способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости

Формула изобретения

1. Способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, включающий подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку из емкости и сжатие парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии подаваемой жидкой среды, подачу полученной в жидкостно-газовом струйном аппарате в процессе смешения парогазовой смеси с жидкой средой двухфазной смеси в сепаратор, разделение в сепараторе двухфазной смеси на газообразную фазу и жидкую среду, отвод из сепаратора жидкой среды на вход насоса с образованием контура циркуляции жидкой среды и вывод части жидкой среды из контура циркуляции, отличающийся тем, что газообразную фазу из сепаратора направляют в абсорбционную колонну, в которую подают углеводородосодержащую жидкость с давлением насыщенных паров меньше давления насыщенных паров нефтепродукта, в абсорбционной колонне проводят процесс абсорбции углеводородосодержащей жидкостью паров нефтепродукта из газообразной фазы, очищенную от паров нефтепродукта газообразную фазу выводят из абсорбционной колонны, а углеводородосодержащую жидкость с растворенными в ней парами нефтепродукта направляют в контур циркуляции жидкой среды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеводородосодержащей жидкости в абсорбционную колонну подают дизельную или газойлевую фракции перегонки нефти.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что парогазовую смесь сжимают в жидкостно-газовом струйном аппарате от давления 0,08-0,12 МПа до давления 0,15-0,7 МПа, а жидкую среду подают в жидкостно-газовый струйный аппарат под давлением 1,1-10 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к способам, использующим насосно-эжекторные установки в системах очистки от паров нефтепродуктов выбрасываемой в атмосферу парогазовой смеси.

Известен способ хранения и налива испаряющихся продуктов, включающий подачу жидких продуктов насосом в цистерну и отвод из цистерны паров подаваемого в нее продукта (см., патент RU 2035365, кл. В 65 D 90/30, 20.05.1995).

Данный способ хранения и налива обеспечивает отвод паров жидкого продукта из цистерны, однако данный способ достаточно сложен, поскольку требует кроме использования системы конденсации паров в холодильнике с отводом конденсата в специальную емкость использования системы отвода несконденсировавшихся паров и газов (в том числе воздуха) в емкость, из которой наливают испаряющийся продукт в цистерну.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, включающий подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку из емкости и сжатие парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии подаваемой жидкой среды, подачу полученной в жидкостно-газовом струйном аппарате в процессе смешения парогазовой смеси с жидкой средой двухфазной смеси в сепаратор, разделение в сепараторе двухфазной смеси на газообразную фазу и жидкую среду, отвод из сепаратора жидкой среды на вход насоса с образованием контура циркуляции жидкой среды и вывод части жидкой среды из контура циркуляции (см. авторское свидетельство SU 1512870, кл. В 65 D 90/30, 07.10.1989).

Данный способ обеспечивает сжатие и конденсацию паров нефтепродукта. Однако данный способ не дает возможности обеспечить снижения концентрации вредных для окружающей среды паров нефтепродукта в парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, ниже их предельно допустимой концентрации (ПДК) в окружающей среде, что не позволяет сбрасывать указанную выше парогазовую смесь в окружающую среду.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение экономичности способа очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, до уровня ниже ПДК этих паров в окружающей среде и снижение потерь нефтепродукта от испарения.

Указанная задача решается за счет того, что в способе очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, включающий подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку из емкости и сжатие парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии подаваемой жидкой среды, подачу полученной в жидкостно-газовом струйном аппарате в процессе смешения парогазовой смеси с жидкой средой двухфазной смеси в сепаратор, разделение в сепараторе двухфазной смеси на газообразную фазу и жидкую среду, отвод из сепаратора жидкой среды на вход насоса с образованием контура циркуляции жидкой среды и вывод части жидкой среды из контура циркуляции, причем газообразную фазу из сепаратора направляют в абсорбционную колонну, в которую подают углеводородосодержащую жидкость с давлением насыщенных паров меньше давления насыщенных паров нефтепродукта, в абсорбционной колонне проводят процесс абсорбции углеводородосодержащей жидкостью паров нефтепродукта из газообразной фазы, очищенную от паров нефтепродукта газообразную фазу выводят из абсорбционной колонны, а углеводородосодержащую жидкость с растворенными в ней парами нефтепродукта направляют в контур циркуляции жидкой среды.

