Резервуар для улавливания паров нефтепродуктов с оптическими датчиками

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для приема и хранения нефтепродуктов и может быть использована в нефтехимической промышленности и других отраслях нефтепродуктообеспечения.
Предлагаемая полезная модель наиболее применима при хранении и приеме бензинов, авиационных керосинов и дизельных топлив в резервуарах.
Загрязнение воздушного бассейна на АЗС и нефтебазах 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 (ПВС) из резервуара при закачке нефтепродукта. При этом объем газового пространства уменьшается и срабатывает дыхательный клапан. Потери от «малых дыханий» вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров бензинов в газовом пространстве резервуара.
Температура нефтепродуктов, хранящихся в наземных резервуарах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в наземных резервуарах нагреваются до 30 градусов Цельсия и более. Температура начала кипения бензинов составляет 35 градусов Цельсия [А.С. Сафонов и др. Автомобильные топлива. Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. СПб.: НПИКЦ, 2002]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.
Это означает существенные потери от испарения. Выбросы паров нефтепродуктов в атмосферу из наземных резервуаров очень велики. Это не только приводит к потерям нефтепродуктов и к увеличению пожарной опасности объектов АЗС и нефтебаз, но и отрицательно сказывается на здоровье населения и экологической обстановки. Борьба с потерями горючего от «малых» и «больших» дыханий становится важной экологической и экономической задачей.
Известна установка улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров [Кундротас К.Р., Матвеев Ю.А и др. Патент на полезную модель №84253 от 10.07.2009 года].
На предлагаемые резервуары, имеющие устройство для приема и выдачи нефтепродуктов замерные люки, эстакады, трубы дыхательных клапанов, оборудованных тарельчатыми клапанами дополнительно на корпус дыхательных клапанов горизонтально устанавливается общая газовая линия, оборудованная обратными клапанами и задвижкой. Газовая линия соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным стальным резервуаром с двойными стенками, который оборудуется устройством для приема паров нефтепродуктов, с двумя перегородками, имеющими отверстия различного диаметра, фильтром-поглотителем с активированным углем и замерным люком. Также резервуар для улавливания паров оснащается трубопроводными линиями для подачи и откачки низкооктанового компонента и воды.
Нижняя часть резервуаров для нефтепродуктов оборудуется общей трубопроводной линией для слива воды с задвижками, и смотровыми устройствами.
Установка работает следующим образом.
С повышением температуры в резервуарах, высокооктановые нефтепродукты начинают испаряться. Пары нефтепродуктов 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 градусов и дробления пузырьков абсорбируется низкооктановым компонентом.
При осуществлении «больших дыханий», связанных с приемом пары нефтепродуктов 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.
Недостатками установки улавливания паров нефтепродуктов и удаления воды для наземных горизонтальных стальных резервуаров являются:
1. Подача паровоздушной смеси в резервуар под слой абсорбента большой высоты.
2. Создание высокого давления паровоздушной смеси в резервуарах и общей газовой линии.
3. Предназначение установки в основным для автомобильных бензинов.
Также известна установка улавливания паров нефтепродуктов из автомобильных цистерн и резервуаров с применением охлаждающей смеси [Ю.А. Матвеев и др. Патент на полезную модель №122994 от 20.12.2012].
В данной установке на горловину автомобильной цистерны устанавливается съемное устройство на гибком рукаве, который соединен с участком паропровода сливо-наливной эстакады. На участке паропровода устанавливается компрессор для прокачки паров нефтепродуктов и обратный клапан. Участок паропровода сливо-наливной эстакады связан с основным паропроводом с обратным клапаном и задвижкой, который соединяется с заглубленным горизонтальным стальным резервуаром. Резервуар оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и устройством для приема паров нефтепродуктов и наполовину заливается низкооктановым компонентом, в качестве которого используется дизельное топливо. Основной паропровод под земной поверхностью проходит теплообменник змеевикового типа с охлаждающей смесью.
