RU158753U1 - Установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с возвращением испарившихся легких фракций в товарные бензины - Google Patents

Abstract

Установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с возвращением испарившихся легких фракций в товарные бензины, отличающаяся тем, что на корпус предохранительно-впускного клапана цистерны устанавливается общая трубопроводная линия для отвода паров, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным бензином А-76, при этом трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара соединена с теплообменником змеевикового типа и межстенное пространство заполнено углекислым газом, а резервуар с внешней стороны покрыт слоем полиуретана с теплоотражающим покрытием.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для улавливания паров и может быть использована при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами.

Данная полезная модель наиболее применима при улавливании паров высокооктановых нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. К высокооктановым нефтепродуктам в первую очередь относятся автомобильные бензины.

Загрязнение воздушного бассейна при транспортировании нефтепродуктов с помощью железнодорожных цистерн происходит при выделении паров горючего в процессе «малых» дыханий цистерн. Потери от «малых» дыханий вызываются ежесуточными колебаниями температуры и парциального давления паров горючего (в основном автомобильных бензинов) в газовом пространстве цистерны. Температура нефтепродуктов, транспортируемых в железнодорожных цистернах, зависит от температуры окружающей среды. В летнее время нефтепродукты в цистернах нагреваются до 30 градусов Цельсия и более. Температура начала кипения бензинов составляет 35 градусов Цельсия [А.С. Сафонов и др. Автомобильные топлива. Химмотология. Эксплуатационные свойства. Ассортимент. СПб.: НПИКЦ, 2002.]. При данной температуре легкокипящие фракции бензинов превращаются в пар и через дыхательный клапан выходят в окружающую среду.

Расчеты показывают, что при транспортировании только одной железнодорожной цистерны, заполненной автомобильным бензином в количестве 60 тонн, выбрасывается в атмосферу в год более 300 кг паров нефтепродукта [В.А. Бондарь, Е.И. Зоря, Д.В. Цагарели. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. - М.: «ПАРИТЕТ», 1999.].

Загрязнение атмосферы парами нефтепродуктов оказывает вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Пары нефтепродуктов относятся к четвертой группе опасности. Поэтому основными требованиями экологической безопасности при транспортировке автомобильных бензинов железнодорожным транспортом является уменьшение концентрации паров нефтепродуктов выделяемых в процессе «малых» дыханий.

Борьба с потерями паров товарных нефтепродуктов при транспортировании горючего железнодорожными цистернами становится важной экологической и экономической задачей.

Известна железнодорожная цистерна для перевозки легковоспламеняющихся жидкостей [Д.Д. Костровский. Эксплуатация складов ракетного топлива и горючего. - М.: ВИ, 1992.]. К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки менее 61 градуса Цельсия в закрытом тигле или менее 66 градусов Цельсия в открытом тигле. К легковоспламеняющимся жидкостям относятся автомобильные бензины, авиационные керосины и дизельные топлива [Матвеев Ю.А., Варнаков Д.В. Теория горения и взрыва и пожарная безопасность технологических процессов. Лабораторный практикум. Ульяновск. УлГУ, 2012.].

Данная цистерна состоит из железнодорожной тележки с колесами, резервуара, наружной и внутренней лестниц, площадки, люка, предохранительно-впускного клапана, штанги, универсального сливного прибора, откидной верхней и нижней крышек.

В процессе транспортировки «малые» дыхания осуществляются через предохранительно-впускной клапан железнодорожной цистерны. При этом пары нефтепродуктов выходят из цистерны в атмосферу.

Через люк проводятся замер налива горючего и отбор проб на анализ. Люк резервуара имеет откидную крышку, закрепляемую болтами. Универсальный сливной прибор расположен в нижней части резервуара. Он имеет внутренний и наружный затворы. Внутренним затвором является клапан, открываемый (закрываемый) специальным ключом со штангой, выведенным в люк цистерны. Наружным затвором является крышка с уплотнительным кольцом, прижатая в закрытом состоянии к патрубку корпуса винтом.

Недостатками железнодорожной цистерны для перевозки легковоспламеняющихся жидкостей являются:

1. Отсутствие установки улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов.

