Система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах
Владельцы патента RU 2685672:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к установкам улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов при сливо-наливных операциях и транспортировании. Система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах содержит устройство конденсации паров нефтепродуктов, связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов с возможностью их соединения с резервуаром нефтебазы для налива-слива нефтепродуктов. В каждой цистерне установлен узел герметизации наливной трубы, содержащий полый корпус, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке горловины цистерны. Верхняя часть полого корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для установки наливной трубы, снабженной ограничительной втулкой, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения в торце корпуса и прижимной гайки, установленной на ограничительной втулке с резьбовым соединением с корпусом. В полом корпусе в выполненных отверстиях установлены диаметрально расположенные патрубки отвода паров нефти и нефтепродукта, которые соединены с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов, которое установлено в отдельном вагоне, расположенном или в середине железнодорожного состава, или в одном из его концов, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов. Изобретение позволяет компенсировать давление паров нефтепродуктов при изменении температурных условий и колебаниях нефтепродуктов при транспортировании. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к установкам улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов при сливо-наливных операциях и транспортировании.
Известна установка улавливания паров нефтепродуктов, содержащая резервуар с приемным трубопроводом, холодильный блок, абсорберы первой и второй ступеней абсорбции с орошающими трубопроводами, соединяющими верхние части абсорберов с холодильным блоком, приемный газопровод, соединяющий паровую зону резервуара с нижней частью абсорбера первой ступени, насос, установленный между нижней зоной резервуара и холодильным блоком, после насоса установлен стабилизатор абсорбента, патрубок отвода легких фракций которого соединен с нижней частью абсорбера первой ступени, а патрубок отвода жидкости соединен с холодильным блоком, абсорберы первой и второй ступени соединены между собой трубопроводом, а орошающий трубопровод абсорбера первой ступени соединен трубной перемычкой с приемным газопроводом, причем отношение диаметров трубной перемычки и орошающего трубопровода абсорбера первой ступени взято равным 1:3 (патент РФ №2106903 С1, дата приоритета 20.04.1993, дата публикации 20.03.1998, авторы Гафаров Н.Н. и др., RU).
Недостатком известной установки является сложность конструкции, обусловленная применением технологии абсорбирования.
В качестве прототипа принята установка для улавливания паров нефти и нефтепродуктов, содержащая холодильный блок, трубопровод, соединенный с паровой зоной резервуара и с холодильным блоком, насос, запорную арматуру и соединительные трубопроводы. Холодильный блок выполнен в виде блока конденсации паровоздушной смеси, соединенного с холодильной установкой, содержащего цилиндрический корпус с наружной теплоизоляцией, в котором коаксиально установлены одна или группа полых перегородок в виде втулок, на наружной поверхности каждой из которых намотан по спирали трубопровод хладагента с шахматным расположением шага, обеспечивающим вращение паровоздушного потока, создание центробежных сил и оптимальный контакт паров с холодной поверхностью, концы трубопровода хладагента жестко закреплены в нижней части корпуса с входным и выходным штуцерами хладагента, соединенными с холодильной установкой, а в центре нижней части корпуса установлен штуцер слива конденсата паровоздушной смеси, соединенный трубопроводом с емкостью для сбора конденсата, снабженной в нижней части водосборником с вентилем для слива, к емкости для сбора конденсата присоединен трубопровод с вентилем, связывающий указанную емкость с насосной установкой резервуара, верхняя часть корпуса герметично закрыта крышкой, в которой герметично установлены штуцер подвода паровоздушной смеси с резервуара слива и штуцер отвода очищенного воздуха к сливному резервуару, при этом в корпусе холодильного блока также установлены датчики давления и температуры, связанные с блоком контрольно-измерительных приборов и автоматики управления холодильной установкой (патент РФ №2496559 С1, дата приоритета 10.08.2012, дата публикации 27.10.2013, авторы Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является ограниченное применение из-за невозможного улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе в железнодорожные цистерны, транспортировании и сливе в резервуары нефтебаз в виду отсутствия специальных герметичных устройств на железнодорожных цистернах и резервуарах нефтебаз.
