установка улавливания углеводородных паров

Формула изобретения

УСТАНОВКА УЛАВЛИВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ПАРОВ, включающая резервуар, абсорбер с выкидным газовым патрубком, адсорбер, теплообменник и холодильник, насосы, подводящие трубопроводы абсорбента и газа, отличающаяся тем, что она снабжена газодувкой, соединенной с выкидным газовым патрубком и с газовым пространством резервуара, регулируемым клапаном, установленным на подводящем трубопроводе газа, а насосы установлены на подводящем трубопроводе абсорбента, соединены параллельно и отрегулированы на "малое" и "большое дыхание" резервуара.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к установкам улавливания углеводородных паров из резервуаров, и может быть использовано при улавливании углеводородов из паровоздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу из резервуаров, содержащих углеводородные жидкости (нефть, бензин и т.д.).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка улавливания углеводородных паров из резервуаров, включающая резервуар, абсорберы, холодильную машину, насосы, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа.

Установка позволяет достичь высокой степени извлечения углеводородов из паровоздушной смеси 99,98% при относительно невысоких дополнительных энергетических затратах за счет использования адсорбера.

Однако недостатками известной установки остаются значительные энергетические затраты, обусловленные следующим. При колеблющемся режиме работы резервуаров поступление паровоздушной смеси на установку улавливания неравномерно. При наполнении резервуара нефтепродуктом в результате большого дыхания резервуара на установку поступает максимальное количество пара (400 м³/ч); при опорожнении резервуаров пары на установку не поступают (0 м³/ч); при хранении нефтепродукта имеют место малые дыхания резервуаров в широком диапазоне расходов паровоздушной смеси (10-100 м³/ч). При малых дыханиях количество паров значительно меньше того количества, которое способна обработать установка при максимальном режиме, в результате чего происходит перерасход энергии на перекачку абсорбента насосом и его охлаждение холодильной машиной. Например, паровоздушная смесь с расходом 10 м³/ч (малое дыхание) обрабатывается абсорбентом в количестве 8 м³/ч, достаточном для обработки 400 м³/ч смеси (большое дыхание). Уменьшение же производительности насоса для перекачки абсорбента, например до 0,2 м³/ч, хотя и позволит сократить энергетические затраты во время малых дыханий резервуара (когда расход паров составляет 10 м³/ч), однако ухудшит извлечение углеводородов из паровоздушной смеси в абсорбере при малом дыхании с повышенным расходом, например 50 м³/ч, или при большом дыхании (400 м³/ч) из-за недостаточного количества абсорбента, в результате чего паровоздушная смесь после абсорбера будет поступать на адсорбер (угольный фильтр) с высоким содержанием углеводородов и быстро загрязнять его, что требует более частого осуществления регенерации адсорбента и соответственно дополнительных энергетических затрат (нагрев воздуха, создание вакуума).

Целью предлагаемого изобретения является снижение энергетических затрат на перекачку абсорбента при колеблющемся режиме поступления паровоздушной смеси за счет уменьшения количества абсорбента, перекачиваемого насосом при малом дыхании резервуара, без ухудшения качества очистки паров от углеводородов и без повышения энергетических затрат на регенерацию адсорбента.

Это достигается описываемой установкой улавливания углеводородов, включающей резервуар, абсорбер, адсорбер, теплообменники и холодильники, насосы, подводящие и отводящие трубопроводы абсорбента и газа.

Новым является то, что установка улавливания углеводородных паров снабжена циркуляционным контуром, состоящим из подводящего и отводящего трубопроводов газа, абсорбера с выкидным газовым патрубком и газодувки, при этом выкидной газовый патрубок через газодувку соединен с газовым пространством резервуара, а перед адсорбером установлен регулируемый клапан, причем на подводящем трубопроводе абсорбента установлены параллельно соединенные насосы, отрегулированные на малое и большое дыхание резервуара.

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема установки улавливания углеводородных паров.