2. Загрязнение атмосферы парами нефтепродуктов.

3. Большие потери нефтепродуктов от испарения при транспортировании.

Также известна установка улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель 137527 от 20.02.2014 г. Установка улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами.].

В данной установке на железнодорожную цистерну, имеющую предохранительно-впускной клапан дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным низкооктановым компонентом, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется воздухом.

Низкооктановый компонент используется как абсорбент для поглощения паров нефтепродуктов. В качестве низкооктанового компонента применяется дизельное топливо.

Резервуар оснащается сливным трубопроводом с задвижкой для слива смеси низкооктанового компонента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости с отверстиями для уменьшения скорости перемещения низкооктанового компонента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара.

С целью определения уровня низкооктанового компонента (абсорбента) на двустенном резервуаре имеется замерной люк.

Установка работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии через приемное устройство с сетками, имеющими отверстия различного диаметра, поступают в двустенный резервуар с низкооктановым компонентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции низкооктановым компонентом. Охлаждение на несколько градусов Цельсия в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное воздухом, который имеет низкий коэффициент теплопроводности.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения низкооктанового компонента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется низкооктановым компонентом. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана улавливается фильтром-поглотителем.

Недостатками установки улавливания паров при транспортировании нефтепродуктов железнодорожными цистернами являются:

1. Отсутствие устройства для предотвращения переливов смеси низкооктанового компонента (абсорбента) и нефтепродуктов из двустенного резервуара.

2. Отсутствие дополнительного дыхательного клапана повышенного давления на железнодорожной цистерне.

3. Отсутствие возможности использования смеси абсорбента и нефтепродуктов в товарных бензинах.

Наиболее близким к указанной проблеме является установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с устройством для предотвращения переливов смеси абсорбента и нефтепродуктов [Матвеев Ю.А. и др. Патент на полезную модель 145713 от 27.09.2014 г. Установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с устройством для предотвращения переливов смеси абсорбента и нефтепродуктов.].

На предохранительно-впускной клапан железнодорожной цистерны, устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров с обратным клапаном соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным абсорбентом, который оборудуется приемным устройством для паров горючего и предохранительным клапаном с фильтром поглотителем, при этом межстенное пространство резервуара заполняется воздухом.

Для предотвращения перелива смеси абсорбента с нефтепродуктом общая трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара имеет горизонтальный участок и оснащается механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа. Данное устройство состоит из поплавка, соединительного рычага и поршня. Внутри трубопроводной линии отвода паров оборудована подставка для опоры поплавка, когда уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом недостаточен для подъема поплавка. Для перекрытия поршнем движения паров внутри трубопроводной линии при помощи втулки оборудуется участок с уменьшенным диаметром трубопровода. Смесь абсорбента с нефтепродуктом поступает в общую трубопроводную линию отвода паров внутри двустенного резервуара через отверстия.

Для отвода паров нефтепродуктов при закрытии общей трубопроводной линии отвода паров резервуар железнодорожной цистерны оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенного давления с фильтром поглотителем.

Установка работает следующим образом. При «малых» дыханиях в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии через приемное устройство с сетками, имеющими отверстия различного диаметра поступают в двустенный резервуар с абсорбентом. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в двустенном резервуаре и абсорбции абсорбентом.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения абсорбента по отверстиям перегородок жесткости по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом в качестве, которого используется дизельное топливо. При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом поплавок начинает подниматься, приводя в движение соединительный рычаг, который толкает поршень для закрытия отверстия на участке с уменьшенным диаметром трубопровода. В результате подача паров в двустенный резервуар прекращается.

После закрытия общей трубопроводной линии отвода паров пары нефтепродуктов из резервуара железнодорожной цистерны отводятся в атмосферу через дополнительный дыхательный клапан повышенного давления с фильтром поглотителем.

Недостатками указанной установки являются:

1. Недостаточная эффективность улавливания паров нефтепродуктов.

2. Отсутствие возможности использования смеси абсорбента и нефтепродуктов в товарных бензинах.