Установка работает следующим образом. Через приемный трубопровод автомобильной цистерны нефтепродукт поступает в автоцистерну. В цистерне создается избыточное давление паров. При этом, пары по гибкому рукаву поступают в участок паропровода и откачиваются с помощью компрессора через открытый под давлением компрессора обратный клапан в основной паропровод, соединенный с дополнительным резервуаром. Пары проходят теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью, которая подается из емкости по трубопроводу охлаждающей системы с помощью насоса. При этом основная часть газообразных углеводородов в результате охлаждения в теплообменнике переходит в жидкое состояние, а пары, не перешедшие в жидкость, расслаиваются двумя перегородками с отверстиями различного диаметра и поглощаются низкооктановым компонентом. При «больших» и «малых» дыханиях с повышением давления парового пространства вертикального резервуара, открывается дыхательный клапан рабочего давления, и пары нефтепродуктов по паропроводу поступают в теплообменник с перекачиваемой охлаждающей смесью. После теплообменника смесь паров с жидким нефтепродуктом поступает в приемное устройство и в резервуар с низкооктановым компонентом, где абсорбируются низкооктановым компонентом.
Недостатками указанной установки являются:
1. Подача паровоздушной смеси в резервуар под слой абсорбента большой высоты.
2. Создание высокого давления паровоздушной смеси в резервуарах и общей газовой линии.
3. Сложность работы установки, связанная с использованием охлаждающей смеси.
Также известна автомобильная цистерна для нефтепродуктов с применением оптических датчиков [Богданов А.Ю., Матвеев Ю.А., Матвеев А.Ю. патент на полезную модель №207170 от 15.10.2021 года].
На предлагаемую автомобильную цистерну, имеющую шасси с колесами, цистерну с горловиной и откидной крышкой, дыхательный клапан, волнорезы (перегородки жесткости) дополнительно в переднюю часть корпуса автомобильной цистерны устанавливаются два оптических датчика.
Первый оптический датчик устанавливается в нижней части цистерны. Данный датчик предназначен для определения воды. Второй датчик устанавливается на расстоянии 30-40 см от первого датчика и предназначен для определения качества нефтепродукта.
Оптические датчики с помощью линий связи соединены с преобразователем, который связан с сигнализатором. Преобразователь и сигнализатор размещены в кабине автомобиля.
Техническое устройство работает следующим образом.
При наливе нефтепродукт поступает в автоцистерну. В случае образования (попадания) воды, она будет скапливаться в нижней части цистерны. При достижении уровня оптического датчика водой датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления нефтепродукта (дизельного топлива). Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
При образовании высоковязкой непрозрачной жидкости верхний оптический датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления дизельного топлива. Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
Недостатками автомобильной цистерны для нефтепродуктов с применением оптических датчиков являются:
1. Отсутствие возможности автоматического слива воды из автомобильной цистерны.
2. Применимость устройства только к автомобильным цистернам и топливозаправщикам.
3. Отсутствие смотрового устройства для визуального определения границы раздела жидкостей: нефтепродукт - вода.
Также известна автомобильная цистерна для нефтепродуктов с применением оптических датчиков [Богданов А.Ю., Матвеев Ю.А., Матвеев А.Ю. патент на полезную модель №207170 от 15.10.2021 года].
На предлагаемую автомобильную цистерну, имеющую шасси с колесами, цистерну с горловиной и откидной крышкой, дыхательный клапан, волнорезы (перегородки жесткости) дополнительно в переднюю часть корпуса автомобильной цистерны устанавливаются два оптических датчика.
Первый оптический датчик устанавливается в нижней части цистерны. Данный датчик предназначен для определения воды. Второй датчик устанавливается на расстоянии 30-40 см от первого датчика и предназначен для определения качества нефтепродукта.
Оптические датчики с помощью линий связи соединены с преобразователем, который связан с сигнализатором. Преобразователь и сигнализатор размещены в кабине автомобиля.
Техническое устройство работает следующим образом.
При наливе нефтепродукт поступает в автоцистерну. В случае образования (попадания) воды, она будет скапливаться в нижней части цистерны. При достижении уровня оптического датчика водой датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления нефтепродукта (дизельного топлива). Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
При образовании высоковязкой непрозрачной жидкости верхний оптический датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления дизельного топлива. Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
Недостатками автомобильной цистерны для нефтепродуктов с применением оптических датчиков являются:
1. Отсутствие возможности автоматического слива воды из автомобильной цистерны.
2. Применимость устройства только к автомобильным цистернам и топливозаправщикам.
