Способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, и установка для его осуществления (варианты).
Настоящее изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к способам, использующим насосно-эжекторные установки в системах очистки от углеводородов выбрасываемой в атмосферу парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении ими емкости.
Известен способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или нефтепродукта или при заполнении ими емкости, включающий подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку последним из емкости, наполняемой нефтью или нефтепродуктом или из резервуара для их хранения, парогазовой среды и ее сжатие в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии жидкой среды, подачу образованной в жидкостно-газовом струйном аппарате смеси парогазовой и жидкой сред в сепаратор, разделение в сепараторе смеси на газообразную фазу и жидкую среду и отвод из сепаратора газообразной фазы и жидкой среды, при этом газообразную фазу из сепаратора направляют в абсорбционную колонну, в которую в качестве абсорбента подают углеводородную жидкость, в абсорбционной колонне проводят процесс абсорбции углеводородной жидкостью углеводородов из газообразной фазы, после чего очищенную от углеводородов газообразную фазу и углеводородную жидкость с растворенными в ней углеводородами газообразной фазы раздельно выводят из абсорбционной колонны (см. патент РФ 2193443, кл. В65D 90/30, 27.11.2002).
Из этого же патента известна насосно-эжекторная установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или нефтепродукта или при заполнении ими емкости, содержащая насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор с выходом газообразной фазы и абсорбционную колонну, при этом жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу насоса, входом газа подключен к источнику этой среды - емкости или резервуару с нефтью или нефтепродуктом и выходом смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору, абсорбционная колонна подключена к выходу газообразной фазы из сепаратора, верхняя часть абсорбционной колонны подключена к трубопроводу вывода очищенной от углеводородов газообразной фазы и к трубопроводу подвода углеводородной жидкости.
Однако данный способ не позволяет обеспечить высокую степень очистки от углеводородов парогазовой среды, является достаточно сложным и энергозатратным. Это связано с тем, что процесс десорбции углеводородной жидкости проводят в ректификационной колонне с подводом большого количества теплоты, что требует громоздкого теплообменного оборудования для нагрева углеводородной жидкости и конденсации образовавшихся паров.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, включающий подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку последним парогазовой среды из наполняемой нефтью или бензином емкости или резервуара для их хранения и ее сжатие в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии жидкой среды, подачу образованной в жидкостно-газовом струйном аппарате смеси парогазовой и жидкой сред в сепаратор, разделение в сепараторе смеси на газообразную фазу и жидкую среду, отвод из сепаратора жидкой среды в наполняемую нефтью или бензином емкость или в резервуар для хранения нефти или бензина, подачу нефти или бензина на вход насоса или в сепаратор (см. патент RU №2261140, кл. В01D 53/14, 27.09.2005).
Из этого же патента известна установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, содержащая насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, второй насос, второй жидкостно-газовый струйный аппарат и десорбер, при этом жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу насоса, входом газа подключен к источнику парогазовой среды - емкости, наполняемой нефтью или бензином, или резервуару для хранения нефти или бензина, выходом смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору, который имеет выход газообразной фазы и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход насоса или сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, выход газа из десорбера подключен к входу газа в жидкостно-газовый струйный аппарат.
Данные способ и установка для его реализации обеспечивают сжатие и конденсацию углеводородных паров нефти или бензина и снижение концентрации вредных для окружающей среды углеводородных паров в выбрасываемой в атмосферу парогазовой среде. Использование нефти или бензина в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового струйного аппарата позволяет одновременно со сжатием парогазовой среды проводить процесс абсорбции нефтью или бензином части углеводородов из сжимаемой среды. Однако при этом расходуется большое количество электроэнергии на привод насоса, так как сжимается весь расход парогазовой среды до больших давлений в одном жидкостно-газовом струйном аппарате. Кроме того, процесс десорбции углеводородной жидкости проводится в двух десорберах с использованием для этого второго насоса и второго жидкостно-газового струйного аппарата, что усложняет установку. Окончательная очистка от углеводородов парогазовой среды проводится в абсорбере, выполненном в виде абсорбционной колонны, что увеличивает материалоемкость установки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является очистка от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении ими емкости.
Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является сокращение потерь нефти или бензина, уменьшение энергетических затрат, материалоемкости и габаритов установки, а также повышение степени очистки от углеводородов выбрасываемой в атмосферу парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином.