В качестве углеводородосодержащей жидкости в абсорбционную колонну могут быть поданы дизельная или газойлевая фракции перегонки нефти. Парогазовую смесь целесообразно сжимать в жидкостно-газовом струйном аппарате от давления 0,08-0,12 МПа до давления 0,15-0,7 МПа, а жидкую среду подавать в жидкостно-газовый струйный аппарат под давлением 1,1-10 МПа.

Парогазовая смесь, выводимая из резервуаров хранения или с эстакад слива-налива нефтепродуктов в ходе операций наполнения-опорожнения различного рода емкостей, содержит в том числе воздух и значительное количество паров нефтепродуктов. Например, для бензина содержание паров нефтепродукта в парогазовой смеси может колебаться в диапазоне от 500 до 1500 г/м³ и более. Столь значительное содержание паров нефтепродукта в парогазовой смеси при выходе ее в атмосферу приводит к загрязнению окружающей среды и потере товарного нефтепродукта, в данном случае бензина. Поэтому парогазовая смесь перед выходом в атмосферу должна пройти очистку от паров нефтепродукта, что одновременно позволит сократить потери товарного нефтепродукта.

Описанный выше способ позволяет снижать концентрацию паров нефтепродукта в откачиваемой парогазовой смеси до концентрации ниже уровня ПДК этих паров в окружающей среде. При этом жидкая среда, подаваемая насосом в жидкостно-газовый струйный аппарат, может одновременно быть использована как для откачки парогазовой смеси из наполняемой нефтепродуктом емкости, так и для абсорбции из откачиваемой парогазовой смеси вредных для окружающей среды паров нефтепродукта. В качестве такой жидкой среды может быть использована углеводородосодержащая жидкость, в частности дизельная или газойлевая фракции перегонки нефти, которые эффективно поглощают пары нефтепродукта из парогазовой смеси. Важно только, чтобы углеводородосодержащая жидкость, которую подают в установку, имела давление насыщенных паров при температуре ее подачи ниже чем давление насыщенных паров нефтепродукта. Более низкое давление насыщенных паров углеводородосодержащей жидкости по сравнению с давлением насыщенных паров нефтепродукта позволяет проводить эффективно процесс абсорбции паров нефтепродукта. Кроме того, значительно снижается степень собственного испарения углеводородосодержащей жидкости в ходе процесса абсорбции. Необходимо отметить, что на экономичность работы установки, в которой реализуется описываемый способ очистки, могут оказать влияние режимные параметры работы. Наиболее целесообразно парогазовую смесь сжимать в жидкостно-газовом струйном аппарате от давления 0,08-0,12 МПа до давления 0,15-0,7 МПа, а жидкую среду подавать в жидкостно-газовый струйный аппарат под давлением 1,1-10 МПа. Выбор диапазонов указанных выше параметров связан с тем, что подача жидкой среды под давлением ниже 1,1 МПа не обеспечивает требуемой степени сжатия парогазовой смеси в струйном аппарате и требуемой производительности, делая описываемый способ очистки неконкурентоспособным. Кроме того, в струйном аппарате не создаются оптимальные условия для проведения процесса абсорбции паров нефтепродукта. Подача жидкой среды под давлением выше 10 МПа позволяет повысить производительность струйного аппарата, однако рост производительности не компенсирует роста затрат энергии на создание давления жидкой среды, что в конечном итоге приводит к снижению КПД установки. Сжатие парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате ниже давления 0,15 МПа затрудняет процесс очистки газообразной фазы в абсорбционной колонне от паров нефтепродукта до концентрации ниже ПДК этих паров в окружающей среде. Сжатие парогазовой смеси в жидкостно-газовом струйном аппарате выше давления 0,7 МПа обеспечивает высокую степень очистки парогазовой смеси от паров нефтепродукта, но при этом значительно возрастает потребляемая мощность установки реализации описанного способа. Следует отметить, что указанные выше диапазоны параметров работы установки взаимосвязаны, и указанные давления подачи жидкой среды обеспечивают достижение указанных выше параметров откачки и сжатия парогазовой смеси. В указанном выше диапазоне параметров обеспечиваются необходимая эффективность работы установки и минимальные затраты энергии.