3. Отсутствие смотрового устройства для визуального определения границы раздела жидкостей: нефтепродукт - вода.
Также известна автомобильная цистерна для нефтепродуктов с применением оптических датчиков [Богданов А.Ю., Матвеев Ю.А., Матвеев А.Ю. патент на полезную модель №207170 от 15.10.2021 года].
На предлагаемую автомобильную цистерну, имеющую шасси с колесами, цистерну с горловиной и откидной крышкой, дыхательный клапан, волнорезы (перегородки жесткости) дополнительно в переднюю часть корпуса автомобильной цистерны устанавливаются два оптических датчика.
Первый оптический датчик устанавливается в нижней части цистерны. Данный датчик предназначен для определения воды. Второй датчик устанавливается на расстоянии 30-40 см от первого датчика и предназначен для определения качества нефтепродукта. Оптические датчики с помощью линий связи соединены с преобразователем, который связан с сигнализатором. Преобразователь и сигнализатор размещены в кабине автомобиля. Техническое устройство работает следующим образом.
При наливе нефтепродукт поступает в автоцистерну. В случае образования (попадания) воды, она будет скапливаться в нижней части цистерны. При достижении уровня оптического датчика водой датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления нефтепродукта (дизельного топлива). Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
При образовании высоковязкой непрозрачной жидкости верхний оптический датчик будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления дизельного топлива. Данное значение коэффициента преломления через линию связи поступает в преобразователь, а затем на сигнализатор, например, в виде загорания красной лампы.
Недостатками с точки зрения улавливания паров автомобильной цистерны для нефтепродуктов с применением оптических датчиков являются:
1. Отсутствие возможности улавливать пары нефтепродуктов
2. Применимость устройства только к автомобильным цистернам и топливозаправщикам.
Наиболее близким к указанной проблеме является наземный вертикальный резервуар с двойным дном, оборудованный установкой улавливания паров нефтепродуктов [Ю.А. Матвеев, С.М. Аноприенко. Патент на полезную модель №101023 от 10.01, 2011 г.].
В данном резервуаре дыхательный клапан оборудуется трубопроводом с задвижкой для отвода паров нефтепродуктов при «малых» и «больших» дыханиях, который соединяется с дополнительным заглубленным горизонтальным резервуаром Р-5. При этом трубопровод под землей находится в трубопроводе-холодильнике большего диаметра, оборудованным задвижками и заполненным водой (охлаждающей жидкостью в зимнее время). Резервуар Р-5 заполняется низкооктановым компонентом, оборудуется фильтром-поглотителем с активированным углем и приемником паров нефтепродуктов.
Техническое устройство работает следующим образом. Через приемный трубопровод нефтепродукт поступает в резервуар. При этом уровень нефтепродукта начинает увеличиваться, а соответственно объем парового пространства уменьшаться. С целью улавливания паров при «больших дыханиях» открывается дыхательный клапан, обратный клапан и по трубопроводу пары поступают в резервуар с низкооктановым компонентом, оборудованным приемным устройством. При этом часть нефтепародуктов в результате дробления пузырьков двумя перегородками с дырками различного диаметра, поглощается низкооктановым нефтепродуктом. Нерастворившаяся часть нефтепродуктов на выходе из резервуара улавливается фильтром-поглотителем.
При «малых дыханиях» также открывается дыхательный клапан и пары нефтепродуктов по трубопроводу 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, находящегося в трубопроводе холодильнике. Оставшаяся часть паров превращается в жидкость и растворяется в низкооктановом компоненте.
Недостатками указанного резервуара с установкой улавливания паров являются:
1. Предназначение установки в основном для автомобильных бензинов.
2. Подача паровоздушной смеси в резервуар под слой абсорбента большой высоты.
3. Создание высокого давления паровоздушной смеси в резервуарах и общей газовой линии.
4. Сложность работы установки.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу улавливания паров различных нефтепродуктов из резервуаров. Также при этом не создается высокого давления паровоздушной смеси (паров) в резервуарах и общей газовой линии.