Технической проблемой является создание системы улавливания паров нефти и нефтепродуктов как при их наливе-сливе с использованием системы трубопроводов резервуара нефтебазы, так и при транспортировке в железнодорожных цистернах с возможностью компенсации давления паров при изменении температурных условий транспортирования и колебаний нефтепродуктов за счет конденсации паров нефтепродукта и вывода в атмосферу очищенного от паров нефти воздуха.
Для решения технической проблемы предложена система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах, характеризующаяся тем, что содержит устройство конденсации паров нефтепродуктов, связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов с возможностью их соединения с резервуаром нефтебазы для налива-слива нефтепродуктов. При этом система снабжена установленным на крышке горловины каждой цистерны узлом герметизации наливной трубы, содержащим патрубки отвода паров нефти и нефтепродукта, которые соединены с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов, которое установлено в отдельном вагоне, расположенном или в середине железнодорожного состава, или в одном из его концов, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов.
Согласно изобретению, узел герметизации наливной трубы содержит полый корпус, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке горловины цистерны, верхняя часть корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для свободной установки наливной трубы, снабженной ограничительной втулкой, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения в торце корпуса и прижимной гайки, установленной на ограничительной втулке и на резьбовом соединении с корпусом, при этом корпус выполнен с двумя диаметрально расположенными отверстиями, в которых герметично установлены патрубки отвода паровоздушной смеси, выполненные с возможностью их соединения с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, а также с возможностью установки заглушек в крайних патрубках состава при наливе и транспортировке, или соединении их с трубопроводом резервуара нефтебазы, подключаемым сверху к воздушному пространству резервуара при сливе нефтепродуктов.
Согласно изобретению, устройство конденсации паров нефтепродуктов содержит коаксиально установленные наружную и внутреннюю трубы с зазором между ними, верхний торец внутренней трубы снабжен штуцером для выхода очищенного от паров нефтепродукта воздуха, а нижний торец открыт, в зазоре между трубами расположен намотанный на поверхность внутренней трубы по спирали с постоянным шагом трубопровод хладагента, причем его начало и конец жестко закреплены на внутренней трубе, на верхнем конце внутренней трубы герметично установлен расширитель, выполненный с отверстиями, в одном из которых герметично установлен патрубок подвода паровоздушной смеси из цистерн, в другом отверстии герметично установлен выход трубопровода хладагента, нижняя часть расширителя герметично соединена с верхним торцом наружной трубы, контактирующей внутренней поверхностью с трубопроводом хладагента, а нижний торец наружной трубы герметично соединен со штуцером отвода конденсата, снабженным отверстием, в котором герметично установлен трубопровод подвода хладагента.
Согласно изобретению, в вагоне, расположенном в середине железнодорожного состава, установлены два устройства конденсации паров нефтепродуктов.
На фиг. 1 схематично изображена конструкция узла герметизации наливной трубы; на фиг. 2 схематично изображена конструкция устройства конденсации паров нефтепродуктов; на фиг. 3 представлена технологическая схема налива нефти и нефтепродуктов в железнодорожные цистерны; на фиг. 4 - схема работы системы при транспортировании; на фиг. 5 представлена технологическая схема слива нефти и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
Заявляемая система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах включает узел герметизации наливной трубы на крышке горловины железнодорожной цистерны (фиг. 1), устройство конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 2), связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов для соединения с резервуаром нефтебазы при наливе-сливе (фиг. 3, фиг. 5).
Узел герметизации (фиг. 1) наливной трубы содержит полый корпус 1, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке 2 горловины цистерны. Верхняя часть полого корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для установки наливной трубы 3, снабженной ограничительной втулкой 4, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения 5 в торце корпуса 1 и прижимной гайки 6, установленной на ограничительной втулке 4 с резьбовым соединением с корпусом 1. При этом полый корпус 1 выполнен с двумя диаметрально расположенными отверстиями, в которых герметично установлены патрубки 7 и 8 отвода паровоздушной смеси, предназначенные для соединения с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов.