Установка содержит резервуар 1, трубопровод 2 подачи абсорбента, насосы 3 и 4, соединенные параллельно и установленные на трубопроводе 2 подачи абсорбента, теплообменник 5, холодильник 6, абсорбер (колонна) 7 с выкидным газовым патрубком 8, циркуляционный контур, образуемый газопроводом 9 с газодувкой 10, соединяющим выкидной газовый патрубок 8 с газовым пространством резервуара 1, и подающим трубопроводом 11 газа (паровоздушной смеси), соединяющим газовое пространство резервуара 1 с абсорбером 7, адсорбер 12, клапан 13, установленный перед адсорбером 12, нагреватель 14, вакуум-насос 15, газопровод 16, сепаратор 17, насос 18, трубопроводы 19 и 20 для отвода газа и жидкости соответственно из сепаратора 17, датчики 21, 22, 23 давления.

Установка работает следующим образом.

Углеводородная жидкость (бензин), находящаяся в резервуаре 1, в результате повышения температуры окружающего воздуха интенсивно испаряется в газовое пространство резервуара, что приводит к повышению в нем давления. Датчик 21 давления подает сигнал на включение насоса 3 малой производительности (отрегулированного по производительности на малое дыхание резервуара, что позволяет сократить затраты на перекачку абсорбента) и газодувки 10, после чего бензин, используемый в качестве абсорбента, по трубопроводу 2 подачи абсорбента поступает в колонну абсорбер 7, охлаждаясь в теплообменнике 5 и холодильнике 6. Так как при этом клапан 13 закрыт, паровоздушная смесь в адсорбер не поступает, а циркулирует по контуру "резервуар 1 трубопровод 11 подачи газа абсорбер 7 газовый патрубок 8 газо-провод 9 с газодувкой 10 резервуар 1". В абсорбционной колонне 7 происходит извлечение из паровоздушной смеси основной части углеводородных компонентов.

В условиях колеблющегося режима поступления паровоздушной смеси объемы паров при малых дыханиях изменяются в широком диапазоне и могут превышать производительность абсорбера при работающем насосе 3 малой производительности, что приводит к некачественной очистке паровоздушной смеси от углеводородов в абсорбере 7. Использование газопровода 9 с газодувкой 10, создающих циркуляционный контур "резервуар 1 абсорбер 7 резервуар 1" и клапана 13 позволяет предотвратить поступление некачественно очищенной от углеводородов паровоздушной смеси на угольные фильтры адсорбера 12, избежать преждевременного загрязнения адсорбента и дополнительных затрат на его регенерацию. По мере извлечения в колонне 7 углеводородов объем паровоздушной смеси уменьшается, и давление в резервуаре 1 падает. По сигналу датчика 21 давления насос 3 и газодувка 10 прекращают работу.

В случае большого дыхания (при заполнении резервуара жидкостью) датчик 21 давления так же, как и при малом дыхании, подает сигнал на включение насоса 3 и газодувки 10, однако давление в резервуаре 1 продолжает расти. При достижении заданного давления в резервуаре 1 датчик 22 давления подает сигнал на включение второго насоса 4 (отрегулированного по производительности на большое дыхание с учетом работающего насоса 3), после чего в абсорбер 7 поступает абсорбент в количестве, достаточном для обработки максимального объема паровоздушной смеси. При дальнейшем росте давления датчик 23 давления подает сигнал на открытие клапана 13 и одновременно на отключение газодувки 10; в результате паровоздушная смесь направляется на адсорбер (угольные фильтры) 12, где очищается от оставшихся легких углеводородов и сбрасывается в атмосферу. При загрязнении одного фильтра поток по обвязке направляется на другой фильтр, а "отравленный" адсорбент регенерируют пропусканием через него воздуха, нагретого в нагревателе 14, и вакуумированием с помощью вакуум-насоса 15. Нагретый воздух с извлеченными из адсорбента углеводородами по газопроводу 16 подают в сепаратор 17, где охлаждают насыщенным абсорбентом, выходящим с абсорбера 7. По мере заполнения сепаратора 17 жидкость из него откачивается насосом 18 по трубопроводу 20 в резервуар 1, а газообразная фаза поступает по трубопроводу 19 газовое пространство резервуара.

