установка для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью

Формула изобретения

Установка для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью, включающая выхлопной трубопровод с дыхательным клапаном, сигнализаторы давления и разрежения, связанные соответственно с клапанами давления и разрежения дыхательного клапана, и соединенные с ними исполнительные механизмы, вертикально установленный под дыхательным клапаном абсорбер с насадкой и оросителем, обеспечивающий возможность движения паровоздушной смеси сквозь него в двух противоположных направлениях и подключенный к емкости с абсорбентом посредством циркуляционного контура с насосом, отличающаяся тем, что емкость для абсорбента выполнена в виде двух баков, соединенных параллельно и подключенных с помощью установленных на их входе и выходе клапанов, попарно управляемых сигнализаторами давления и разрежения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установкам для сокращения потерь легкоиспаряющихся жидкостей и уменьшения загрязнения атмосферы при хранении и транспортировке светлых нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также на транспортных средствах, предназначенных для транспортировки нефтепродуктов.

Известна установка для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью, включающая выхлопной трубопровод с дыхательным клапаном и вертикально установленный под дыхательным клапаном абсорбер в виде насадки с оросителем, обеспечивающий возможность движения паровоздушной смеси сквозь него в двух противоположных направлениях [1]. При "выдохе" резервуара паровоздушная смесь проходит сквозь насадку. В это время включается орошение ее охлажденным нефтепродуктом. Пары улавливаются охлажденным нефтепродуктом, который сливается в резервуар, а очищенный воздух выходит в атмосферу.

Недостатком такой установки является низкая степень улавливания паров, так как иначе нужно охладить выходящую из резервуара паровоздушную смесь до очень низкой температуры. Кроме того, такая установка отличается сложностью холодильного оборудования и значительными энергозатратами для захолаживания подаваемого на орошение нефтепродукта и охлаждения не только паров легкоиспаряющейся жидкости, но и всего выходящего из резервуара воздушного потока.

Снижение энергозатрат достигается при селективном охлаждении одной паровой фазы в потоке выходящей из резервуара паровоздушной смеси в случае абсорбции паров нефтепродуктом, частично заполняющим заглубленный в грунт аккумулятор-холодильник. Из таких установок близкой по технической сущности является установка для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью, включающая выхлопной трубопровод с сигнализаторами давления и разрежения и исполнительными механизмами, соединенный с ним вертикально установленный абсорбер, подключенный к емкости с абсорбентом посредством циркуляционного контура с насосом [2]. Вертикально установленный абсорбер представляет собой заглубленный в грунт аккумулятор-холодильник в виде трубы, наземная часть которого, заполненная паровоздушной смесью, соединена с газовым пространством резервуара, а подземная часть, заполненная охлаждаемым с помощью грунта конденсатом легкоиспаряющейся жидкости, соединена с емкостью для конденсата легкоиспаряющейся жидкости. При повышении давления в резервуаре выше атмосферного по сигналу сигнализатора давления включается насос, а также передвигается исполнительный механизм, подключающий выхлопной трубопровод к эжектору и далее к абсорберу. Паровоздушная смесь с помощью эжектора, приводимого в действие насосом, откачивается из резервуара, сжимается и подается под избыточным давлением в абсорбер. Пары легкоиспаряющейся жидкости абсорбируются в объеме охлаждаемого конденсата, а воздух с несконденсировавшимися парами накапливается в верхней части абсорбера. При понижении давления в резервуаре ниже атмосферного по сигналу сигнализатора разрежения исполнительный механизм подключает абсорбер к выхлопному трубопроводу и паровоздушная смесь из верхней части абсорбера поступает в газовое пространство резервуара.

Недостатками данной установки являются низкая степень улавливания паров при недостаточном захолаживании конденсата в аккумуляторе-холодильнике вследствие малой разности температур верхней и нижней частей заглубленного в грунт аккумулятора-холодильника, а также большая металлоемкость и значительные габариты абсорбера, который по сути является охлаждаемым с помощью грунта газгольдером, так как температура заполненной паровоздушной смесью наземной его части практически не отличается от температуры атмосферного воздуха и температуры паровоздушной смеси в резервуаре, а поэтому и объем наземной части абсорбера должен быть соизмерим или даже больше объема газового пространства резервуара.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является установка для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью, включающая выхлопной трубопровод с дыхательным клапаном и вертикально установленный под дыхательным клапаном абсорбер в виде газопроницаемой капиллярно-пористой насадки, опущенной нижним краем в емкость с абсорбентом, и обеспечивающий возможность движения паровоздушной смеси через насадку в двух противоположных направлениях [3]. Газопроницаемая капиллярно-пористая насадка постоянно насыщена абсорбентом за счет капиллярного впитывания. При "выдохе" резервуара паровоздушная смесь проходит сквозь насыщенную абсорбентом насадку. Пары легкоиспаряющейся жидкости поглощаются абсорбентом, абсорбент насыщается фракцией легкоиспаряющейся жидкости, а очищенный воздух через дыхательный клапан выходит в атмосферу. При "вдохе" резервуара атмосферный воздух проходит сквозь насыщенную абсорбентом насадку в противоположном направлении, десорбирует из абсорбента фракцию легкоиспаряющейся жидкости, насыщается ее парами и заполняет резервуар. При этом в обоих режимах циркуляция абсорбента осуществляется следующим образом: под действием капиллярного впитывания он из емкости поднимается внутри насадки вверх, под действием поперечного потока воздуха выдавливается из насадки на ее боковую поверхность и затем по этой поверхности под действием силы тяжести стекает вниз в емкость.

