РЕЗЕРВУАР ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ НЕФТЯНОЙ ПЕНЫ И ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

3
Предполагаемая полезная модель относится к средствам хранения и приема нефти, и может быть применена в нефтяной промышленности для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ и воду в вертикальных стальных резервуарах (РВС) большой вместимости объемом от 5000 до 50000 м и горизонтальных стальных резервуарах (РГС).
Предполагаемая полезная модель наиболее применима при использование сырой нефти. Под сырой нефтью подразумевается жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит воду, растворенный газ, минеральные соли и механические примеси [ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия. М.: ГОССТАНДАРТ, 2002].
Растворенный в сырой нефти газ образует нефтяную пену, которая представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом и разделенных пленками нефти. Плотность нефтяной пены может колебаться в широких пределах от 0,5 плотности жидкости до значений близких к плотности газа. Высота нефтяной пены может достигать нескольких метров и зависит от содержания в нефти растворенного газа, температуры, давления, скорости подачи нефти в резервуар, а также от других факторов.
В определенные моменты времени, когда уровень нефти достигает 0,9-0,95% вместимости резервуара нефтяная пена через неплотности оборудования, вытекает на крышу и стенки резервуара. При этом наносится материальный ущерб нефтяному предприятию, загрязняется окружающая среда, а также повышается пожарная опасность объекта.
Известен резервуар для приема, хранения и выдачи сырой нефти, содержащей растворенный газ [Ю.А. Матвеев, О.Н. Ведьманов, Ю.П.Марцев. Патент на полезную модель №74206 от 20.06.2008 года].
В данном устройстве на крышу вертикального стального резервуара дополнительно устанавливаются патрубок с тарельчатым клапаном, оборудованный трубопроводом с задвижкой, а также резинотканевый резервуар МР-4. Резинотканевый резервуар герметично соединен с трубопроводом с помощью прокладки и хомута. Резервуар МР-4 позволяет вместить 4000 л жидкости. Давление срабатывания тарельчатого клапана устанавливается 0,015 МПа, что значительно ниже давления срабатывания дыхательных клапанов марок СМДК и ППР, устанавливаемых на резервуары [А.Н. Волгушев и др. Оборудование автозаправочных станций. Учебное пособие. СПб.: Ватт, 2000 - 92 с.].
Необходимо отметить, что замерные и световые люки, вентиляционные патрубки, а также другие приборы, установленные на крыше резервуара, должны быть герметично закрыты.
Нефтяная пена в случае достижения крыши резервуара через патрубок, тарельчатый клапан, открытую задвижку и трубопроводные коммуникации попадает в резинотканевый резервуар, где отстаивается и разгазируется. При этом не будет происходить аварийной ситуации, связанной с выбросами нефтяной пены на крышу и стенки резервуара, а также с остановкой насосного оборудования.
Недостатками указанного резервуара при приеме, хранении и тушении сырой нефти являются:
1. Низкая эффективность использования попутного нефтяного газа.
2. Высокая пожарная опасность.
3. Утяжеление нагрузки на крышу вертикального стального резервуара, за счет суммарной массы МР-4 и нефти, находящейся в резервуаре.
Наиболее близким по технической сущности данной полезной модели является резервуар для приема сырой нефти, оборудованный устройством для улавливания нефтяной пены [Ю.А. Матвеев, Ю.П. Марцев, Е.Ю. Марцева, Д.Н. Иванов. Патент на полезную модель №82200 от 20.04.2009 года].
В данном техническом решении на крыше вертикального стального резервуара, дополнительно устанавливается патрубок, оборудованный трубопроводом с тарельчатым клапаном.
Трубопровод соединен с горизонтальным стальным резервуаром объемом 10 кубических метров. Резервуар оборудуется дыхательным клапаном для удаления попутных нефтяных газов при разгазировании сырой нефти, замерным люком, а также трубопроводом с задвижкой для откачки разгазированой нефти.
Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный патрубок и соответствующую задвижку нефть с растворенным газом и водой поступает в вертикальный стальной резервуар.
При поступлении нефти в резервуаре образуется слой пены различной высоты. Пена, достигнув крыши резервуара, поднимает тарельчатый клапан и по трубопроводу поступает в горизонтальный стальной резервуар, который герметично соединен с трубопроводом. В резервуаре происходит отстаивание и разгазирование нефтяной пены. В связи с этим не происходит пролива нефти на крышу и стенки вертикального стального резервуара. После разгазирования нефтяной пены в горизонтальном стальном резервуаре оператор определяет с помощью метрштока через замерной люк количество нефти и при необходимости с использованием трубопровода и задвижки производит откачку нефти в автоцистерну или предусмотренный технологической схемой резервуар. При повышении давления попутных нефтяных газов в горизонтальном резервуаре открывается дыхательный клапан, и газы выпускаются в атмосферу.