В описанном выше способе организован многоступенчатый процесс взаимодействия откачиваемой парогазовой смеси, содержащей пары нефтепродукта, с углеводородосодержащей жидкостью, в частности с дизельной или газойлевой фракцией. Первое взаимодействие жидкой среды, состоящей в основном из углеводородосодержащей жидкости, например дизельной или газойлевой фракции, и парогазовой смеси происходит в жидкостно-газовом струйном аппарате, который откачивает из емкости и сжимает парогазовую смесь. На выходе из струйного аппарата образуется двухфазная смесь. В ходе указанного взаимодействия начинается процесс абсорбции паров нефтепродукта из парогазовой смеси жидкой средой. Процесс продолжается до момента разделения двухфазной смеси в сепараторе на жидкую среду и газообразную фазу, представляющую собой частично очищенную от паров нефтепродукта и сжатую парогазовую смесь.

Далее газообразная фаза направляется в абсорбционную колонну, где в результате взаимодействия с подаваемой в нее углеводородосодержащей жидкостью, например дизельной или газойлевой фракцией, продолжается процесс снижения содержания паров нефтепродукта в парогазовой смеси. Организация противоточной системы движения парогазовой смеси и дизельной или газойлевой фракции в абсорбционной колонне создает условия, при которых газообразная фаза, в которой содержание паров нефтепродукта уменьшено в результате взаимодействия с жидкой средой в струйном аппарате, взаимодействует с более чистой от примесей дизельной или газойлевой фракцией. Это позволяет значительно снизить концентрацию паров нефтепродукта в очищенном указанным способом газе по сравнению с их концентрацией в парогазовой смеси, выходящей из емкости при ее заполнении нефтепродуктом. Подача в абсорбционную колонну углеводородосодержащей жидкости, имеющей давление насыщенных паров ниже давления насыщенных паров нефтепродукта, например дизельной или газойлевой фракции, позволяет одновременно организовать процесс обновления жидкой среды, подаваемой в струйный аппарат, поскольку в процессе работы жидкая среда накапливает конденсат паров нефтепродукта. Поэтому часть жидкой среды отводится из установки. Возможность значительного снижения концентрации паров нефтепродукта в парогазовой смеси позволяет выбрасывать очищенный газ из абсорбционной колонны в окружающую среду без нанесения последней вреда.

Таким образом, достигается выполнение поставленной задачи - повышение экономичности и экологической безопасности процесса заполнения жидкими нефтепродуктами различных емкостей при незначительных капитальных вложениях и высокой надежности работы установки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, в которой осуществляется описываемый способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости. На фиг.2 представлен вариант выполнения установки, у которой нижняя часть абсорбционной колонны сообщена с сепаратором посредством трубопровода.

Установка содержит насос 2, жидкостно-газовый струйный аппарат 3, сепаратор 4 и абсорбционную колонну 6. Жидкостно-газовый струйный аппарат 3 подключен: входом жидкой среды - к выходу насоса 2 и входом парогазовой смеси посредством трубопровода 11 - к источнику этой смеси - емкости или цистерне 5, наполняемой нефтепродуктом, например бензином или керосином, по трубопроводу 12. Выходом двухфазной смеси жидкостно-газовый струйный аппарат 3 подключен к сепаратору 4. Выход жидкой среды из сепаратора 4 подключен к входу в насос 2. В результате образован контур циркуляции жидкой среды, представляющий собой последовательное движение жидкой среды от насоса 2 к жидкостно-газовому струйному аппарату 3, далее от него к сепаратору 4 и от последнего на вход насоса 2.

Абсорбционная колонна 6 подключена со стороны входа в нее газообразной фазы к выходу последней из сепаратора 4, при этом абсорбционная колонна 6 может быть расположена выше уровня жидкой среды в сепараторе 4 и установлена на последнем своей нижней частью (см. фиг.1). Верхняя часть абсорбционной колонны 6 подключена к трубопроводу 1 вывода, например, в окружающую среду очищенной от паров нефтепродукта газообразной фазы и к трубопроводу 7 подачи углеводородосодержащей жидкости, например дизельной или газойлевой фракции. Возможен вариант выполнения установки, когда абсорбционная колонна 6 сообщена своей нижней частью с сепаратором 4 посредством трубопровода 13 (см. фиг.2). В этом варианте выполнения установки возможен отвод из абсорбционной колонны 6 углеводородосодержащей жидкости, например дизельной или газойлевой фракции, с растворенными в ней парами нефтепродукта не только в сепаратор 4, а и в другие точки контура циркуляции жидкой среды, например, путем подключения трубопровода 13 к насосу 2 со стороны входа в него жидкой среды из сепаратора 4.