Недостатками данной установки являются низкая степень улавливания паров, а также низкая производительность вследствие малой интенсивности подачи абсорбента в насадку за счет капиллярного впитывания и низкой высоты капиллярного подъема абсорбента в насадку. Высокая степень улавливания паров легкоиспаряющейся жидкости из паровоздушного потока при "выдохе" резервуара достигается в случае подачи в абсорбер ненасыщенного абсорбента, а высокая степень десорбции фракции легкоиспаряющейся жидкости из абсорбента в воздух при "вдохе" резервуара обеспечивается из насыщенного абсорбента. Ввиду того, что в указанной установке абсорбент находится в одном объеме и постоянно перемешивается, то состояния полностью насыщенного абсорбента и ненасыщенного достигаются только в предельных редких случаях после полных "выдоха" и "вдоха" резервуара, когда резервуар полностью заполнен жидкостью или полностью освобожден от нее. В действительности резервуар обычно находится в полузаполненном состоянии, а режимы "выдох" и "вдох" резервуара могут следовать друг за другом в произвольном порядке. Например, реальные условия: резервуар заполнен жидкостью на одну четверть объема (исходное состояние) и в него добавляется легкоиспаряющаяся жидкость сначала еще на одну четверть объема резервуара (первый "выдох"), а затем, через какое-то время, еще на одну четверть объема резервуара (второй "выдох"). В исходном состоянии абсорбент уже частично насыщен фракцией легкоиспаряющейся жидкости, поглощенной им при начальном заполнении резервуара. Во время первого "выдоха" в абсорбер подается этот частично насыщенный абсорбент - это приводит к тому, что улавливание паров из уходящей паровоздушной смеси будет неполным. При этом абсорбент еще более насыщается фракцией легкоиспаряющейся жидкости и в таком состоянии он подается в абсорбер при последующем втором "выдохе" резервуара. Это приводит к тому, что во втором "выдохе" улавливание паров из выходящего паровоздушного потока становится еще менее полным.

Изобретение направлено на повышение степени улавливания паров легкоиспаряющейся жидкости из выходящей из резервуара паровоздушной смеси за счет подачи в режиме "выдоха" в абсорбер ненасыщенного абсорбента, и подачи в режиме "вдоха" абсорбента, насыщенного фракцией легкоиспаряющейся жидкости. Это достигается тем, что в установке для регенерации паров в резервуаре с легкоиспаряющейся жидкостью емкость для абсорбента выполнена в виде двух баков, соединенных параллельно и подключенных с помощью установленных на их входе и выходе клапанов, попарно управляемых сигнализаторами давления и разрежения.

На чертеже изображена схема установки: 1 - выхлопной трубопровод; 2 - дыхательный клапан; 3 - сигнализатор давления; 4 - сигнализатор разрежения; 5 - абсорбер; 6 - насадка; 7 - ороситель; 8 - циркуляционный контур; 9 - насос; 10, 11 - баки с абсорбентом; 12-15 - клапаны.

Установка содержит выхлопной трубопровод 1 с дыхательным клапаном 2, клапаны давления и разрежения которого связаны соответственно с сигнализатором давления 3 и сигнализатором разрежения 4. Под дыхательным клапаном 2 вертикально установлен абсорбер 5 с насадкой 6 и оросителем 7, подключенный посредством циркуляционного контура 8 с насосом 9 к емкости с абсорбентом, выполненной в виде двух баков 10 и 11, соединенных параллельно и подключенных с помощью установленных на их входе и выходе клапанов 12-15. Клапаны 12 и 15 соединены с сигнализатором давления 3, а клапаны 13 и 14 соединены с сигнализатором разрежения 4. Сигнализаторы давления 3 и разрежения 4 соединены также с насосом 9.