Решение указанной задачи достигается тем, что боковая стенка резервуара оборудуется двумя оптическими датчиками на различной высоте, которые линией связи соединены с преобразователем, связанным с реле, при этом реле линией связи соединено с электромагнитными клапанами с возможностью их открытия и закрытия для подачи паров нефтепродуктов по основной, средней и малой паропроводным линиям под слой абсорбента.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность улавливания паров различных нефтепродуктов, имеющихся на нефтебазе и АЗС, упрощается конструкция технического устройства, повышается абсорбционная способность абсорбента.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, 2), на которых изображены разрез резервуара и схема устройства для открытия электромагнитных клапанов. На предлагаемый подземный резервуар 1, имеющий трубопровод для приема и выдачи нефтепродукта 2, задвижку 3, замерной люк 4, дыхательный клапан 5, паропроводную линию для подачи паров 6, участки паропроводов 7 дополнительно на боковую стенку резервуара устанавливаются два оптических датчика 8. Оптические датчики линией связи 9 соединяется с преобразователем 10, который связан линией связи с реле 11. В свою очередь, реле связано с электромагнитными клапанами 12. Электромагнитные клапана выполнены с возможностью автоматического и ручного открытия (закрытия).
В резервуаре 1 в качестве абсорбента используется дизельное топливо 13, которое является низкооктановым компонентом. Дизельное топливо заливается на 30-40 процентов вместимости резервуара.
Оптические датчики применяются для определения уровней различных жидкостей и сред в резервуарах, цистернах, а также в других емкостях. Принцип работы оптических датчиков основан на различном преломлении света при прохождении через призму (полусферу) в разных жидкостях или средах. Оптический датчик включает в себя корпус, призму, светодиод, фотоприемник и измерительную электронную схему. Дизельное топливо, паровоздушная смесь и другие жидкости или среды имеют различные коэффициенты преломления. В частности, дизельное топливо имеет коэффициент преломления 1,43, а воздух (паровоздушная смесь) 1.
Полезная модель работает следующим образом. Пары нефтепродукта (паровоздушная смесь) через паропроводную линию 6 и сетку для разделения пара 14 поступают в резервуар 1 под слой дизельного топлива. В результате происходит абсорбция паров бензина абсорбентом.
Пары нефтепродуктов поступают в резервуар 1 после «больших» и «малых дыханий резервуаров с нефтепродуктами. В результате поступления паров уровень дизельного топлива в резервуаре 1 увеличивается. Также над уровнем абсорбента образуется паровоздушная смесь 15.
При достижении уровнем дизельного топлива нижнего оптического датчика, датчик 8 будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления паровоздушной смеси.
Данное значение коэффициента преломления через линию связи 9 поступает на преобразователь 10. Преобразователь передает сигнал на реле 11.
Реле 11 с помощью линии связи 9 открывает соответствующий электромагнитный клапан 12, при этом производится подача паров под верхний слой дизельного топлива. Пары нефтепродукта будут поступать по средней паропроводной линии 16 за счет меньшего давления столба жидкости по сравнению с основной паропроводной линией 6.
При достижении уровнем дизельного топлива верхнего оптического датчика, датчик 8 будет показывать значение коэффициента преломления, отличное от показателя коэффициента преломления паровоздушной смеси. Данное значение коэффициента преломления через линию связи 9 поступает на преобразователь 10. Преобразователь передает сигнал на реле 11. Реле с помощью линии связи 9 открывает соответствующий электромагнитный клапан 12, при этом производится подача паров под верхний слой дизельного топлива. Пары нефтепродукта будут поступать по малой паропроводной линии 17 за счет меньшего давления столба жидкости.
После откачки смеси абсорбента с нефтепродуктами из резервуара 1 оптические датчики 8 окажутся в среде паровоздушной смеси. Данное значение коэффициента преломления поступает на преобразователь, который передает сигнал на реле для закрытия электромагнитных клапанов.
Конструкция резервуара для улавливания паров с оптическими датчиками, различными паропроводными линиями с электромагнитными клапанами, позволяет избежать повышения давления паров в резервуарах и общей линии подачи ПВС. Также повышается эффективность процесса абсорбции, так как пары нефтепродуктов подаются в различные слои дизельного топлива. Предложенное техническое устройство позволяет улавливать пары различных нефтепродуктов, находящихся на нефтебазе в один резервуар, повышает пожарную и экологическую безопасность нефтебаз и АЗС, за счет снижения количества взрывов и пожаров.