Предлагаемая полезная модель позволяет решить задачу повышения эффективности улавливания паров горючего из железнодорожных цистерн. В качестве абсорбента используется бензин А-76 летнего вида. Смесь бензина А-76 с другими бензинами может быть использована при добавлении в товарные бензины низкооктановых марок без потери качества.

Решение указанной задачи достигается тем, что на корпус предохранительно-впускного клапана цистерны устанавливается общая трубопроводная линия для отвода паров, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным бензином А-76, при этом трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара соединена с теплообменником змеевикового типа и межстенное пространство заполнено углекислым газом, а резервуар с внешней стороны покрыт слоем полиуретана с теплоотражающим покрытием.

Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность улавливания паров нефтепродуктов, улучшается экологическая обстановка в районах движения и стоянок железнодорожных цистерн, возникает экономический эффект за счет использования смеси бензина абсорбента с товарными бензинами.

Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг.3) на которых изображены вид спереди железнодорожной цистерны, разрез двустенного резервуара для улавливания паров, а также разрез общей трубопроводной линии отвода паров с устройством для предотвращения переливов в закрытом состоянии.

На предлагаемую железнодорожную цистерну, имеющую тележку 1 с колесами 2, резервуар 3 с люком 4 и откидной крышкой 5, наружную лестницу 6, площадку 7, предохранительно-впускной клапан 8, нижнюю крышку для слива нефтепродуктов 9, стяжки 10, дополнительно на корпус предохранительно-впускного клапана устанавливается общая трубопроводная линия отвода паров 11 с обратным клапаном 12 соединенная с двустенным резервуаром 13 частично заполненным абсорбентом - бензином А-76 летнего вида, который оборудуется теплообменником змеевикового типа 15 для паров горючего и предохранительным клапаном 16 с фильтром поглотителем 17, при этом межстенное пространство резервуара 13 заполняется углекислым газом 18. Углекислый газ имеет низкий коэффициент теплопроводности.

Теплообменник 15 двустенного резервуара 13 оборудован коленом 19 для увеличения поверхности соприкосновения паров, поступающих из железнодорожной цистерны и теплообменника. Теплообменник жестко связан с общей трубопроводной линией отвода паров 11.

Внутри резервуара также образуются пары нефтепродуктов и абсорбента 20. Резервуар оснащается сливным трубопроводом 21 с задвижкой 22 для слива смеси абсорбента с нефтепродуктом, а также перегородками жесткости 23 с отверстиями 24 для уменьшения скорости перемещения абсорбента и предотвращения гидравлического удара в процессе движения железнодорожной цистерны, а также для абсорбции паров нефтепродуктов, содержащихся в паровоздушном пространстве резервуара 13.

С целью определения уровня смеси бензина А-76 и нефтепродуктов, пары которых перешли в жидкое состояние в связи со снижением температуры, на двустенном резервуаре имеется замерной люк 25.

Для предотвращения перелива смеси абсорбента с нефтепродуктом общая трубопроводная линия отвода паров 11 внутри двустенного резервуара 13 имеет горизонтальный участок и оснащается механическим устройством для предотвращения переливов поплавкового типа. Данное устройство состоит из поплавка 26, соединительного рычага 27 и поршня 28. Внутри трубопроводной линии отвода паров оборудована подставка 29 для опоры поплавка, когда уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом 30 недостаточен для подъема поплавка. Для перекрытия поршнем 28 движения паров внутри трубопроводной линии при помощи втулки 31 оборудуется участок с уменьшенным диаметром трубопровода. Смесь абсорбента с нефтепродуктом 30 поступает в общую трубопроводную линию отвода паров 11 внутри двустенного резервуара через отверстия 32.

С целью снижения температуры внешняя поверхность двустенного резервуара обрабатывается слоем полиуретана 33, на который наносится слой теплоотражающего покрытия 34. Полиуретан имеет низкий коэффициент теплопроводности. Теплоотражающее покрытие изготавливается в виде каркаса из алюминия или светлой жести.

