Спосіб наповнення резервуарів легковипаровуваною рідиною та її зберігання

Спосіб наповнення резервуарів легковипаровуваною рідиною та її зберігання, що включає подачу легковипаровуваної рідини у резервуар, відбір пароповітряної суміші в проміжну ємність через газовирівнювальний трубопровід, конден Винахід, що заявляється, відноситься до способів зберігання і транспортування легковипарованої рідини (ЛВР), наприклад, нафти та нафтопродуктів і може бути використаний в нафтопереробній, нафтовій і ХІМІЧНІЙ галузях, в аеропортах, на базах із наземними та підземними резервуарами з ЛВР, а також у інших галузях промисловості, що пов'язані зі зливно-наливними операціями та зберіганням ЛВР Втрати від випаровування ЛВР підрозділяються на втрати від "великих подихів" (при заповненні і звільненні резервуара від продуктів ), від "малих подихів" (щодобове коливання температур газового простору) Актуальними є проблеми боротьби з такими втратами пального їх вирішення зменшить або повністю припинить викиди парогазових сумішей у повітря Це, в свою чергу, запобігає втратам пального, забрудненню навколишнього середовища і призводить до підвищення пожежної безпеки за рахунок виключення утворення пожежне та вибухонебезпечної концентрації пари пального зовні та у середині резервуарів Уже відомий спосіб наповнення ємності і утилізації пари ЛВР [1 ], шляхом и подачі у ємність, відбору пароповітряної суміші, попереднього зрідження пари та відокремлення рідкого компоненту, що міститься у суміші, від повітря за допомогою сацію пари шляхом стискання суміші та и охолодження, відділення рідкого компонента, що міститься у суміші, від повітря, який відрізняється тим, що здійснюють підключення до виходу газовирівнювального трубопроводу як проміжної ємності гумотканинного м'якого резервуару, призначеного для зберігання та транспортування нафтопродуктів, а стиснення пароповітряної суміші здійснюють компресором, кожний ступінь якого обладнують холодильником з поверхнями теплообміну, достатніми для охолодження пароповітряної суміші до температури, що передувала стисканню, та пристроєм для зливу рідкої фракції продукту насоса, ежектора, сепаратора та з єднувальної арматури До недоліків цього відомого способу варто віднести технічну складність його здійснення через застосування високого тиску рідини у системі (до 4 0 МПа) За допомогою цього способу принципово не можливе повне запобігання викидів пари ЛВР в атмосферу під час малих, а тим більш великих подихів Як прототип, обраний спосіб наповнення ємності легко киплячою рідиною [2], у якому з метою більш повної утилізації пари легко киплячої рідини відбір пароповітряної суміші здійснюють у проміжну ємність, а конденсацію пари проводять шляхом подачі рідини у проміжну ємність, при цьому перед відділенням рідкого компоненту від повітря залишкову пароповітряну суміш охолоджують шляхом и розширення До недоліків цього відомого способу слід віднести - складність технічної реалізації пристрою, який його здійснює, завдяки тому, що проміжні ємності, теплообмінник, трубопроводи та інше устаткування, працює під високим тиском Потрібний тиск для конденсації рідини із газовоповітряної суміші з ефективністю більш 90% за розрахунками авторів заяви дорівнює близько 6 0 МПа, - під високим тиском також знаходиться герметична ємність, що заповнюється Тому не можливо ю о СО (О 61305 застосовувати цей спосіб для заповнення автоцистерн, ємностей АЗС та інших ємностей, рівень надлишкового тиску у яких (200 мм водяного стовпа)- значно менший ніж той тиск, що потрібен для реалізації способу, - за схемою запропонованого устрою неможливо здійснити злив рідини з волого відділювача до ємності, що наповнюють, тому, що тиск в середині її значно вище тиску у