Указанная задача решается, а технический результат достигается в части способа, как объекта изобретения, за счет того, что способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, включает подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку последним парогазовой среды из наполняемой нефтью или бензином емкости или резервуара для хранения нефти или бензина и ее сжатие в жидкостно-газовом струйном аппарате за счет энергии жидкой среды, подачу образованной в жидкостно-газовом струйном аппарате смеси парогазовой и жидкой сред в сепаратор, разделение в сепараторе смеси на газообразную фазу и жидкую среду, отвод из сепаратора жидкой среды в наполняемую нефтью или бензином емкость или в резервуар для хранения нефти или бензина, подачу нефти или бензина на вход насоса или в сепаратор, при этом газообразную фазу из сепаратора подают во второй жидкостно-газовый струйный аппарат, в который вторым насосом подают жидкую среду и за счет ее энергии сжимают газообразную фазу, образованную во втором жидкостно-газовом струйном аппарате смесь газообразной фазы и жидкой среды, подают во второй сепаратор, в котором смесь разделяют на газовую среду и жидкую среду, жидкую среду из второго сепаратора отводят в наполняемую нефтью или бензином емкость или в резервуар для хранения нефти или бензина и одновременно подают нефть или бензин на вход второго насоса или во второй сепаратор, газовую среду из второго сепаратора подают в третий жидкостно-газовый струйный аппарат, в который третьим насосом подают абсорбент в качестве жидкой среды и проводят процесс поглощения абсорбентом углеводородов из газовой среды, образованную в третьем жидкостно-газовом струйном аппарате смесь газовой среды и абсорбента, подают в третий сепаратор, где поддерживают давление в диапазоне от 0,7 МПа до 2,5 МПа и разделяют смесь на очищенную от углеводородов газовую среду, которую выводят из сепаратора, и насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент, который направляют в десорбер, в десорбере создают давление ниже давления в третьем сепараторе и выделяют из поступившего насыщенного абсорбента содержащиеся в нем углеводороды газовой среды, после этого абсорбент подают из десорбера на вход третьего насоса.
В десорбере, предпочтительно, создают давление ниже давления в третьем сепараторе путем откачки выделившихся в нем углеводородов газовой среды жидкостно-газовым струйным аппаратом.
В десорбере, предпочтительно, создают давление ниже давления в третьем сепараторе путем откачки выделившихся в нем углеводородов газовой среды дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, подключенным входом жидкой среды к насосу и выходом образованной в нем смеси к сепаратору.
Абсорбент подают в третий жидкостно-газовый струйный аппарат, предпочтительно, с температурой, находящейся в диапазоне от минус 30°С до плюс 45°С.
В качестве абсорбента используют, предпочтительно, углеводородную жидкость.
Углеводородная жидкость, предпочтительно, содержит не менее 50% по массе дизельных фракций с пределами выкипания, лежащими в диапазоне от 180°С до 340°С.
Углеводородной жидкостью может являться дегазированная нефть.
Часть насыщенного углеводородами газовой среды абсорбента из третьего сепаратора может быть подана на вход третьего насоса.
В сепаратор или на вход насоса подают нефть или бензин из резервуара для хранения нефти или бензина или из трубопровода для их перекачки, предпочтительно, расходом, составляющим не менее 25% от расхода жидкой среды, прокачиваемой через насос.
Во второй сепаратор или на вход второго насоса подают нефть или бензин из резервуара для хранения нефти или бензина или из трубопровода для их перекачки, предпочтительно расходом, составляющим не менее 25% от расхода жидкой среды прокачиваемой через второй насос.
Насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент после выхода из третьего сепаратора может быть подогрет.
Насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент перед поступлением в десорбер может быть предварительно дегазирован в предварительном десорбере с давлением ниже давления в третьем сепараторе, которое создают жидкостно-газовым струйным аппаратом путем откачки из предварительного десорбера выделившихся в нем газообразных углеводородов, а в десорбере создают при этом вакуум путем откачки из него выделившихся газообразных углеводородов дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, подключенным входом жидкой среды к насосу и выходом образованной в нем смеси к сепаратору.
В части устройства, как объекта изобретения, указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что установка для очистки от углеводородов парагазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, содержит насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, второй насос, второй жидкостно-газовый струйный аппарат, третий насос и десорбер, при этом жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу насоса, входом газа подключен к источнику парогазовой среды - емкости, наполняемой нефтью или бензином, или резервуару для хранения нефти или бензина, выходом смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору, который имеет выход газообразной фазы и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход насоса или сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, выход газа из десорбера подключен к входу газа в жидкостно-газовый струйный аппарат, кроме того, установка снабжена третьим жидкостно-газовым струйным аппаратом, вторым и третьим сепараторами, при этом второй жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу второго насоса, входом газа подключен к выходу газообразной фазы из сепаратора, выходом смеси второй жидкостно-газовый струйный аппарат подключен ко второму сепаратору, который имеет выход газовой среды и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или к емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход второго насоса или второй сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, третий жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу третьего насоса, входом газа подключен к выходу газовой среды из второго сепаратора и выходом смеси подключен к третьему сепаратору, выполненному с выходом газовой среды и выходом жидкой среды, подключенным к входу в десорбер, а выход жидкости из десорбера подключен к входу в третий насос.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкой среды из третьего сепаратора и ее входом в десорбер.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкости из десорбера и ее входом в третий жидкостно-газовый струйный аппарат.