Установка работает следующим образом. При большом или малом "выдохе" резервуара срабатывает клапан давления в дыхательном клапане 2 и поток паровоздушной смеси (смесь воздуха с парами легкоиспаряющейся жидкости) из резервуара поступает через выхлопной трубопровод 1 в абсорбер 5. При срабатывании клапана давления в дыхательном клапане 2 связанный с ним сигнализатор давления 3 выдает сигнал на включение клапанов 12 и 15 и насоса 9. Насос 9 подает ненасыщенный фракцией легкоиспаряющейся жидкости абсорбент из бака 11 через открытый клапан 15 по циркуляционному контуру 8 в ороситель 7 абсорбера 5. При движении паровоздушной смеси из резервуара сквозь насадку 6 абсорбера 5 пары легкоиспаряющейся жидкости поглощаются абсорбентом, а очищенный воздух через выхлопной трубопровод 1 и установленный на нем дыхательный клапан 2 выходит в атмосферу. Абсорбент насыщается фракцией легкоиспаряющейся жидкости и стекает через открытый клапан 12 в бак 10. В этом режиме в абсорбере 5 реализуется противоточная схема движения: абсорбент движется сверху вниз, а паровоздушная смесь - снизу вверх. При понижении давления в резервуаре вследствие выхода паровоздушной смеси клапан давления в дыхательном клапане 2 возвращается в исходное положение и связанный с ним сигнализатор давления 3 выдает сигнал на выключение клапанов 12, 15 и циркуляционного насоса 9.

При большом или малом "вдохе" резервуара срабатывает клапан разрежения в дыхательном клапане 2 и атмосферный воздух через дыхательный клапан 2 и выхлопной трубопровод 1 сверху вниз поступает в абсорбер 5. При срабатывании клапана разрежения в дыхательном клапане 2 связанный с ним сигнализатор разрежения 4 выдает сигнал на включение клапанов 13, 14 и циркуляционного насоса 9. Насос 9 подает насыщенный фракцией легкоиспаряющейся жидкости абсорбент из бака 10 через открытый клапан 14 в ороситель 7 абсорбера 5 по циркуляционному контуру 8. При взаимодействии чистого атмосферного воздуха с насыщенным фракцией легкоиспаряющейся жидкости абсорбентом в насадке 6 абсорбера 5 происходит десорбция фракции легкоиспаряющейся жидкости из абсорбента. Пары легкоиспаряющейся жидкости вместе с воздухом возвращаются в резервуар, а абсорбент очищается и через открытый клапан 13 стекает в бак 11. В этом режиме в абсорбере реализуется прямоточная схема движения: абсорбент движется сверху вниз, паровоздушная смесь - также сверху вниз. При повышении давления в резервуаре вследствие поступления в него паровоздушной смеси клапан разрежения в дыхательном клапане 2 возвращается в исходное положение и связанный с ним сигнализатор разрежения 4 выдает сигнал на выключение клапанов 13, 14 и насоса 9.

Таким образом, благодаря тому что емкость для абсорбента выполнена в виде двух баков 10 и 11, соединенных параллельно и подключенных с помощью установленных на их входе и выходе клапанов 12-15, попарно управляемых сигнализаторами давления 3 и разрежения 4, насыщенный и ненасыщенный абсорбенты не смешиваются в одной емкости, а всегда находятся в различных баках: в баке 10 находится насыщенный фракцией легкоиспаряющейся жидкости абсорбент, а в баке 11 - ненасыщенный. Вследствие этого при "выдохе" резервуара в абсорбер 5 всегда подается ненасыщенный абсорбент, а при "вдохе" - всегда насыщенный. Это обеспечивает высокую степень улавливания паров легкоиспаряющейся жидкости из паровоздушной смеси при "выдохе" резервуара и высокую степень десорбции фракции легкоиспаряющейся жидкости из абсорбента при "вдохе". Причем такие условия сохраняются при произвольном чередовании и различной глубине "вдохов" и "выдохов" резервуара.

В качестве абсорбента могут быть использованы дизельное топливо, абсорбционные масла и других нелетучие нефтепродукты с низким давлением насыщенного пара при температуре атмосферного воздуха. Применение таких абсорбентов позволяет осуществлять поглощение паров легкоиспаряющейся жидкости из выходящего из резервуара паровоздушного потока без охлаждения абсорбента и всего паровоздушного потока.

Источники информации

1. Авт. св. СССР №336222, В 65 D 87/00, БИ №14, 1972.

2. Авт. св. СССР №1004213, В 65 D 90/30, БИ №10, 1983.

3. Патент РФ №2134654, В 65 D 90/30, БИ №23, 1999.