трубопроводі злива, - під час компенсації великих подихів потрібно робити багато переключень пневмопдравлічної системи через обмежений обсяг проміжних ємностей, що викликає значні незручності, - забезпечення конденсації пари великих подихів потребує значної потужністі теплообмінника, - за допомогою цього способу принципово не можливе повне запобігання викидів пари ЛВР в атмосферу під час великих подихів (МІСТКІСТЬ продукту у суміші охолодженої до -15 С складає 0 2) В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу наповнення резервуарів легко випарованою рідиною (ЛВР) та и зберігання, що включає подачу ЛВР у ємність, відбір пароповітряної суміші в проміжну ємність, конденсацію пари шляхом стискання суміші, відокремлення рідкого компонента, що міститься у суміші, від повітря шляхом використання в якості проміжної ємності гумовотканинних м'яких резервуарів (МР) для зберігання нафтопродуктів та здійснення стиснення пароповітряної суміші компресором, ступені якого обладнані холодильниками із збільшеними поверхнями теплообміну для охолодження стислої повітряної суміші та устроями для зливу рідкої фракції продукту , забезпечити більш ефективну і надійну утилізацію пари ЛВР під час наповнення резервуарів та тривалого терміну зберігання її в умовах зміни температури зовнішнього середовища, а також - виключити роботу трубопроводів і обладнання під високим тиском, що зменшить металоємкість системи, - забезпечити заповнення ЛВР резервуарів типу РВЗ, автоцистерн, ємностей АЗС та інших ємностей, рівень надлишкового тиску у яких не більш 200 мм водяного стовпа, - скоротити КІЛЬКІСТЬ елементів та устроїв системи тим самим спростити пневмопдравлічну схему, зменшити обсяг монтажних робіт, підвищити надійність обладнання і покращити зручність його експлуатації, - уникнути попадання повітря з вологою у резервуари під час малих подихів, що запобігає їх розчинення у нафтопродуктах, - уникнути втрат легко летючих фракцій пального, що збереже його якість, - уникнути забруднення навколишнього середовища викидами із резервуарів пароповітряної суміші, - підвищити пожежно та вибухонебезпечність Поставлена задача досягається тим, що у способі наповнення резервуарів легковипарованою рідиною та и зберігання, що включає подачу ЛВР у резервуар, відбір пароповітряної суміші в проміжну ємність, конденсацію пари шляхом стискання суміші, відділення рідкого компонента, що міститься у суміші, від повітря, здійснюють підключення до виходу газовирівнювального трубопроводу, в якості проміжної ємності, гумовотканинних м'яких резервуарів (МР) для зберігання і транспортування нафтопродуктів, наприклад, МР4, МР-6, МР-10, МР-25, МР-50 і ш [3,4], які, в свою чергу, виконують роль газозбірників При цьому для газозбірників вибирають МР із загальним обсягом не менш обсягу пального, що заливають водночас у резервуари, та ще 15% від загального обсягу порожнин резервуарів для збереження пального Пароповітряну суміш конденсують стискаючи компресором, який, за допомогою відповідної арматури, підключено паралельно МР Ступені компресора обладнані холодильниками з поверхнями теплообміну, достатніми для охолодження стислої пароповітряної суміші до температури, що передувала стисканню Холодильники мають устрої для зливу рідкої фракції продукту Дотепер заявнику не було відомо з технічної та з патентної літератури запропонований спосіб наповнення ємності ЛВР Про ВІДПОВІДНІСТЬ запропонованого технічного рішення критеріям новизни і винахідницького рівня свідчить наступний порівняльний аналіз Властивості (функції), що виявляються ВІДМІТНИМИ від прототипу ознаками Прототип Технічне рішення, що заявляється 1 виключення роботи усіх трубопроводів і обладнання під високим тиском Підтиском, потрібним