По второму варианту выполнения установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, содержит насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, второй насос, второй жидкостно-газовый струйный аппарат, третий насос, дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат и десорбер, при этом жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу насоса, входом газа подключен к источнику парогазовой среды - емкости, наполняемой нефтью или бензином, или резервуару для хранения нефти или бензина, выходом смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору, который имеет выход газообразной фазы и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или к емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход насоса или сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, выход газа из десорбера подключен к входу газа в дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат, который входом жидкой среды подключен к выходу насоса и выходом смеси подключен к сепаратору, кроме того установка снабжена третьим жидкостно-газовым струйным аппаратом, вторым и третьим сепараторами, при этом второй жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу второго насоса, входом газа подключен к выходу газообразной фазы из сепаратора, выходом смеси второй жидкостно-газовый струйный аппарат подключен ко второму сепаратору, который имеет выход газовой среды и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или к емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход второго насоса или второй сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, третий жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу третьего насоса, входом газа подключен к выходу газовой среды из второго сепаратора и выходом смеси подключен к третьему сепаратору, выполненному с выходом газовой среды и выходом жидкой среды, подключенным к входу в десорбер, а выход жидкости из десорбера подключен к входу в третий насос.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкой среды из третьего сепаратора и ее входом в десорбер.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкости из десорбера и ее входом в третий жидкостно-газовый струйный аппарат.
По третьему варианту выполнения установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, содержит насос, жидкостно-газовый струйный аппарат, сепаратор, второй насос, второй жидкостно-газовый струйный аппарат, третий насос, дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат и десорбер, при этом жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу насоса, входом газа подключен к источнику парогазовой среды - емкости, наполняемой нефтью или бензином, или резервуару для хранения нефти или бензина, выходом смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору, который имеет выход газообразной фазы и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или к емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход насоса или сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, выход газа из десорбера подключен к входу газа в дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат, который входом жидкой среды подключен к выходу насоса и выходом смеси подключен к сепаратору, кроме того установка снабжена третьим жидкостно-газовым струйным аппаратом, вторым и третьим сепараторами и предварительным десорбером, при этом второй жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу второго насоса, входом газа подключен к выходу газообразной фазы из сепаратора, выходом смеси второй жидкостно-газовый струйный аппарат подключен ко второму сепаратору, который имеет выход газовой среды и выход жидкой среды, подключенный к резервуару для хранения нефти или бензина или к емкости, наполняемой нефтью или бензином, вход второго насоса или второй сепаратор подключен к трубопроводу для перекачки нефти или бензина или к резервуару для хранения нефти или бензина, третий жидкостно-газовый струйный аппарат входом жидкой среды подключен к выходу третьего насоса, входом газа подключен к выходу газовой среды из второго сепаратора и выходом смеси подключен к третьему сепаратору, выполненному с выходом газовой среды и выходом жидкой среды, подключенным к входу в предварительный десорбер, который имеет выход газообразных углеводородов, подключенный к входу газа в жидкостно-газовый струйный аппарат, и выход частично дегазированного абсорбента, подключенный к его входу в десорбер, а выход жидкости (абсорбента) из десорбера подключен к входу в третий насос.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкой среды из третьего сепаратора и ее входом в предварительный десорбер.
Установка может быть снабжена теплообменником, установленным между выходом жидкости из десорбера и ее входом в третий жидкостно-газовый струйный аппарат.
Парогазовая среда, которая образуется в резервуарах хранения нефти или бензина, а также в ходе операций наполнения-опорожнения различного рода емкостей, состоит в основном из паров углеводородов и воздуха или азота, если его подают в резервуар. Содержание углеводородов в парогазовой среде при выходе ее в атмосферу приводит как к загрязнению окружающей среды, так и к потере товарного продукта, в данном случае легких фракций нефти или бензина. Поэтому очистка парогазовой среды от углеводородов является актуальной задачей. Необходимо предотвратить попадание углеводородов в атмосферу и сократить потери товарной нефти и бензина.
Описываемый способ и установки для его реализации позволяют снижать концентрацию углеводородов в парогазовой среде до концентрации ниже уровня предельно допустимых выбросов этих паров в окружающую среду путем сжатия и очистки от углеводородов парогазовой среды в трех последовательно установленных насосно-эжекторных установках, каждая из которых включает насос, жидкостно-газовый струйный аппарат и сепаратор. При этом в последней насосно-эжекторной установке для организации процессов абсорбции и сжатия в качестве жидкой среды используется абсорбент, отличный от абсорбента, который используется в первых двух насосно-эжекторных установках.
С точки зрения упрощения реализации способа и установки для очистки от углеводородов парогазовой среды наиболее целесообразно в первых двух насосно-эжекторных установках использовать нефть или бензин, в зависимости от того, какая из этих жидкостей хранится в резервуаре или наполняет емкость в качестве исходной жидкости, которой перед началом работы заполняют сепараторы и которую используют в дальнейшем для обновления жидкой среды, подаваемой насосами в жидкостно-газовые струйные аппараты этих двух установок. В этом случае жидкая среда абсорбирует часть углеводородов из сжимаемой парогазовой среды и тем самым частично очищает ее от углеводородов. Для обновления циркулирующей в установке жидкой среды нефть или бензин может подаваться в сепараторы или на вход насосов первых двух насосно-эжекторных установок.