Устройство конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 2) содержит коаксиально установленные наружную 9 и внутреннюю 10 трубы с зазором между ними. Верхний торец внутренней трубы 10 снабжен штуцером 11 для выхода очищенного от паров нефтепродукта воздуха, а нижний торец открыт.В зазоре между трубами 9, 10 расположен намотанный на поверхность внутренней трубы по спирали с постоянным шагом трубопровод хладагента 12, причем его начало и конец жестко закреплены на внутренней трубе 10 и соединены с холодильной установкой (условно не показано). На верхнем конце внутренней трубы 10 герметично установлен расширитель 13, выполненный с отверстиями, в одном из которых герметично установлен патрубок 14 подвода паровоздушной смеси из цистерн, в другом отверстии герметично установлен выход трубопровода хладагента 12. Нижняя часть расширителя 13 герметично соединена с верхним торцом наружной трубы 9, контактирующей внутренней поверхностью с трубопроводом хладагента 12. Нижний торец наружной трубы герметично соединен со штуцером 15 отвода конденсата в накопительную емкость (условно не показано), снабженным отверстием, в котором герметично установлен трубопровод 12 подвода хладагента. Устройство конденсации паров нефтепродуктов установлено в отдельном вагоне 16, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов. Вагон 16 может быть расположен в середине железнодорожного состава или в одном из его концов. При этом в среднем вагоне 16 могут быть установлены два устройства конденсации паров нефтепродуктов (фиг. 3).
При наливе нефтепродукта в цистерну паровоздушная смесь под давлением через патрубок 7 или 8 узла герметизации наливной трубы 3 (фиг. 1) поступает через патрубок 14 в расширитель 13 устройства конденсации паров нефтепродукта (фиг. 2) и движется по образованным полостям между трубопроводом хладагента 12 и внутренней поверхностью наружной трубы 9 по винтовой поверхности, увеличивающей время контакта паровоздушной смеси и конденсацию нефтепродукта, при этом конденсат поступает в накопительную емкость, а очищенный воздух может направляться либо в атмосферу, либо через трубопровод 17 в резервуар (Р) нефтебазы 18, из которого производится налив железнодорожных цистерн.
Система улавливания паров нефтепродукта предусматривает реализацию трех технологий: первая- улавливание паров нефтепродуктов при наливе их в железнодорожные цистерны (фиг. 3), вторая - при транспортировании (фиг. 4), третья -при сливе нефтепродуктов из цистерн в резервуар нефтебазы (фиг. 5).
Технология улавливания паров нефтепродуктов при наливе в железнодорожные цистерны (фиг. 3) заключается в следующем. Перед наливом нефтепродукта необходимо проверить герметичность заглушек на крайних патрубках 7 или 8 отвода паров (фиг 1, фиг. 3), снять заглушки с устройств герметизации наливной трубы (условно не показано), установить наливную трубу 3 в узел герметизации (фиг. 1) и закрепить ее с помощью гайки 6 на корпусе 1, штуцер 11 (фиг. 2) выхода очищенного от нефтепродукта воздуха соединить с помощью трубопровода 17 с резервуаром нефтебазы 18 (фиг. 3), включить насос (Н) 19 и по трубопроводу 20, соединенному с наливной трубой 3 заполнить железнодорожные цистерны. При заполнении железнодорожной цистерны в ней повышается давление, в результате чего паровоздушная смесь по гибким шлангам 21 и патрубкам отвода 7, 8 поступает в устройство конденсации (фиг. 2), расположенное в вагоне 16. Конденсат стекает по поверхностям трубопровода хладагента 12 в накопительную емкость (не показано), а очищенный воздух через трубопровод 17 поступает в резервуар 18 нефтебазы (фиг. 3).
Описанная технологическая схема применяется при транспортировании нефтепродуктов. В этом случае при изменении температурных условий транспортирования и колебаний нефтепродуктов в железнодорожной цистерне также изменяется давление в ней, избыток которого компенсируется за счет конденсации паров нефтепродукта, прошедших через гибкие шланги 21 в устройство конденсации (фиг. 2). В этой схеме в узлах герметизации наливной трубы применяются заглушки, устанавливаемые на корпус 1 (условно не показано), а очищенный от паров нефтепродукта воздух через штуцер 11 выводится в атмосферу. Технологическая схема представлена на фиг. 4.