для конденсації рідини із газове повітряної суміші з ефективністю більш 90%, що Під ТИСКОМ знаходяться лише ступені компресора і їх холодильники дорівнює близько 6 0 МПа знаходяться усі трубопроводи та обладнання 2 Забезпечити заповнення легковипарованими рідинами резервуарів, рівень надлишкового тиску у яких не більш 200 мм водяного стовпа Заповнення ємності відбувається під тиском конден- Заповнення ємності відбувається під робочим тиском сацм пари продукту МР (4 мм вод ст) З Підвищення надійності обладнання і зручності його експлуатації Численні трубопроводи та пристрої під тиском, що Контроль стандартного МРта компресора потребують контролю та уваги 4 Скорочення КІЛЬКОСТІ елементів та устроїв системи , спрощення пневмопдравлічної схеми Значна КІЛЬКІСТЬ трубопроводів, зворотних клапанів, Стандартна обв'язка РВЗ, МРта компресор вентилів, регулятор тиску, вологовідділювач та інше 61305 обладнання 5 Забезпечення тривалого терміну зберігання легковипарованих рідин в умовах зміни температури зовнішнього середовища Не передбачено Передбачено 6 Уникнення забруднення навколишнього середовища МІСТКІСТЬ продукту у викидах після турбодетандора та Конденсується біля 97% - 99% продукту паротеплообмінника складає коло 0 2 повітряної суміші 7 Підвищення пожежне та вибухонебезпечності Неможливість утворення небезпечних концентрацій Утворення небезпечних концентрацій паро газової паро газової суміші в середині та навколо резервусуміші під час дихань навколо резервуарів арів Сутність запропонованого способу полягає в наступному В день, коли резервуари під впливом підвищення температури навколишнього середовища і сонячних променів нагріваються, пари пального (пароповітряна суміш) , що знаходяться в резервуарах розширюються від нагріву Пароповітряна суміш перетікає з газового простору резервуарів по газовирівнювальному трубопроводу у гумовотканинний м'який резервуар (МР) , який виконує роль газозбірника Вночі, при зниженні температури чи при зливних операціях тиск в резервуарі знижується і його вирівнювання відбувається за рахунок зменшення обсягу гумовотканинного м'якого резервуара (МР) При наливних операціях пари пального (пароповітряна суміш) , що знаходяться в резервуарах виштовхуються пальним, що наливають Пароповітряна суміш перетікає з газового простору резервуарів по газовирівнювальному трубопроводу у гумовотканинний м'який резервуар (МР) , який виконує роль газозбірника Пари продукту пароповітряної суміші, що потрапила у МР, конденсу ють стискаючи у компресорі з послідуючим охолодженням Технічна сутність і принцип дії запропонованого рішення пояснюється кресленнями На фіг 1 зображена схема підключення м'якого резервуара (МР), у якості проміжної ємності та газозбірника, а також компресора до резервуару для збереження пального МР являє собою еластичну замкнуту оболонку, виготовлену у вигляді подушки з декількох окремих капронових полотнин, покритих із внутрішньої сторони маслобензостійкою, а з зовнішньої атмосферостійкою гумою На оболонці встановлена арматура Конструктивне виконання, матеріал і сполучні шви полотнин МР забезпечують герметичність, необхідну МІЦНІСТЬ і захист оболонки від старіння й атмосферного впливу МР придатні для роботи при температурі навколишнього повітря від -40 до +50 градусів Цельсія Основні характеристики [5] деяких, рекомендованих заявником для використання в якості газозбірників МР приведені в таблиці 1 Таблиця 1 Тип МР ДСТ, ТУ МР-4 МР-6 МР-10 МР-25 МР-50 ДСТ В 20816-75 ТУ 38-3107-74 ДСТ В 20816-75 ДСТВ 20816-75 МІСТКІСТЬ МІСТКІСТЬ, ЯК га пального, М 3 40 60 100 25 0 50 0 зозбірника М 3 103 12 55 23 0 60 6 121 5 Для газозбірників вибирають МР із загальним обсягом не менш обсягу пального, що заливають водночас у резервуари