УСТАНОВКА УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕРЕЛИВОВ СМЕСИ АБСОРБЕНТА И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с устройством для предотвращения переливов смеси абсорбента и нефтепродуктов
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для улавливания паров и может быть использована при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами в нефтяной промышленности.
Данная полезная модель наиболее применима при улавливании паров высокооктановых нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. К высокооктановым нефтепродуктам в первую очередь относятся автомобильные бензины.
Загрязнение воздушного бассейна при транспортировании нефтепродуктов с помощью железнодорожных цистерн происходит при выделении паров горючего в процессе «малых» дыханий цистерн. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего (в основном автомобильных бензинов) в газовом пространстве цистерны. Температура нефтепродуктов, транспортируемых в железнодорожных цистернах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в цистернах 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.
Расчеты показывают, что при транспортировании только одной железнодорожной цистерны, заполненной автомобильным бензином в количестве 60 тонн, выбрасывается в атмосферу в год более 300 кг паров нефтепродукта [В.А. Бондарь, Е.И. Зоря, Д.В. Цагарели. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - М.: «ПАРИТЕТ», 1999].
Загрязнение атмосферы парами нефтепродуктов оказывает вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Пары нефтепродуктов относятся к четвертой группе опасности. Поэтому основными требованиями экологической безопасности при транспортировке автомобильных бензинов железнодорожным транспортом является уменьшение концентрации паров нефтепродуктов выделяемых в процессе «малых» дыханий.
Борьба с потерями паров товарных нефтепродуктов при транспортировании горючего железнодорожными цистернами становится важной экологической и экономической задачей.
Известна железнодорожная цистерна для перевозки легковоспламеняющихся жидкостей [В.А. Бондарь, Е.И. Зоря, Д.В. Цагарели. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - М.: «ПАРИТЕТ», 1999]. К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки менее 61 градуса Цельсия в закрытом тигле или менее 66 градусов Цельсия в открытом тигле. К легковоспламеняющимся жидкостям относятся автомобильные бензины, авиационные керосины и дизельные топлива [Матвеев Ю.А., Варнаков Д.В. Теория горения и взрыва и пожарная безопасность технологических процессов. Лабораторный практикум. Ульяновск. УлГУ, 2012].
Данная цистерна состоит из железнодорожной тележки с колесами, резервуара, наружной и внутренней лестниц, площадки, люка, предохранительно-впускного клапана, штанги, универсального сливного прибора, откидной верхней и нижней крышек.
В процессе транспортировки «малые» дыхания осуществляются через предохранительно-впускной клапан железнодорожной цистерны. При этом пары нефтепродуктов выходят из цистерны в атмосферу.
Через люк проводятся замер налива горючего и отбор проб на анализ. Люк резервуара имеет откидную крышку, закрепляемую болтами.
Универсальный сливной прибор расположен в нижней части резервуара. Он имеет внутренний и наружный затворы. Внутренним затвором является клапан, открываемый (закрываемый) специальным ключом со штангой, выведенным в люк цистерны. Наружным затвором является крышка с уплотнительным кольцом, прижатая в закрытом состоянии к патрубку корпуса винтом.
Недостатками железнодорожной цистерны для перевозки легковоспламеняющихся жидкостей являются:
1. Отсутствие установки улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов.
2. Загрязнение атмосферы парами нефтепродуктов.
3. Большие потери нефтепродуктов от испарения при транспортировании.
Также известна железнодорожная цистерна для перевозки и временного хранения кислотных меланжей и спецпродуктов [Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов. Справочное пособие. М. Издательство стандартов. 1993].
Данная цистерна состоит из железнодорожной тележки с колесами, резервуара, наружной и внутренней лестниц, площадки, люка-лаза, предохранительно-впускного клапана, сливо-наливного устройства, пробоотборного устройства, указателя наполнения поплавкового типа, манометродержателя с вентилем, газового вентиля с условным диаметром 70 мм, откидной верхней и нижней крышек.
При транспортировке спецпродукта вместо газового вентиля с условным диаметром 70 мм устанавливается воздушный фильтр с фильтрующим элементом из стекловаты.
Цистерна работает следующим образом.
В процессе транспортировки пары улавливаются воздушным фильтром с фильтрующим элементом из стекловаты, а с повышением давления внутри железнодорожной цистерны, связанным с увеличением температуры окружающей среды «малые» дыхания осуществляются через предохранительно-впускной клапан. При этом пары продуктов выходят из цистерны в атмосферу.
1. Недостатками железнодорожной цистерны для перевозки и временного хранения кислотных меланжей и спецпродуктов при транспортировании являются:
2. Отсутствие установки улавливания паров при транспортировании продуктов.
3. Выход паров в атмосферу через предохранительно-впускной клапан при малых дыханиях.
Необходимость частой замены воздушного фильтра.
Наиболее близким к указанной проблеме является установка улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами [Матвеев Ю.А. и др. Патент на изобретение 137527 от 20.02.2014 г. Установка улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами].
В данной установке на железнодорожную цистерну, имеющую предохранительно-впускной клапан дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным низкооктановым компонентом, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется воздухом.
Низкооктановый компонент используется как абсорбент для поглощения паров нефтепродуктов. В качестве низкооктанового компонента применяется дизельное топливо.
Резервуар оснащается сливным трубопроводом с задвижкой для слива смеси низкооктанового компонента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости с отверстиями для уменьшения скорости перемещения низкооктанового компонента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара.