Установка может быть снабжена теплообменником-холодильником 9 для стабилизации температуры жидкой среды в установке, а на трубопроводе 1 может быть установлен клапан 10 для регулирования давления в сепараторе 4. Отвод избытка жидкой среды из контура ее циркуляции осуществляют с помощью системы трубопроводов 8 или одного из них.

Способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, осуществляется следующим образом.

Насосом 2 жидкую среду из сепаратора 4 подают под давлением 1,1-10 МПа в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 3. Истекая из сопла, струя жидкой среды откачивает парогазовую смесь из наполняемой нефтепродуктом емкости 5. Парогазовая смесь представляет собой смесь паров нефтепродукта и газов, в том числе воздуха. В жидкостно-газовом струйном аппарате 3 в процессе смешения жидкой среды с парогазовой смесью происходит передача части кинетической энергии струи жидкой среды парогазовой смеси с формированием в струйном аппарате 3 двухфазной смеси. Одновременно в процессе смешения с парогазовой смесью жидкая среда абсорбирует часть паров нефтепродукта из состава парогазовой смеси. В результате торможения потока двухфазной смеси в проточной части струйного аппарата 3 кинетическая энергия потока двухфазной смеси частично преобразуется в потенциальную энергию давления, что приводит к сжатию парогазовой смеси от давления 0,08-0,12 МПа до давления 0,15-0,7 МПа. Кроме абсорбции паров нефтепродукта жидкой средой в проточной части струйного аппарата 3 возможна конденсация части паров нефтепродукта. Процесс конденсации и абсорбции паров нефтепродукта может продолжаться в трубопроводе за струйным аппаратом 3 и сепараторе 4. В сепараторе 4 происходит разделение двухфазной смеси на жидкую среду и газообразную фазу, которая представляет собой сжатую парогазовую смесь с пониженным содержанием паров нефтепродукта. Из сепаратора 4 жидкая среда поступает на вход насоса 2, а газообразную фазу из сепаратора 4 подают в нижнюю часть абсорбционной колонны 6. В то же время в верхнюю часть абсорбционной колонны 6 подают углеводородосодержащую жидкость с давлением насыщенных паров ниже давления насыщенных паров нефтепродукта, например дизельную или газойлевую фракцию перегонки нефти. В результате взаимодействия потоков газообразной фазы и дизельной или газойлевой фракции последняя абсорбирует пары нефтепродукта из газообразной фазы, снижая их содержание до величины, составляющей не более 3-5% от первоначального содержания паров нефтепродукта в откачиваемой парогазовой смеси. Из верхней части абсорбционной колонны 6 по трубопроводу 1 отводят очищенную от паров нефтепродукта газообразную фазу, например, в окружающую среду, а из нижней части абсорбционной колонны 6 отводят углеводородосодержащую жидкость, например дизельную или газойлевую фракцию, с растворенными в ней парами нефтепродукта в контур циркуляции жидкой среды, представляющий собой последовательное движение жидкости от насоса 2 к жидкостно-газовому струйному аппарату 3, далее от него к сепаратору 4 и от последнего на вход насоса 2.

Таким образом, путем подачи дизельной или газойлевой фракции в верхнюю часть абсорбционной колонны, решается сразу две задачи - сведение до минимума содержания паров нефтепродукта в газообразной фазе, выводимой за пределы установки, и обновление жидкой среды дизельной или газойлевой фракцией, что обеспечивает поддержание требуемого физико-химического состава жидкой среды в контуре ее циркуляции.

В связи с растворением и конденсацией нефтепродукта в контуре циркуляции жидкой среды, а также в связи с подачей в контур циркуляции дизельной или газойлевой фракции образуется избыток жидкой среды. Отвод избытка жидкой среды из контура циркуляции может быть произведен из сепаратора 4 по трубопроводу 8. Возможно подключение трубопровода 8 и к другим участкам контура циркуляции жидкой среды.

Данные способ очистки от паров нефтепродукта парогазовой смеси, образующейся при заполнении нефтепродуктом емкости, и установка для его осуществления могут быть использованы в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.