Недостатками резервуара для приема сырой нефти, оборудованного устройством для улавливания нефтяной пены, являются:
1. Низкая эффективность использования попутного нефтяного газа.
2. Отсутствие устройства, предотвращающего повышение температуры в горизонтальном стальном резервуаре в жаркую погоду.
3. Высокая пожарная опасность.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности приема и хранения сырой нефти в РВС и РГС. Также при этом повышается эффективность использования попутного нефтяного газа, уменьшается загрязнение атмосферы и снижается пожарная опасность нефтяного предприятия.
Решение указанной задачи достигается тем, что горизонтальный стальной резервуар дополнительно оборудуется паропроводом для выдачи попутного нефтяного газа с обратным клапаном и внутренней трубой с отверстиями, а также тем, что резервуар выполняется двустенным, при этом межстенное пространство заполняется углекислым газом.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как уменьшается экологическая и пожарная опасность объекта нефтяного предприятия. При этом попутный нефтяной газ не выбрасывается в атмосферу, а используется в технологических или производственных процессах.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2), на которых изображены разрез резервуара и разрез дыхательного клапана.
На предлагаемый горизонтальный стальной резервуар 1, имеющий трубопровод для приема и выдачи нефти 2, задвижку 3, замерной люк 4, дыхательный клапан 5, трубопровод для приема нефтяной пены и попутного нефтяного газа 6 дополнительно устанавливается паропровод 7 для выдачи попутного нефтяного газа.
Трубопровод для приема нефтяной пены и попутного нефтяного газа 6 оборудуется обратным клапаном 8. Обратный клапан 8 работает только в одном направлении и предназначен для приема нефтяной пены и попутного нефтяного газа из вертикальных стальных резервуаров для нефти. Обратный клапан 8 не допускает движения жидкости и газа из трубопровода 6 и резервуара 1.
Паропровод 7 также оснащается обратным клапаном 8.
Горизонтальный стальной резервуар объемом 10-25 кубических метров устанавливается на поверхности земли 9.
Горизонтальный стальной резервуар 1 изготавливается двустенным 10. При этом межстенное пространство резервуара заполняется углекислым газом 11. Углекислый газ имеет низкий коэффициент теплопроводности. Это позволяет предотвратить значительное повышение температуры внутри резервуара 1 при высокой температуре окружающей среды.
В свою очередь снижение температуры в горизонтальном стальном резервуаре приводит к уменьшению скорости отделения попутного нефтяного газа от нефти и позволяет снизить давление газового пространства в резервуаре 1 в жаркую летнюю погоду.
Резервуар 1 оборудуется внутренней трубой 12 с отверстиями 13. Внутренняя труба предназначена для приема нефтяной пены, а отверстия необходимы для выхода попутного нефтяного газа в резервуар 1.
Полезная модель работает следующим образом.
При поступлении сырой нефти 14 с попутным нефтяным газом 15 в вертикальном стальном резервуаре образуется слой нефтяной пены различной высоты. Пена, достигнув крыши РВС, по трубопроводу 6 через обратный клапан 8 поступает в горизонтальный стальной резервуар 1. В резервуаре 1 происходит отстаивание и разгазирование нефтяной пены. После разгазирования нефтяной пены в горизонтальном стальном резервуаре оператор определяет с помощью метрштока в замерном люке 4 количество нефти 14 и при необходимости с использованием трубопровода 2 и задвижки 3 производит откачку нефти в автоцистерну или предусмотренный технологической схемой резервуар.
При возрастании давления попутного нефтяного газа 15 открывается обратный клапан 8 паропровода 7, и газ подается в технологический газопровод или отдельный резервуар. При возникновении аварийной ситуации, связанной с выходом из строя обратного клапана 8 попутный нефтяной газ 15 при подъеме штока 16 дыхательного клапана 5 удаляется в атмосферу. Дыхательный клапан рассчитан на большее давление, чем обратный клапан 8 паропровода 7.
Использование попутного нефтяного газа в производственных или технологических процессах приводит к дополнительному экономическому эффекту, а также снижает загрязнение атмосферы.