С целью определения уровня низкооктанового компонента (абсорбента) на двустенном резервуаре имеется замерной люк.
Установка работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии через приемное устройство с сетками, имеющими отверстия различного диаметра, поступают в двустенный резервуар с низкооктановым компонентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции низкооктановым компонентом. Охлаждение на несколько градусов Цельсия в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное воздухом, который имеет низкий коэффициент теплопроводности.
Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения низкооктанового компонента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана улавливается фильтром-поглотителем.
Недостатками установки улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами являются:
1. Отсутствие устройства для предотвращения переливов смеси низкооктанового компонента (абсорбента) и нефтепродуктов из двустенного резервуара.
2. Отсутствие дополнительного дыхательного клапана повышенного давления на железнодорожной цистерне.
Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности улавливания паров горючего из железнодорожных цистерн и предотвратить переливы смеси абсорбента и нефтепродуктов из двустенного резервуара. В качестве абсорбента используется низкооктановый компонент (дизельное топливо). Дизельное топливо обладает низкой испаряемостью и хорошо смешивается с такими высокооктановыми нефтепродуктами как автомобильные бензины.
Решение указанной задачи достигается тем, что резервуар цистерны оборудован дополнительным дыхательным клапаном повышенного давления, а на корпус предохранительно-впускного клапана цистерны установлена общая трубопроводная линия для отвода паров, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным абсорбентом, при этом трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара оборудована механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа, а внутри резервуара смонтированы перегородки жесткости с отверстиями для перемещения абсорбента по всему объему двустенного резервуара с целью абсорбции паров нефтепродуктов.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов, а также предотвращаются переливы смеси абсорбента с нефтепродуктом и улучшается экологическая обстановка в районах движения и стоянок железнодорожных цистерн.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) на которых изображены вид спереди железнодорожной цистерны, разрез двустенного резервуара для улавливания паров, а также разрез общей трубопроводной линии отвода паров с устройством для предотвращения переливов в закрытом состоянии.
На предлагаемую железнодорожную цистерну, имеющую тележку 1 с колесами 2, резервуар 3 с люком 4 и откидной крышкой 5, наружную лестницу 6, площадку 7, предохранительно-впускной клапан 8, нижнюю крышку для слива нефтепродуктов 9, стяжки 10, дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров 11 с обратным клапаном 12 соединенная с двустенным резервуаром 13 частично заполненным абсорбентом 14, который оборудуется приемным устройством 15 для паров горючего и предохранительным клапаном 16 с фильтром поглотителем 17, при этом межстенное пространство резервуара 13 заполняется воздухом 18.
Необходимо отметить, что приемное устройство двустенного резервуара оборудуется двумя сетками с отверстиями различного диаметра 19,20 для абсорбции паров нефтепродуктов. Резервуар оснащается сливным трубопроводом 21 с задвижкой 22 для слива смеси абсорбента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости 23 с отверстиями 24 для уменьшения скорости перемещения абсорбента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара 13.
С целью определения уровня абсорбента на двустенном резервуаре имеется замерной люк 25.
Для предотвращения перелива смеси абсорбента с нефтепродуктом общая трубопроводная линия отвода паров 11 внутри двустенного резервуара 13 имеет горизонтальный участок и оснащается механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа. Данное устройство состоит из поплавка 26, соединительного рычага 27 и поршня 28. Внутри трубопроводной линии отвода паров оборудована подставка 29 для опоры поплавка, когда уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом 30 недостаточен для подъема поплавка. Для перекрытия поршнем движения паров внутри трубопроводной линии при помощи втулки 31 оборудуется участок с уменьшенным диаметром трубопровода 32. Смесь абсорбента с нефтепродуктом 30 поступает в общую трубопроводную линию отвода паров 11 внутри двустенного резервуара через отверстия 33.
Для отвода паров нефтепродуктов при закрытии общей трубопроводной линии отвода паров 11 резервуар 3 железнодорожной цистерны оборудуется дополнительным дыхательным клапаном 34 повышенного давления с фильтром поглотителем 17.
Полезная модель работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан 8 и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии 11 через приемное устройство 15 с сетками, имеющими отверстия различного диаметра 19, 20, поступают в двустенный резервуар 13 с абсорбентом 14. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции абсорбентом. Охлаждение на несколько градусов Цельсия в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное воздухом 18, который имеет низкий коэффициент теплопроводности.
Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения абсорбента по отверстиям 24 перегородок жесткости 23 по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом 14. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана 16 улавливается фильтром-поглотителем 17.
При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом 30 поплавок 26 начинает подниматься, приводя в движение соединительный рычаг 27, который толкает поршень 28 для закрытия отверстия на участке с уменьшенным диаметром трубопровода 32. В результате подача паров в двустенный резервуар прекращается.
После закрытия общей трубопроводной линии отвода паров 11 пары нефтепродуктов из резервуара 3 железнодорожной цистерны отводятся в атмосферу через дополнительный дыхательный клапан 34 повышенного давления с фильтром поглотителем 17.
С прибытием железнодорожной цистерны на пункт приема уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом проверяется через замерной люк 25 резервуара и при необходимости смесь сливается через сливной трубопровод 21.
Полезная модель позволяет улавливать пары нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, а также значительно снижает выбросы паров горючего в атмосферу. При этом предотвращаются переливы смеси паров нефтепродуктов с абсорбентом из двустенного резервуара.