапан 12 и по трубопроводу 11, соединенному с дополнительным резервуаром 14, оборудованным приемным устройством 16 пары поступают в резервуар с низкооктановым компонентом. При этом часть газообразных углеводородов в результате дробления пузырьков двумя перегородками с дырками различного диаметра 17, 18 поглощается низкооктановым нефтепродуктом 19. Нерастворившаяся часть газообразных углеводородов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем 15.
При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур, с повышением давления, также открывается дыхательный клапан 10 и пары нефтепродуктов по трубопроводу 11 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 11, находящегося в трубопроводе холодильнике 21.
В случае утечки горючего через днище резервуара, нефтепродукт останется в резервуаре за счет второго днища 24. Контроль загазованности пространства между днищами осуществляется с помощью устройства 26, оборудованного задвижкой 27.
Если при повышении давления не срабатывает дыхательный клапан 10, или по техническим причинам будет закрыта задвижка 13, то для выпуска паровоздушной смеси откроется клапан повышенного давления 8, что предотвратит разрушение резервуара.
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. А.С.Кузнецов и др. Патент на изобретение №2226122. Установка для улавливания паров нефтепродуктов.
4. 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.
5. В.Г.Коваленко. Экологическая безопасность в системах нефте-продуктообеспечения и автомобильного транспорта. М.: ЛитНеф-теГаз, 2004.