Таким образом, использование параллельно соединенных насосов 3 и 4, отрегулированных по производительности на малое и большое дыхания, позволяет сократить энергетические затраты на перекачку абсорбента при малых дыханиях. В то же время, использование циркуляционного контура, основным элементом которого является газопровод 9 с газодувкой 10, соединяющий выкидной газовый патрубок 8 абсорбера 7 с газовым пространством резервуара 1, а также клапана 13, установленного перед адсорбером 12, позволяет предотвратить поступление некачественного очищенной от углеводородов паровоздушной смеси на адсорбер 12 и, следовательно, избежать дополнительных энергетических затрат на регенерацию адсорбента.

П р и м е р. В резервуаре 1 находится бензин марки АИ-76 при избыточном давлении 100 Па. При повышении температуры продукты испарения бензина в количестве 30 м³/ч (малое дыхание) поступают газовое пространство резервуара, давление растет, и при избыточном давлении 200 Па по сигналу датчика 21 давления включаются насос 3 производительностью 0,4 м³/ч и газодувка 10 производительностью 60 м³/ч. Бензин, перекачиваемый насосом 3 через теплообменник 5 и холодильник 6, охлаждается до температуры -40^оС и в колонне 7 абсорбирует углеводородные фракции из паровоздушной смеси, содержащей углеводороды в количестве 48 об. По мере извлечения из паровоздушной смеси бензиновых компонентов объем смеси уменьшается, давление снижается до 100 Па (изб.), и по сигналу датчика 21 насос 3 и газодувка 10 отключаются.

При наполнении резервуара 1 бензином расход паровоздушной смеси составляет 400 м³/ч (большое дыхание). При повышении давления до 200 Па (изб.), как уже было показано, включаются насос 3 и газодувка 10, а при дальнейшем повышении давления до 300 Па (изб.) включается насос 4 производительностью 7,6 м³/ч. Таким образом, расход абсорбента, перекачиваемого двумя насосами, становится равным 8 м³/ч и достаточным для обработки максимального количества паровоздушной смеси 400 м³/ч с коэффициентом извлечения 96-98% Так как наполнение резервуара бензином и соответственно рост давления продолжаются, при давлении 400 Па датчик 22 давления подает сигнал на открытие клапана 13 и на отключение газодувки 10, в результате чего паровоздушная смесь с содержанием углеводородов 1-2 об. направляется на угольный фильтр адсорбера 12, где осуществляется окончательная очистка паровоздушной смеси с суммарным коэффициентом извлечения 99,98-99,99% При прекращении наполнения резервуара давление снижается, клапан 13 закрывается, включается газодувка 10, затем при дальнейшем снижении давления отключаются последовательно насос 4, насос 3 и газодувка 10.

Загрязненный угольный фильтр переводят в режим регенерации, а паровоздушный поток направляют на свежий фильтр. Атмосферный воздух, нагретый в нагревателе 14 до температуры 96^оС, поступает на угольный фильтр, извлекает из него углеводороды и откачивается вакуум-насосом 15. Далее горячий воздух с углеводородами подают в сепаратор 17, где он охлаждается бензином, выходящим с низа абсорбера 7, и разделяется на фазы, газовая фаза поступает в газовое пространство резервуара 1, а жидкая откачивается насосом 18 в жидкостную зону резервуара 1.

Результаты, полученные при испытании известной и предлагаемой установок, приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при одинаковой степени извлечения углеводородов после адсорбера 99,98 100% энергетические затраты на перекачку адсорбента насосами при малых дыханиях резервуара на предлагаемой установке меньше, чем на известной (0,2 против 4,0 кВт ч), а при больших дыханиях равны (4,0 кВт ч). С учетом дополнительных энергетических затрат, связанных с работой газодувки, суммарное потребление энергии (на перекачку адсорбента и на циркуляцию паровоздушной смеси по контуру) на предлагаемой установке также меньше, чем на известной (4,44 против 8,0 кВт ч). Степень извлечения углеводородов после абсорбера при малом дыхании на предлагаемой установке составляет 88% что ниже, чем на известной (98%), но на предлагаемой установке паровоздушная смесь после абсорбера не поступает в адсорбер и не загрязняет его. Как видно из таблицы, энергетические затраты на регенерацию адсорбента при больших дыханиях на предлагаемой установке не превышают аналогичного показателя для известной установки (4,0 кВт ч), а при малых дыханиях отсутствуют (0 против 1,5 кВт ч).

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки улавливания углеводородных паров из резервуаров складывается за счет сокращения энергетических затрат.