Для получения высокой степени очистки откачиваемой парогазовой среды от вредных для окружающей среды углеводородов в качестве жидкой среды третьей насосно-эжекторной установки целесообразно использовать абсорбент, отличный от нефти или бензина. В качестве такого абсорбента целесообразно использовать углеводородную жидкость, например дизельную или газойлевую фракции нефти. Возможно также использовать более легкие фракции нефти, например керосиновую фракцию или смесь керосиновой и дизельной фракций. Возможно использовать и дегазированную нефть. Для этого в третьей насосно-эжекторной установке организуется абсорбционно-десорбционный контур циркуляции абсорбента.
Следует иметь в виду, что речь идет об исходных жидких средах (углеводородной жидкости, нефти или бензине), которыми заполняют установку до начала ее эксплуатации. В процессе работы эти жидкие среды используют только для подпитки абсорбционно-десорбционного контура и для обновления жидкой среды, поступающей в жидкостно-газовые струйные аппараты первых двух насосно-эжекторных установок. Что касается состава жидкой среды, которую подают насосами в жидкостно-газовые струйные аппараты или которая находится в сепараторах, десорбере или десорберах (в зависимости от варианта реализации установки) в процессе работы установки, то кроме исходной жидкой среды в ней находится некоторое количество углеводородов, перешедших в нее из откачиваемой парогазовой среды. Поэтому можно говорить только о том, что жидкая среда в сепараторах первых двух насосно-эжекторных установок близка по составу к исходной нефти или бензину, а углеводородная жидкость (абсорбент) в третьей насосно-эжекторной установке и десорберах близка по составу к дизельной, газойлевой, керосиновой или смеси керосиновой и дизельной фракций, в зависимости от того, какую из них используют в процессе работы установки.
В ходе исследования было установлено, что наиболее привлекательной с экономической точки зрения является трехступенчатая абсорбция углеводородов из откачиваемой жидкостно-газовыми струйными аппаратами парогазовой среды. На первом этапе абсорбцию углеводородов организуют в жидкостно-газовом струйном аппарате, где парогазовую среду целесообразно сжимать до давления в сепараторе, лежащем в диапазоне от 0,15 МПа до 0,4 МПа. При этом, как отмечалось выше, в качестве исходной жидкой среды для откачки и первоначальной абсорбции углеводородов из парогазовой среды используют нефть или бензин, заполняя одной из этих жидких сред сепаратор до начала работы установки. В процессе работы установки нефть или бензин используют и для обновления жидкой среды, подавая одну из этих жидких сред, например, на вход насоса. Таким образом уже в жидкостно-газовом струйном аппарате и далее в сепараторе создают условия для начала процесса абсорбции жидкой средой углеводородов из парогазовой среды. Поэтому в газообразной фазе, которую отделяют в сепараторе от жидкой среды, содержится меньше углеводородов, чем в парогазовой среде.
Второй этап абсорбции углеводородов организован во втором жидкостно-газовом струйном аппарате, где газообразную фазу сжимают до давления во втором сепараторе, лежащем в диапазоне от 0,5 МПа до 2,0 МПа. При этом, как отмечалось выше, в качестве исходной жидкой среды для откачки и первоначальной абсорбции углеводородов из газообразной фазы также используют нефть или бензин, в зависимости от того, какой жидкой средой в начале работы заполняют второй сепаратор. В процессе работы установки нефть или бензин используют и для обновления жидкой среды, подавая ее, например, на вход второго насоса.
Третий этап абсорбции углеводородов организован в третьем жидкостно-газовом струйном аппарате, где газовую среду сжимают до давления в третьем сепараторе, лежащем в диапазоне от 0,7 МПа до 2,5 МПа. При этом в качестве исходной жидкой среды для откачки газовой среды и абсорбции из нее углеводородов используют абсорбент, отличный от того, который используют в качестве жидкой среды в первых двух жидкостно-газовых струйных аппаратах. После завершения в третьем сепараторе процесса абсорбции углеводородов из газовой среды, насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент отводится в десорбер на регенерацию.
В ходе исследований было установлено, что в зависимости от состава парогазовой среды, образующейся при наливе нефти или бензина, состава жидких сред, которые используют в качестве абсорбента углеводородов, их температуры и расхода, требуемая экологическими нормами степень очистки от углеводородов парогазовой среды достигается при сжатии очищаемой от углеводородов газовой среды до давления в третьем сепараторе, лежащем в диапазоне от 0,7 МПа до 2,5 МПа.
Было также установлено, что проводить сжатие парогазовой среды до давления 0,5 МПа - 2,0 МПа с использованием в качестве жидкой среды жидкостно-газового струйного аппарата нефти или бензина экономически более выгодно в две ступени, чем в одну ступень. Это связано с тем, что при одноступенчатом сжатии необходимо сжимать весь расход парогазовой среды до давления в сепараторе 0,5 МПа - 2,0 МПа. При двухступенчатом сжатии уже в первой ступени часть углеводородов абсорбируется жидкой средой жидкостно-газового струйного аппарата, и поэтому во вторую ступень сжатия поступает меньший расход газообразной фазы, что уменьшает потребляемую мощность на сжатие. Кроме того, при двухступенчатом сжатии достигается более высокий коэффициент полезного действия (КПД) жидкостно-газовых струйных аппаратов по сравнению с КПД одного струйного аппарата при одноступенчатом сжатии парогазовой среды. При этом минимальная мощность, затрачиваемая на сжатие парогазовой среды, достигается при давлении в первом сепараторе, лежащем в диапазоне от 0,15 МПа до 0,4 МПа.