АЗС та ще плюс 15% від загального обсягу газових порожнин резервуарів для збереження пального Прийом пароповітряної суміші до МР починається при надлишковому тиску у резервуарі біля 40 Па Тиск спрацьовування запобіжного клапану резервуару складає 1500 Па Таким чином, при застосуванні МР запобіжний клапан резервуара ніколи не спрацьовує, що повністю виключає можливість викидів пароповітряної суміші в атмосферу В першу чергу випаровують легкі фракції пального їх зберігання у резервуарі зберігає якість пального Настройка дихального клапану резервуару складає 400 Па МР забезпечує практично відсутність розрядження у резервуарі і в його середину ніколи не потрапляє атмосферне повітря із завжди присутньою в ньому вологою Волога не Габаритні розміри, м Маса, кг довжина ширина висота 36 26 07 125 38 25 09 150 52 22 13 190 55 54 12 290 86 55 14 490 зріджується у резервуарі і не обводнює пальне, що також зберігає його якість Низький надлишковий тиск (4 Па) у резервуарі створює умови для зменшення втрат пароповітряної суміші при наявності негерметичності системи Відсутність у МР рухливих механічних елементів спрощує конструкцію системи, II експлуатацію і підвищує надійність функціонування Мала маса МРта його габарити обумовлюють зручність у збереженні, транспортуванні, незначні витрати часу на розгортання і передислокацію в разі потреби [3] Малий питомий тиск на грунт у порожньому і газонаповненому стані дозволяє розвертати МР на будь-якому фунті без підготовки капітальної основи Площадка з ухилом 0 001 забезпечує зачищення МР від конденсату в разі потреби 7 61305 8 Компресор використовується для конденсації Залежність КІЛЬКОСТІ сконденсованого продукту від пари продукту з метою очищення від неї газової тиску і початкового стану пароповітряної суміші суміші і зменшення втрат продукту та забруднення наведена у таблиці 2 атмосфери під час викидів пароповітряної суміші Таблиця 2 t°c 25 КІЛЬКІСТЬ 20 КІЛЬКІСТЬ 15 КІЛЬКІСТЬ 10 КІЛЬКІСТЬ 5 КІЛЬКІСТЬ тиск за ступінями компресора, МПа у пароповітряної суміші продукту, кг сконденсованого у пароповітряної суміші продукту, кг сконденсованого у пароповітряної суміші продукту, кг сконденсованого у пароповітряної суміші продукту, кг сконденсованого у пароповітряної суміші продукту, кг сконденсованого При максимальному тиску 6 4 МПа забезпечується конденсація до 97% і вище продукту у пароповітряній суміші Таким чином, концентрація пари продукту після третьої ступені компресора нижче європейських норм У холодильниках ступенів компресора не тільки охолоджується пароповітряна суміш, але І витрачається енергія на конденсацію пари, тому їх поверхня повинна бути збільшена у порівнянні із холодильниками ступенів звичайного компресора Холодильники треба обладнати устроями для відділення рідини від пароповітряної суміші При витраті суміші 100 м 3 за годину і стиску и до 6 4 МПа потужність приводу компресора складає біля 15 кВт Підготовка МР і компресора до роботи здійснюється в такий спосіб (фіг 1) До газового простору резервуара 1 для збереження легковипарованої рідини з вхідним трубопроводом 2 через вогневий запобіжник 3, у лінії дихального клапана 4, підключається трубопровід 5 з вентилем 6 Трубопровід 5 за допомогою трійника 7 з'єднаний через гнучкий рукав 8 з МР 9 Компресор 10 з холодильниками ступенів 11 і трубопроводом 12 для зливу рідини підключається за допомогою трубопровода 13 з вентилем 14 до трійника 7 Підготовлений у такий спосіб МР включається в роботу шляхом відкриття вентиля 6 до початку наливання пального і нагрівання резервуарів 1 При нагріванні резервуару 1 у денні часи витиснена пароповітряна суміш надходить через вогневий запобіжник 3, трубопровід 5 із вентилем 6, трійник 7, гнучкий рукав 8 у МР 