Технология улавливания паров нефтепродуктов при их сливе из железнодорожных цистерн в резервуар нефтебазы заключается в следующем. Перед сливом нефтепродуктов необходимо устройства слива нефтебазы подсоединить к устройствам слива цистерн. При этом воздушное пространство резервуара нефтебазы 22 с помощью трубопроводов 23 нужно соединить с крайними патрубками 7 или 8 отвода паровоздушной смеси. При сливе нефтепродуктов из железнодорожных цистерн увеличивается давление паровоздушной смеси в резервуаре нефтебазы 22, что обеспечивает ее течение через трубопровод 23, патрубки 7 или 8 и гибкие шланги 21 в железнодорожные цистерны, а избыток паровоздушной смеси поступает в устройство конденсации в вагоне 16 (фиг. 5).
Применение системы улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах позволяет исключить попадание атмосферных загрязнений и влаги в железнодорожные цистерны, сохранить качество нефтепродуктов, увеличить сроки зачистки цистерн и резервуаров, сократить потери нефтепродуктов и защитить окружающую среду от вредных выбросов.
1. Система улавливания паров нефти и нефтепродуктов при наливе-сливе и транспортировке в железнодорожных цистернах, характеризующаяся тем, что содержит устройство конденсации паров нефтепродуктов, связанное с железнодорожными цистернами, и систему трубопроводов с возможностью их соединения с резервуаром нефтебазы для налива-слива нефтепродуктов, при этом система снабжена установленным на крышке горловины каждой цистерны узлом герметизации наливной трубы, содержащим патрубки отвода паров нефти и нефтепродукта, которые соединены с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, обеспечивающих соединение паровоздушного пространства всех цистерн с устройством конденсации паров нефтепродуктов, которое установлено в отдельном вагоне, расположенном или в середине железнодорожного состава, или в одном из его концов, содержащем также компрессор холодильной камеры, трубопроводы с хладагентом которого соединены с устройством конденсации паров нефтепродуктов.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что узел герметизации наливной трубы содержит полый корпус, основание которого жестко установлено на снабженной отверстием крышке горловины цистерны, верхняя часть корпуса выполнена с наружной резьбой и с отверстием для свободной установки наливной трубы, снабженной ограничительной втулкой, жестко установленной на наливной трубе с возможностью герметизации паровоздушного пространства цистерны с помощью уплотнения в торце корпуса и прижимной гайки, установленной на ограничительной втулке и на резьбовом соединении с корпусом, при этом корпус выполнен с двумя диаметрально расположенными отверстиями, в которых герметично установлены патрубки отвода паровоздушной смеси, выполненные с возможностью их соединения с аналогичными патрубками других цистерн с помощью гибких шлангов, а также с возможностью установки заглушек в крайних патрубках состава при наливе и транспортировке, или соединении их с трубопроводом резервуара нефтебазы, подключаемым сверху к воздушному пространству резервуара при сливе нефтепродуктов из цистерн.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство конденсации паров нефтепродуктов содержит коаксиально установленные наружную и внутреннюю трубы с зазором между ними, верхний торец внутренней трубы снабжен штуцером для выхода очищенного от паров нефтепродукта воздуха, а нижний торец открыт, в зазоре между трубами расположен намотанный на поверхность внутренней трубы по спирали с постоянным шагом трубопровод хладагента, причем его начало и конец жестко закреплены на внутренней трубе, на верхнем конце внутренней трубы герметично установлен расширитель, выполненный с отверстиями, в одном из которых герметично установлен патрубок подвода паровоздушной смеси из цистерн, в другом отверстии герметично установлен выход трубопровода хладагента, нижняя часть расширителя герметично соединена с верхним торцом наружной трубы, контактирующей внутренней поверхностью с трубопроводом хладагента, а нижний торец наружной трубы герметично соединен со штуцером отвода конденсата, снабженным отверстием, в котором герметично установлен трубопровод подвода хладагента.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в вагоне, расположенном в середине железнодорожного состава, установлены два устройства конденсации паров нефтепродуктов.