В третьей насосно-эжекторной установке, где из газовой среды выделяют оставшиеся в ней углеводороды, осуществляется третий этап абсорбции углеводородов. Однако для организации эффективного процесса абсорбции углеводородов из газовой среды необходимо создать условия, при которых используемая в качестве абсорбента жидкая среда имела бы при температуре ее подачи в третий жидкостно-газовый струйный аппарат давление насыщенных паров значительно ниже, чем давление насыщенных паров углеводородов в парогазовой среде, образующейся при хранении и наливе нефти или бензина. Таким образом требуется правильный выбор абсорбента, а после проведения процесса абсорбции его последующая регенерация, чтобы он вновь мог абсорбировать углеводороды из газовой среды. В ходе работы установки проводят постоянное выделение из насыщенного абсорбента накопившихся в нем углеводородов газовой среды и возвращение их обратно в нефть или бензин с помощью жидкостно-газового струйного аппарата. Для этого используются системы одно- или двухступенчатой десорбции насыщенного углеводородами газовой среды абсорбента с последовательным снижением давления в десорберах по сравнению с давлением в третьем сепараторе. Предложенная схема позволяет согласовать по давлениям работу жидкостно-газовых струйных аппаратов, десорберов и возвращать в резервуар или наполняемую нефтью или бензином емкость углеводороды, которые выделили из образованной при наливе и хранении в резервуаре парогазовой среды. При этом возможны три варианта реализации установки.
При относительно невысоких требованиях к степени очистки от углеводородов парогазовой среды возможно использовать установку с одним десорбером, из которого газообразные углеводороды откачивают жидкостно-газовым струйным аппаратом. При больших колебаниях давления парогазовой среды на входе в жидкостно-газовый струйный аппарат целесообразно использовать установку, в которой газообразные углеводороды из десорбера откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом, что позволяет поддерживать в десорбере стабильное давление. Для обеспечения более высокой степени очистки от углеводородов парогазовой среды целесообразно использовать установку с предварительным десорбером, в котором проводится предварительная регенерация насыщенного углеводородами газовой среды абсорбента при давлении, близком к давлению парогазовой среды, откачиваемой жидкостно-газовым струйным аппаратом. В этом случае для более полного выделения из насыщенного абсорбента растворенных в нем углеводородов газовой среды создают в десорбере вакуум дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом. Это позволяет подавать в третий жидкостно-газовый струйный аппарат абсорбент с более высокой степенью регенерации, что увеличивает степень очистки от углеводородов парогазовой среды.
Улучшить процесс регенерации абсорбента в десорбере можно путем подогрева его после выхода из третьего сепаратора.
В ходе исследований было установлено, что в качестве абсорбента целесообразно использовать углеводородную жидкость. В качестве углеводородной жидкости целесообразно использовать жидкость, содержащую не менее 50% по массе дизельных фракций с пределами выкипания, лежащими в диапазоне от 180°С до 340°С, или дегазированную нефть. Целесообразно подавать абсорбент в третий жидкосно-газовый струйный аппарат при температуре, находящейся в диапазоне от минус 30°С до плюс 45°С. Это увеличивает степень очистки от углеводородов парогазовой среды.
Возможна подача жидкой среды из сепаратора на вход насоса и из второго сепаратора на вход второго насоса, что позволяет организовать два идентичных контура ее циркуляции: сепаратор - насос - жидкостно-газовый струйный аппарат - сепаратор. Это позволяет уменьшить расход свежей нефти или бензина, подаваемых в установку из резервуара для их хранения или из трубопровода для их перекачки. Поскольку в процессе работы в жидкую среду, которую подают насосами в жидкостно-газовые струйные аппараты, переходят углеводороды из откачиваемой парогазовой среды, то жидкую среду необходимо обновлять путем ее отвода из установки, например, в резервуар для хранения нефти или бензина или в наполняемую емкость, и подводить в установку свежую (исходную) жидкую среду - нефть или бензин.
Отвод жидкой среды из контуров ее циркуляции и подвод в каждый контур свежей жидкой среды - нефти или бензина расходом не менее 25% от расхода жидкой среды, прокачиваемой через насос этого контура, дает возможность стабилизировать состав жидкой среды, подаваемой на вход жидкостно-газовых струйных аппаратов, и обеспечить процесс абсорбции жидкой средой углеводородов из откачиваемой парогазовой среды. Возможна подача части насыщенного абсорбента из третьего сепаратора на вход третьего насоса, что уменьшает потребляемую насосом мощность. В этом случае регенерированный абсорбент из десорбера на вход третьего насоса подается подкачивающим насосом. При необходимости возможна подпитка десорбера свежим абсорбентом (углеводородной жидкостью), если в процессе эксплуатации в результате уноса или утечек будет сокращаться его количество.
