ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ГАЗОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к резервуарному оборудованию, в частности к средствам для уменьшения образования испарений в резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов.
Известен резервуар с установленным под дыхательным клапаном диском-отражателем (Мацкин Л. А. и др. "Эксплуатация нефтебаз", М. "Недра", 1975 г. с. 337-338. Арбузова Ф.Ф. и др. "Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении", М. "Недра", 1981 г. с. 98-99).
Подвешенный под монтажным патрубком дыхательного клапана отражатель при "вдохе" резервуара препятствует распространению струи входящего в резервуар воздуха вглубь газового пространства, изменяя ее направление с вертикального на почти горизонтальное. Вследствие этого наиболее насыщенные слои паровоздушной смеси в газовом пространстве, находящиеся у поверхности продукта, не перемешиваются входящей струей воздуха. Перемешивание локализуется в слоях, примыкающих к кровле резервуара. Такой механизм перемешивания уменьшает концентрацию паров продукта в паровоздушной смеси, вытесняемой в атмосферу при последующем "выдохе" или заполнении резервуара, т.е. уменьшает потери от испарения. Применение отражателей, устанавливаемых под монтажным патрубком дыхательного клапана, является эффективным средством снижения выбросов углеводородов в воздушный бассейн.
Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана резервуара для нефти и нефтепродуктов, имеющее держатель с газовым отражателем в виде конуса с углом при вершине 140-150 градусов, обращенного вверх основанием, с центральным отверстием на вершине для слива конденсата, при этом держатель выполнен в виде вертикального патрубка с щелевым вырезом в нижней его части перед газовым отражателем таким образом, что отношение высоты щелевого выреза в каждой точке по окружности патрубка к длине отрезка, проходящего через ось патрубка от этой точки до стенки резервуара, равно постоянной величине (см. описание к патенту RU 2078722, B65D 90/38, опубликовано 10.05.1997 г).
Одним из недостатков прототипа является неопределенность количества и формы ребер, соединяющих конус газового отражателя и патрубок, между тем как всякое препятствие на пути воздушного потока существенно влияет на его характеристики, в частности снижает эффективность известного устройства изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана при заполнении и опорожнении резервуара. Идеальным с точки зрения равномерности распространения воздушного потока по подкровельному пространству было бы полное отсутствие каких бы то ни было элементов на пути потока, но конус должен иметь фиксацию относительно патрубка.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы известного устройства изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана при заполнении и опорожнении резервуара.
С целью решения указанной задачи предлагается ограничить число ребер четырьмя равномерно расположенными по окружности пластинами треугольной формы в плане с размером стороны, прилегающей к боковой поверхности патрубка, не менее максимальной высоты щелевого выреза в патрубке.
На фиг. 1 изображен вертикальный разрез заявляемого устройства, на фиг. 2 - вид сверху.
Заявляемая полезная модель содержит вертикальный патрубок 1, закрепленный на крыше резервуара 2, имеющий щелевой вырез 3. К патрубку 1 с помощью четырех равномерно расположенных по окружности ребер 4 прикреплен отражатель 5, имеющий центральное отверстие для слива конденсата 6. Наибольший эффект проявляется в случае применения ребер в виде пластин треугольной формы в плане с размером стороны, прилегающей к боковой поверхности патрубка, не менее максимальной высоты щелевого выреза в патрубке.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При опорожнении резервуара ("входе") через дыхательный клапан (не показан) по вертикальному патрубку 1 в резервуар 2 начинает поступать воздух. При своем движении воздушная струя встречает препятствие в виде конического отражателя 5 и изменяет свое направление на радиальное, при этом отражатель 5 представляет собой конический насадок, через который из щелевого выреза в патрубке истекает затопленная свободная турбулентная струя воздуха. Ввиду того, что отношение высоты щелевого выреза 3 в каждой точке по окружности вертикального патрубка 1 к длине отрезка, проходящего от этой точки через ось патрубка до стенки резервуара 2, имеет постоянную величину, то на каждую единицу площади подкровельного газового пространства распределяется одинаковое количество засасываемого воздуха. Так как плотность воздуха меньше плотности паров нефти и нефтепродуктов, воздух накапливается в верхней части резервуара равномерно по всей площади. Как доказано для решения-прототипа, газовый отражатель 5, выполненный в виде конической поверхности с углом при вершине 140-150° позволяет перевести нижнюю границу воздушной струи в горизонтальную или близкую к горизонтальной плоскость, так как отклонение турбулентной воздушной струи после отрыва от конической поверхности составляет величину порядка 12-16°. Отверстия 6 предназначены для слива конденсата. Благодаря этому верхние слои воздуха не перемешиваются с газами, находящимися у поверхности жидкости даже при высоких взливах резервуара. Площадь канала, образованного поверхностью щелевого выреза 3 в вертикальном патрубке 1 и поверхностью отражателя 5, равная площади поперечного сечения патрубка 1, позволяет обеспечить плавное изменение скорости воздушной струи и более эффективно повлиять на ее распределение. Формированию потока в определенной степени способствуют и 4 соединительных ребра 4. Большее количество ребер приводит к более раннему размыванию (до того как струя воздуха достигнет стенок резервуара) турбулентного струйного пограничного слоя, ограничивающего ядро струи воздуха (Чугаев P.P. "Гидравлика", Л. "Энергия", 1982 г. с. 401-402). При наличии конденсата в газовом потоке и его осаждения на газовом отражателе он стекает через отверстие 6. Меньшее количество ребер не технологично и требует большей толщины ребер, что также сказывается на формировании воздушной струи.
При заполнении резервуара ("выходе") из его газового пространства через дыхательный клапан (не показан) по вертикальному патрубку 1 в первую очередь вытесняется равномерно распределенный под кровлей резервуара воздух, причем его приток к клапану с разных радиальных направлений происходит в объемах, соответствующих высоте щелевого выреза 3. Это обеспечивает равномерный отбор воздуха со всего подкровельного пространства резервуара. Испарение жидкого продукта становится несущественным вследствие сохранения над ним насыщенного парами продукта слоя.
Использование минимального количества элементов жесткости конструкции в виде треугольных пластин в полости дифференциального газового отражателя для изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана позволяет мягко при высокой степени однородности удельной загрузки сосредоточить поступающий в резервуар при "вдохе" воздух по всему сечению резервуара в его верхней части и при "выдохе" в первую очередь вывести воздух без смешения с парами жидкого продукта, не нарушая насыщенного парами продукта слоя. Это дает возможность дополнительно по отношению к известным аналогичным техническим решениям снизить потери нефти и нефтепродуктов из резервуаров от испарения, сократить объемы вредных выбросов в атмосферу, уменьшить загазованность резервуарных парков, повысить пожаробезопасность промышленных объектов.