РЕЗЕРВУАР ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1997 года по МПК B65D90/38 

Изобретение относится к оборудованию для сбора, подготовки, транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов и может быть использовано, например, в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности.

Известен резервуар с установленным под дыхательным клапаном отражательным щитком (диском-отражателем) диаметром в три раза большим диаметра дыхательного клапана (Мацкин Л. А. и др. "Эксплуатация нефтебаз", М. "Недра", 1975 г. с.337-338. Арбузова Ф.Ф. и др. "Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении", М. "Недра", 1981 г. с.98-99).

Подвешенный под монтажным патрубком дыхательного клапана дискоотражатель при "вдохе" резервуара препятствует распространению струи входящего в резервуар воздуха вглубь газового пространства, изменяя ее направление с вертикального на почти горизонтальное. Вследствие этого наиболее насыщенные слои паровоздушной смеси в газовом пространстве, находящиеся у поверхности продукта, не перемешиваются входящий струей воздуха. Перемешивание локализуется в слоях, примыкающих к кровле резервуара. Такой механизм перемешивания уменьшает концентрацию паров продукта в паровоздушной смеси, вытесняемой в атмосферу при последующем "выдоха" или заполнении резервуара, т.е. уменьшает потери от испарения.

Известен резервуар, в котором диск выполнен из закрепленного на планках газонепроницаемого эластичного материала и имеет диаметр не менее 0,1 диаметра корпуса резервуара, планки закреплены на осях нижней части держателя, при этом последний оснащен упорным элементом для ограничения поворота планок, установленным с возможностью осевого перемещения (Авт. св. СССР B 65 D 90/38 N 1178662 "Резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей", 1985 г.)
Принцип работы гибкого диска-отражателя состоит в том, что при опорожнении резервуара через дыхательный клапан за счет вакуума интенсивно поступает поток воздуха, который, встречая на своем пути препятствие в виде газонепроницаемой ткани, меняет первоначальное направление с вертикального на почти горизонтальное, что позволяет значительно замедлить процесс турбулентного движения углеводородных газов у поверхности жидкости, снизить интенсивность их перемешивания с воздухом и обеспечить существенное сокращение потерь легких углеводородов.

Общие недостатки резервуаров, оснащенных подобного типа узлами изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана, состоят в следующем.

В вертикальных резервуарах для нефти и нефтепродуктов дыхательные клапаны, как правило, размещают у стенки резервуара. При этом входящая в резервуар через дыхательный клапан струя воздуха, ударяясь о диск-отражатель, равномерно растекается в радиальных направлениях при достаточно высоких первоначальных скоростях. Часть воздушного потока, направленная к ближайшей стенке резервуара, удаляется о ее поверхность и при турбулентном режиме движения перемещается вниз вдоль стенки и жидкости и далее распространяется вдоль ее поверхности испарения, перемешиваясь с углеводородным газом и интенсифицируя процесс массообмена. Другая часть воздушного потока распространяется к дальнейшей стенке резервуара, постепенно теряя скорость и заполняя газовое пространство под крышей резервуара. Поэтому при повышении уровня жидкости в резервуаре из него выталкивается в окружающую среду первоначально паровоздушная смесь с невысокой концентрацией паров продукта, а затем сильно насыщенная углеводородным газом. Такая ситуация значительно ухудшает технологическую эффективность использования в резервуарах дисков-отражателей.

С другой стороны, при ударе о плоский диск-отражатель турбулентный поток первоначально перемещается в радиальных направлениях горизонтально вдоль его поверхности, но выйдя за пределы жесткой ограничительной поверхности в объем окружающего газа постепенно расширяется и меняет направление внешней границы. При этом нижняя граница струи отклоняется вниз от горизонтали на угол порядка 12.16^o (Чугаев Р.Р. "Гидравлика", Л."Энергия" 1975 г. с.348-349).При высоких уровнях взлива жидкости в резервуаре часть воздушной струи, направленной к дальней стенке, может выходить на поверхность жидкости, активизируя испарения продукта.

Это является причиной дополнительного снижения технологической эффективности дисков-отражателей данной конструкции.

В известном резервуаре для нефти и нефтепродуктов (Патент РФ B 65 D 90/28 N 1486421 "Резервуар для нефти и нефтепродуктов", 1993 г.) узел изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана выполнен в виде изогнутого патрубка, прикрепленного одним концевым участком к дыхательному клапану, при этом другой концевой участок установлен так, что его выпускное отверстие обращено к центру крыши, причем угол между осью выпускного отверстия и поверхностью крыши составляет 45.90^o. Изменением угла наклона оси изогнутого патрубка к поверхности крыши резервуара можно в зависимости от местоположения дыхательного клапана равномерно распределить поток входящего воздуха по сечению резервуара его части, что позволяет резко сократить потери нефти или нефтепродуктов от испарения и уменьшить загрязнение окружающей среды.

В этом резервуаре отражательной поверхностью служат, как правило, коническая или сферическая крыша круглой формы. При достаточно близком расположении дыхательного клапана к стенке резервуара воздушный поток при ударе о поверхность крыши распределяется не строго по круглому поперечному сечению резервуара, а по эллиптической поверхности с большой осью, проходящей через центры дыхательного клапана и крыши резервуара. Таким образом, часть газового пространства под крышей резервуара остается незадействованной распределенным воздушным потоком. Нежелательно влияние на распределение воздушного потока под крышей резервуара оказывает и сама ее конструкция. Основой покрытия резервуара является каркас. Воздушная струя, ударяясь о покрытие при высоких скоростях (до 12 м/с), при растекании по его поверхности на некоторых участках набегает на элементы каркасов и частично меняет направление движения в сторону поверхности жидкости. Приведенные факторы в определении мере снижают технологическую эффективность резервуара в сокращении потерь легких углеводородов от испарения. К тому же высокие скорости воздушного потока активизируют коррозионные кровли резервуара.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение технологической эффективности резервуара в сокращении потерь жидкости от испарения, уменьшении объемов вредных выбросов в атмосферу, повышение надежности его работы.