В результате удалось добиться эффективной работы всей установки и обеспечить высокую степень очистки от углеводородов парогазовой среды, выводимой в атмосферу.
На фиг.1 представлена принципиальная схема, объединяющая первый и второй варианты выполнения установки, в которой осуществляется описываемый способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином. На фиг.2 представлен третий вариант выполнения такой установки.
Установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином по первому варианту ее выполнения (см. фиг.1) содержит насос 1, жидкостно-газовый струйный аппарат 2, сепаратор 3, второй насос 4, второй жидкостно-газовый струйный аппарат 5, третий насос 6 и десорбер 7. Жидкостно-газовый струйный аппарат 2 входом 8 жидкой среды подключен к выходу насоса 1, входом 9 газа подключен к источнику парогазовой среды - емкости 10, наполняемой нефтью или бензином, или резервуару 11 для хранения нефти или бензина. Выходом 12 смеси жидкостно-газовый струйный аппарат подключен к сепаратору 3, который имеет выход 13 газообразной фазы и выход 14 жидкой среды, подключенный к резервуару 11 для хранения нефти или бензина или емкости 10, наполняемой нефтью или бензином. Вход насоса 1 или сепаратор 3 подключен к трубопроводу 15 для перекачки нефти или бензина или к резервуару 11 для хранения нефти или бензина. Выход газа из десорбера 7 подключен к входу 9 газа в жидкостно-газовый струйный аппарат 2. Установка снабжена третьим жидкостно-газовым струйным аппаратом 16, вторым 17 и третьим 18 сепараторами, при этом второй жидкостно-газовый струйный аппарат 5 входом 19 жидкой среды подключен к выходу второго насоса 4, входом 20 газа подключен к выходу 13 газообразной фазы из сепаратора 3, выходом смеси 21 второй жидкостно-газовый струйный аппарат 5 подключен ко второму сепаратору 17, который имеет выход 22 газовой среды и выход 23 жидкой среды, подключенный к резервуару 11 для хранения нефти или бензина или к емкости 10, наполняемой нефтью или бензином. Вход второго насоса 4 или второй сепаратор 17 подключен к трубопроводу 15 для перекачки нефти или бензина или к резервуару 11 для хранения нефти или бензина. Третий жидкостно-газовый струйный аппарат 16 входом 24 жидкой среды подключен к выходу третьего насоса 6, входом 25 газа подключен к выходу 22 газовой среды из второго сепаратора 17 и выходом 26 смеси подключен к третьему сепаратору 18, выполненному с выходом 27 газовой среды и выходом 28 жидкой среды, подключенным к входу в десорбер 7, а выход жидкости из десорбера 7 подключен к входу в третий насос 6.
Установка может быть снабжена теплообменником 29, установленным между выходом 28 жидкой среды из третьего сепаратора 18 и ее входом в десорбер 7.
Установка может быть снабжена теплообменником 30, установленным между выходом жидкости из десорбера 7 и ее входом 24 в третий жидкостно-газовый струйный аппарат 16.
По второму варианту выполнения (см. фиг.1) установка для очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, отличается от установки по первому варианту ее выполнения тем, что содержит дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат 31. При этом выход газа из десорбера 7 подключен не к входу 9 газа в жидкостно-газовый струйный аппарат 2, а к входу 32 газа в дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат, который входом 33 жидкой среды подключен к выходу насоса 1 и выходом 34 смеси подключен к сепаратору 3.
Установка по третьему варианту выполнения (см. фиг.2) отличается от второго варианта ее выполнения тем, что она содержит предварительный десорбер 35, который входом жидкости подключен к выходу 28 ее из третьего сепаратора 18, выходом частично дегазированного абсорбента (углеводородной жидкости) подключен к его входу в десорбер 7 и выходом газообразных углеводородов подключен к входу 9 газа в жидкостно-газовый струйный аппарат 2.
Работу установки по очистке от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, рассмотрим на примере, когда источником парогазовой среды является нефть, наполняющая емкость 10 и хранящаяся в резервуаре 11. Этой нефтью перед началом работы установки заполняют сепараторы 3, 17 и подают нефть в эти сепараторы или на вход насосов 1, 4 в процессе работы установки. Третий сепаратор 18, входящий в состав абсорбционно-десорбционный контура, перед началом работы установки заполняют абсорбентом, предпочтительно углеводородной жидкостью, например дизельной фракцией. В абсорбционно-десорбционном контуре абсорбент течет от третьего насоса 6 к третьему жидкостно-газовому струйному аппарату 16, далее к третьему сепаратору 18 и из него, через десорбер 7, обратно на вход третьего насоса 6. При этом надо учитывать, что, как описывалось выше, вместо нефти может быть бензин, а вместо дизельной фракции могут быть использованы газойлевая фракция, керосиновая фракция, смесь керосиновой и дизельной фракций, дегазированная нефть или другой более эффективный абсорбент.