Для отвода паров нефтепродуктов при закрытии общей трубопроводной линии отвода паров 11 резервуар 3 железнодорожной цистерны оборудуется дополнительным дыхательным клапаном повышенного давления 35 с фильтром поглотителем 17.

Средняя температура июля в Поволжье (г. Ульяновск) составляет 21°С, а июня 20°С [Матвеев Ю.А. и др. Радиационная, химическая и биологическая безопасность. Учебное пособие. Ульяновск. УлГУ, 2009.]. Основные испарения паров бензинов происходят в интервале температур от 30 до 35°С [1, 2]. Поэтому в двустенном резервуаре, который имеет межстенное пространство с углекислым газом, слой полиуретана с теплоотражающим покрытием, максимальная температура может составить 20-22°С. Указанная температура позволяет перевести пары нефтепродуктов, поступающие из железнодорожной цистерны от «малых» дыханий в жидкое состояние.

Полезная модель работает следующим образом. При «малых» дыханиях, связанных с изменением температур и повышением давления парового пространства в цистерне открывается предохранительно-впускной клапан 8 и пары нефтепродуктов по общей трубопроводной линии поступают в теплообменник 15, а затем в двустенный резервуар 13 с абсорбентом 14. При этом большая часть паров превращается в жидкость за счет охлаждения в колене 19 теплообменника 15 и абсорбции бензином А-76. Охлаждение в резервуаре по сравнению с паровым пространством железнодорожной цистерны происходит за счет того, что резервуар имеет межстенное пространство, заполненное углекислым газом 18, с внешней стороны покрыт полиуретаном 33 с отражающим покрытием 34. Углекислый газ и полиуретан имеют низкие коэффициенты теплопроводности.

Другая часть паров нефтепродуктов в результате перемещения абсорбента по отверстиям 24 перегородок жесткости 23 по всему объему резервуара в процессе движения железнодорожной цистерны абсорбируется абсорбентом 14. Нерастворившаяся часть паров нефтепродуктов на выходе из резервуара при открытии предохранительного клапана 16 улавливается фильтром-поглотителем 17.

При увеличении уровня смеси абсорбента с нефтепродуктом 30 поплавок 26 начинает подниматься, приводя в движение соединительный рычаг 27, который толкает поршень 28 для закрытия отверстия на участке с уменьшенным диаметром трубопровода. В результате подача паров в двустенный резервуар прекращается.

После закрытия общей трубопроводной линии отвода паров 11 пары нефтепродуктов из резервуара 3 железнодорожной цистерны отводятся в атмосферу через дополнительный дыхательный клапан повышенного давления 35 с фильтром поглотителем 17.

С прибытием железнодорожной цистерны на пункт приема уровень смеси абсорбента с нефтепродуктом проверяется через замерной люк 25 резервуара и при необходимости смесь сливается через сливной трубопровод 21.

Полезная модель позволяет улавливать пары нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, а также значительно снижает выбросы паров горючего в атмосферу. При этом предотвращаются переливы смеси паров нефтепродуктов с абсорбентом из двустенного резервуара. Необходимо отметить, что пары бензинов марок нормаль А-80, регуляр - 92, премиум - 95 и супер - 98 превращаясь в жидкое состояние, смешиваются с бензином А-76 летнего вида. Данная смесь бензинов может добавляться без потери качества нефтепродуктов в товарные бензины марок А-76 и нормаль А-80.

Поэтому предложенная полезная модель вызывает большой экономический эффект, связанный с дальнейшим использованием паров нефтепродуктов в товарных бензинах

Claims (1)

1. Установка улавливания паров из железнодорожных цистерн с возвращением испарившихся легких фракций в товарные бензины, отличающаяся тем, что на корпус предохранительно-впускного клапана цистерны устанавливается общая трубопроводная линия для отвода паров, соединенная с двустенным резервуаром, частично заполненным бензином А-76, при этом трубопроводная линия отвода паров внутри двустенного резервуара соединена с теплообменником змеевикового типа и межстенное пространство заполнено углекислым газом, а резервуар с внешней стороны покрыт слоем полиуретана с теплоотражающим покрытием.

   

Images