Решение задачи достигается тем, что в известном резервуаре для нефти и нефтепродуктов узел изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана содержит держатель в виде вертикального патрубка с щелевым вырезом в нижней части перед газовым отражателем, у которого отношение высоты щелевого выреза в каждой точке по окружности патрубка к длине отрезка, проходящего от этой точки через ось патрубка до стенки резервуара, имеет постоянную величину; газовый отражатель выполнен в виде конической поверхности с углом при вершине 140.150^o; площадь щелевого выреза патрубка равна площади его поперечного сечения.

На фиг.1 схематически изображен общий вид предлагаемого резервуара в конкретном исполнении, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 представлен узел изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана, вид сбоку; на фиг. 4 то же, вид сверху.

Резервуар содержит цилиндрический корпус 1 с крышей, приемно-раздаточные патрубки 2 и 3, дыхательный клапан 4 и узел изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана, включающий держатель в виде вертикального патрубка 5 со щелевым вырезом, газовый отражатель 6, выполненный в виде конической поверхности, соединительные ребра 7. Газовый отражатель имеет отверстие 8 для стока конденсата.

Резервуар работает следующим образом.

При "входе" резервуара (при опорожнении резервуара) через дыхательный клапан 4 по вертикальному патрубку 5 в него начинает поступать воздух. При своем движении воздушная струя встречает препятствие в виде конического отражателя 6 и изменяет свое направление на радиальное. Ввиду того, что отношение высоты щелевого выреза в каждой точке по окружности вертикального патрубка к длине отрезка, проходящего от этой точки через ось патрубка до стенки резервуара, имеет постоянную величину на каждую единицу площади подкровельного газового пространства распределяется одинаковое количество засасываемого воздуха Так как плотность воздуха меньше плотности паров нефти и нефтепродуктов, воздух равномерно по всей площади накапливается в верхней части резервуара. Газовый отражатель, выполненный в виде конической поверхности с углом при вершине α 140.150^o, позволяет перевести нижнюю границу воздушной струи в горизонтальную или близкую к горизонтальной плоскость, так как отклонение турбулентной воздушной струи после отрыва от конической поверхности составляет величину порядка 12.16^o (Чугаев Р.Р. "Гидравлика", Л."Энергия", 1975 г. с.348.349).

Благодаря этому верхние слои воздуха не перемешается с газами, находящимися у поверхности жидкости даже при высоких взливах резервуара. Площадь щелевого вертикального патрубка, равная площади его поперечного сечения, позволяет обеспечить плавное изменение скорости воздушной струи и более эффективно повлиять на ее распределение. Формированию потока в определенной степени способствуют и соединительные ребра 7. При наличии конденсата в газовом потоке и его осаждения на газовом отражателе он стекает через нижнее отверстие 8.

При "выходе" резервуара (при заполнении резервуара) из его газового пространства через дыхательный клапан 4 в первую очередь вытесняется равномерно распределенный под кровлей резервуара воздух, причем его приток к клапану с разных радиальных направлений происходит в объемах, соответствующих высоте щелевого выреза. Это обеспечивает равномерный отбор воздуха со всего подкровельного пространства резервуара. Испарение жидкого продукта становится несущественным вследствие сохранения над ним насыщенного парами продукта слоя.

Использование новых элементов в резервуаре дифференциального узла изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана позволяет мягко при высокой степени однородности удельной загрузки сосредоточить поступающий в резервуар при "вдохе" воздух по всему сечению резервуара в его верхней части и при "выдохе" в первую очередь вывести воздух без смешения с парами жидкого продукта, не нарушая насыщенного парами продукта слоя. Это дает возможность дополнительно по отношению к известным аналогичным техническим решениям снизить потери нефти и нефтепродуктов из резервуаров от испарения, сократить объемы вредных выбросов в атмосферу, уменьшить загазованность резервуарных парков, повысить пожаробезопасность промышленных объектов.

Использование: изобретение относится к оборудованию для сбора, подготовки, транспорта и хранения нефти и нефтепродуктов и может быть использовано, например, в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: для сокращения потерь жидкости от испарения, уменьшения объемов вредных выбросов в атмосферу, повышения надежности его работы в узле изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана резервуара держатель выполнен в виде вертикального патрубка со щелевым вырезом в нижней его части перед газовым отражателем таким образом, что отношение высоты щелевого выреза в каждой точке по окружности патрубка к длине отрезка, проходящего от этой точки через ось патрубка до стенки резервуара, имеет постоянную величину; газовый отражатель выполнен в виде конической поверхности с углом при вершине 140...150^o, площадь щелевого выреза патрубка равна площади его поперечного сечения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Резервуар для нефти и нефтепродуктов, содержащий цилиндрический корпус с крышей, дыхательный клапан с размещенным под ним внутри резервуара узлом изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана, имеющим держатель с газовым отражателем, отличающийся тем, что держатель узла изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана выполнен в виде вертикального патрубка с щелевым вырезом в нижней его части перед газовым отражателем и таким образом, что отношение высоты щелевого вырез в каждой точке по окружности патрубка к длине отрезка, преходящего через ось патрубка от этой точки до стенки резервуара, равно постоянной величине. 2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что газовый отражатель выполнен в виде конической поверхности с углом при вершине 140 150^o. 3. Резервуар по п. 1, отличающийся тем, что патрубок узла изменения направления воздушной струи из дыхательного клапана выполнен таким образом, что площадь щелевого выреза патрубка равна площади его поперечного сечения.