В процессе хранения нефти и проведения операций заполнения-опорожнения резервуара 11 или при наполнении нефтью емкости 10 образуется парогазовая среда. Для организации процесса очистки от углеводородов парогазовой среды насосом 1 подают жидкую среду (в начальном состоянии это нефть) под давлением в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 2 и проводят откачку последним парогазовой среды из наполняемой нефтью емкости 10 и/или из резервуара 11 для ее хранения. В жидкостно-газовом струйном аппарате 2 парогазовая среда сжимается за счет энергии жидкой среды и частично абсорбируется жидкостью. В процессе абсорбции часть углеводородов из парогазовой среды переходит в жидкую среду. Из жидкостно-газового струйного аппарата 2 образованную в нем смесь парогазовой и жидкой сред подают в сепаратор 3, где продолжается процесс перехода углеводородов из парогазовой среды в жидкую среду. В сепараторе 3 поддерживают давление в диапазоне от 0,15 МПа до 0,4 МПа и разделяют поступившую в него смесь на газообразную фазу и жидкую среду. Из сепаратора 3 жидкая среда может быть подана на вход насоса 1, что позволяет сформировать контур циркуляции жидкой среды. В контуре циркуляции жидкая среда перетекает из сепаратора 3 в насос 1, далее в жидкостно-газовый струйный аппарат 2 и из последнего обратно в сепаратор 3. В сепаратор 3 и/или на вход насоса 1 подают нефть из резервуара 11 или из трубопровода 15 для ее перекачки, предпочтительно, расходом, составляющим не менее 25% от расхода жидкой среды, прокачиваемой через насос 1. Избыток жидкой среды выводится из сепаратора 3 в резервуар 11 и/или наполняемую нефтью емкость 10. За счет подачи в сепаратор 3 или на вход насоса 1 «холодной» нефти (т.е. нефти, которая не нагревалась в процессе ее циркуляции в установке) из резервуара 11 или из трубопровода 15 осуществляется стабилизация состава и температуры жидкой среды в контуре ее циркуляции.
Газообразная фаза из сепаратора 3 поступает во второй жидкостно-газовый струйный аппарат 5, в котором она сжимается до давления, находящегося в диапазоне от 0,4 МПа до 2,0 МПа, за счет энергии жидкой среды, подаваемой вторым насосом 4. Из второго жидкостно-газового струйного аппарата 5 образованную в нем смесь газообразной фазы и жидкой среды подают во второй сепаратор 17, где ее разделяют на газовую среду и жидкую среду. В смеси продолжается процесс перехода углеводородов из газообразной фазы в жидкую среду. Из второго сепаратора 17 жидкая среда может быть подана на вход второго насоса 4, что позволяет сформировать второй контур циркуляции жидкой среды. Во второй сепаратор 17 и/или на вход второго насоса 4 подают нефть из резервуара 11 для ее хранения или из трубопровода 15. Избыток жидкой среды выводят из второго сепаратора 17 в резервуар 11 и/или наполняемую нефтью емкость 10. Стабилизируют состав и температуру жидкой среды во втором контуре ее циркуляции путем подачи во второй сепаратор 17 или на вход второго насоса 4 нефти из резервуара 11 или из трубопровода 15, предпочтительно, расходом, составляющим не менее 25% от расхода жидкой среды, прокачиваемой через второй насос 4.
Газовая среда из второго сепаратора 17 поступает в третий жидкостно-газовый струйный аппарат 16, в который в качестве жидкой среды насосом 6 подается абсорбент, в рассматриваемом примере - углеводородная жидкость. В результате взаимодействия смешивающихся разнофазных потоков в третьем жидкостно-газовом струйном аппарате 16 протекает процесс поглощения абсорбентом (углеводородной жидкостью) углеводородов из газовой среды и ее сжатие до давления в третьем сепараторе 18. Образованная в жидкостно-газовым струйном аппарате 16 смесь поступает в третий сепаратор 18, где поддерживают давление в диапазоне от 0,7 МПа до 2,5 МПа. В смеси продолжается процесс абсорбции углеводородов из газовой среды. В третьем сепараторе 18 смесь разделяют на очищенную от углеводородов газовую среду, которую через выход 27 выводят из третьего сепаратора, и насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент, который через выход 28 подают на регенерацию.
В соответствии с первым вариантом выполнения установки (см. фиг.1) из третьего сепаратора 18 насыщенный абсорбент (в рассматриваемом примере углеводородную жидкость с растворенными в ней углеводородами газовой среды) направляют на регенерацию в десорбер 7, в котором поддерживают давление ниже давления в третьем сепараторе 18 и выделяют из поступившего насыщенного абсорбента растворенные в нем углеводороды газовой среды, которые откачивают жидкостно-газовым струйным аппаратом 2 вместе с парогазовой средой, образующейся при наливе нефти. После регенерации абсорбент из десорбера 7 подают третьим насосом 6 в третий жидкостно-газовый струйный аппарат 16. Для более полного выделения углеводородов газовой среды из насыщенного абсорбента последний может быть подогрет в теплообменнике 29 перед поступлением в десорбер 7 или предварительный десорбер 35. Для этого может быть использовано тепло жидкой среды, выходящей из сепаратора 3 или 17. Возможно использование тепла нефти или другого теплоносителя, имеющего более высокую температуру по сравнению с температурой насыщенного абсорбента. Из десорбера 7 абсорбент может предварительно подаваться в накопительную емкость 36. Кроме того, часть насыщенного абсорбента может из третьего сепаратора 18 подаваться на вход третьего насоса 6. В этом случае, предпочтительно, подавать абсорбент на вход третьего насоса 6 с помощью подкачивающего насоса 37. Для снятия тепла из абсорбционно-десорбционного контура и повышения степени очистки от углеводородов газовой среды абсорбент после выхода из десорбера 7 и до входа в третий жидкостно-газовый струйный аппарат 16 охлаждается в теплообменнике 30, предпочтительно, до температуры, находящейся в диапазоне от минус 30°С до плюс 45°С. Подаваемый в теплообменник 30 хладоноситель может быть охлажден, в том числе, при помощи холодильной машины.