9 Запобіжний клапани 4 не спрацьовує тому, що тиск пароповітряної суміші необхідний для заповнення МР дорівнює приблизно 40 Па, що набагато менше тиску настроювання запобіжного клапану 4, рівного приблизно 1500 Па При зниженні температури або виливанні пального з резервуарів у пароповітряній порожнині резервуару 1 виникає вакуум і пароповітряна суміш з МР 9 буде надходити зворотним шляхом у резервуари 1 Подібні цикли будуть повторюватися ВІДПОВІДНО ДО ЗМІНИ температури навколишнього середовища При цьому концентрація пару пального в пароповітряному середовищі системи набагато вища 01 1 05 0 901 0 773 0 664 0 57 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 04 359 691 297 604 246 527 205 459 171 399 16 0 099 0 26 0 081 0 0216 0 066 018 0 054 0 151 0 045 0 126 64 0 025 0 074 0 021 0 06 0 017 0 049 0 014 0 04 0 005 0 04 пожежно і вибухонебезпечної, а релаксація електричних зарядів відбувається в темпі надходження пароповітряної суміші в МР 9 Конденсат, що накопичується у МР з часом, віддаляється через його арматуру При наповненні резервуару 1 нафтопродуктом через вхідний трубопровід 2 витиснена пароповітряна суміш (великий подих) надходить через вогневий запобіжник 3, трубопровід 5 із вентилем 6, трійник 7, гнучкий рукав 8 у МР 9 Запобіжний клапани 4 також не спрацьовує тому, що тиск пароповітряної суміші необхідний для заповнення МР набагато менше тиску настроювання запобіжного клапану 4 Після закінчення наповнення резервуару 1 нафтопродуктом вентиль 6 закривають, щоб запобігти примусове випарування продукту у резервуарі 1, і підключають до роботи компресор 10 з холодильником 11 через відкритий вентиль 14 і трубопровід 13 Сконденсований рідкий продукт, що накопичується у холодильнику 11, зливається через трубопровід 12 По закінченню конденсування пари з МР вентиль 14 закривають, а вентиль 6 відкривають, що забезпечує компенсацію малих подихів при тривалому зберіганні продукту Правильний вибір обсягу МР запобігає великі і малі подихи при наливних і зливних операціях, а також при тривалому збереженні пального у резервуарах, тим самим запобігаючи втрат і зберігаючи якість пального Економічну ефективність використання запропонованого способу наповнення резервуарів та його зберігання приблизно оцінимо на такому прикладі Вартість триступінчастого компресора 15000 гр , його подача складає 0 028 м3/с, вартість електроенергії -0 2 гр/кВтч, вартість бензину - 1 5 гр/літр, маса сконденсованого продукту з 1 м 3 пароповітряної суміші - 0 824 кг, збільшення потужності компресора на забезпечення роботи системи охолодження - 1 1 Вартість бензину ожиженого за 1 годину роботи буде складати 158 5 гр, а вартість електроенергії - 3 63 гр Час окупності компресора і витрат електроенергії становить 96 9 годин Застосування на ПІВДНІ України МР як газозбірника для резервуару РВЗ-5000 запобігає втрат 23 2 т бензину на малі подихи, що складає 34800 гр Джерела інформації використані в описі винаходу 1 Патент США № 3778969, кл 55-55, публік 1973 р 2 Авторське свідоцтво СРСР № 1008159, кл В 67 D 5/00, 1983 р , бюл№12 3 ЦИИТЭнефтехим, Серия «Транспорт и хранение нефтепродуїсгов и углеводородного сырья» Тематический обзор ISSN0202-0912 Мягкие резервуары для хранения и транспортирования Комп'ютерна верстка Н Лисенко 61305 10 нефтепродуктов Часть 1 ,1992 г Выпуск 5, стр 2-16 4 ЦИИТЭнефтехим, Серия «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья» Тематический обзор ISSN0202-0912 Мягкие резервуары для хранения и транспортирования нефтепродуктов Часть 2 ,1992 г Выпуск 1-2, стр 3 5 "Резинотканевые резервуары" Техническое описание и инструкция по эксплуатации Военное издательство МО СССР, 1980 г, стр 3-115 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119