Работа установки по второму варианту исполнения отличается от первого варианта только тем, что из десорбера 7 углеводороды газовой среды откачивают не жидкостно-газовым струйным аппаратом 2, а дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом 31 за счет подачи в него насосом 1 жидкой среды. Образованную в дополнительном жидкостно-газовом струйном аппарате 31 сжатую смесь жидкой среды и выделившихся в десорбере 7 газообразных углеводородов (углеводородов газовой среды) подают в сепаратор 3. В этой смеси протекает процесс абсорбции жидкой средой газообразных углеводородов.
Работа установки по третьему варианту выполнения (см. фиг.2) отличается от второго варианта тем, что насыщенный абсорбент перед поступлением в десорбер 7 предварительно дегазируют в предварительном десорбере 35 с давлением ниже давления в третьем сепараторе 18, которое создают жидкостно-газовым струйным аппаратом 2 путем откачки из предварительного десорбера 35 выделившихся в нем газообразных углеводородов, а в десорбере 7 создают при этом вакуум и окончательно выделяют из поступившего абсорбента растворенные в нем углеводороды газовой среды, которые откачивают дополнительным жидкостно-газовым струйным аппаратом 31.
Данный способ очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении емкости нефтью или бензином, и установки для его реализации могут быть использованы на эстакадах и терминалах налива нефти или бензина, на нефтебазах, заводах нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и в других отраслях.
Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к способам, использующим насосно-эжекторные установки в системах очистки от углеводородов парогазовой среды, образующейся при хранении нефти или бензина или при наполнении ими емкости. Способ включает подачу насосом жидкой среды в жидкостно-газовый струйный аппарат, откачку последним парогазовой среды из наполняемой нефтью или бензином емкости, и ее сжатие в жидкостно-газовом струйном аппарате. Образованную в жидкостно-газовом струйном аппарате смесь парогазовой и жидкой сред подают в сепаратор. Жидкую среду отводят из сепаратора в наполняемую нефтью или бензином емкость. Нефть или бензин подают на вход насоса или в сепаратор. Газообразную фазу из сепаратора подают во второй жидкостно-газовый струйный аппарат, в который вторым насосом подают жидкую среду и за счет ее энергии сжимают газообразную фазу. Образованную во втором жидкостно-газовом струйном аппарате смесь газообразной фазы и жидкой среды подают во второй сепаратор. Жидкую среду из второго сепаратора отводят в наполняемую нефтью или бензином емкость и одновременно подают нефть или бензин на вход второго насоса или во второй сепаратор. Газовую среду из второго сепаратора подают в третий жидкостно-газовый струйный аппарат, в который третьим насосом подают абсорбент в качестве жидкой среды и проводят процесс поглощения абсорбентом углеводородов из газовой среды. Образованную в третьем жидкостно-газовом струйном аппарате смесь газовой среды и абсорбента подают в третий сепаратор, где поддерживают давление в диапазоне от 0,7 МПа до 2,5 МПа и разделяют смесь на очищенную от углеводородов газовую среду, и насыщенный углеводородами газовой среды абсорбент, который направляют в десорбер. В десорбере создают давление ниже давления в третьем сепараторе и выделяют из поступившего насыщенного абсорбента содержащиеся в нем углеводороды газовой среды, после этого абсорбент подают из десорбера на вход третьего насоса. Установка может содержать дополнительный жидкостно-газовый струйный аппарат и предварительный десорбер. В результате сокращаются потери нефти или бензина, уменьшаются энергетические затраты и повышается степень очистки от углеводородов выбрасываемой в атмосферу парогазовой среды. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ ПАРОГАЗОВОЙ СРЕДЫ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ ХРАНЕНИИ НЕФТИ ИЛИ БЕНЗИНА ИЛИ ПРИ НАПОЛНЕНИИ ЕМКОСТИ НЕФТЬЮ ИЛИ БЕНЗИНОМ, И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2004 |
|
RU2261140C1 |
| RU 2073123 С1, 10.08.1997 | |||
| СПОСОБ СЖАТИЯ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДЫ И НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА СЖАТИЯ | 1996 |
|
RU2101577C1 |
| DE 4327524 А1, 16.02.1995. | |||
