СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ПАРОВ И ГАЗОВ КИСЛОГО И ЩЕЛОЧНОГО ХАРАКТЕРА ПОСЛЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ В АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G01N7/00 

Изобретение относится к области управления промышленной и экологической безопасностью в аварийных ситуациях на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности, сопровождающихся загрязнением почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами.

На предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности эксплуатируются факельные установки, которые предназначены для сжигания образующихся в процессе производства вредных паров и газов. Сжигание сбрасываемых газов на факельных установках позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды токсичными и вредными веществами. В случаях выхода из строя факельной линии и в случаях переполнения газгольдеров газы сбрасываются на «свечу», то есть в атмосферу (см. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем: Учебник / М.: Химия, 2002. - 608 с.).

Прототипом данного изобретения является система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью резервуаров со светлым пожароопасным продуктом, содержащая устройство для сбора, удаления и конденсации парогазовой фазы, которое выполняется паровым эжектором, соединенным через катушку со смотровым люком аппарата, где в дальнейшем парогазовая фаза и водяной пар подаются в центральную перфорированную трубу емкости, в которой смесь парогазовой фазы и водяного пара конденсируется; сконденсированная углеводородная часть поднимается в верхнюю часть емкости и периодически откачивается на очистные сооружения; вода через регулирующий клапан периодически сбрасывается в канализацию (см. патент на изобретение №2426092).

Недостатком работы системы автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью резервуаров со светлым пожароопасным продуктом является то, что она предназначена только для конденсации и удаления углеводородных паров, которые являются рН-нейтральными. Работа этой системы не решает проблему утилизации вредных паров и газов кислого или щелочного характера.

С целью повышения надежности работы системы и ее эффективности по очистке вредных паров и газов кислого и щелочного характера при сбросе их с предохранительных клапанов в аварийной ситуации в аппарате в системе дополнительно имеется емкость, заполненная водным раствором нейтрализующего вещества, куда после сбора подаются паровым эжектором вредные пары и газы для их нейтрализации и конденсации.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу уменьшения загрязнения окружающей среды выбросами вредных паров и газов кислого или щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийных ситуациях путем их нейтрализации.

Указанная задача решается тем, что система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации, имеющая устройство для конденсации парогазовой фазы, которое содержит паровой эжектор и емкость с центральной перфорированной трубой, согласно изобретению содержит: блок контроля за аварийной ситуацией, содержащий хроматограф и устройство для автоматического отбора пробы газа из приемной трубы, клапан подачи водяного пара в паровой эжектор для забора вредных паров и газов из приемной трубы в устройство для нейтрализации вредных паров и газов, которое выполнено в виде емкости Ду 400 мм с центральной перфорированной трубой Ду 250 мм с отверстиями Ø 2-3 мм, при этом емкость внизу имеет эллиптическое днище и три штуцера: верхний штуцер для воздушника, на конце которого установлен огнепреградитель; средний штуцер для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества в устройство для нейтрализации вредных паров и газов; нижний штуцер для периодического спуска прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан в промежуточную емкость - водогрязеотделитель, где имеется уровнемер, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом; приемная труба в устройстве для сбора вредных паров и газов выполнена из стали марки Х18Н10Т Ду 250 мм, в которую сбрасываются вредные пары и газы со всех предохранительных клапанов аппаратов одного производства; на приемной трубе установлен паровой эжектор, который связан с системой подачи водяного пара и системой контроля над содержанием вредных паров и газов в приемной трубе; емкость перед пуском заполняется водным раствором нейтрализующего вещества - нейтрализатором, в последующем он пополняется по мере необходимости под контролем анализов проб; в случае когда вредными парами являются пары серной кислоты, а вредными газами являются сероводород, серный ангидрид или диоксид серы, то нейтрализующими веществами являются водные растворы щелочей едкого натрия или едкого калия; в случае когда вредными парами является анилин, а вредным газом является аммиак, то нейтрализующими веществами являются водные растворы кислот: серной или соляной; в случае когда вредным газом является монооксид углерода, то нейтрализующими веществами являются водные растворы карбонатов: натрия или калия.

На фигуре изображена система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации, состоящая из следующих устройств:

1. Устройство для сбора вредных паров и газов со всех предохранительных клапанов аппаратов одного производства, состоящее: из приемной трубы 1 Ду 250 мм из стали марки Х18Н10Т, в которую врезаются штуцеры сбросов с предохранительных клапанов всех аппаратов одного производства; парового эжектора 2 для отсоса вредных паров и газов этого производства, который устанавливается на штуцере 3 приемной трубы 1; клапана 4 подачи водяного пара в паровой эжектор 2.

2. Устройство для конденсации и нейтрализации вредных паров и газов, которое состоит из емкости 5 с центральной перфорированной трубой 6 с перфорацией Ø 2-3 мм на высоте 2/3 от низа трубы, в которую подаются паровым эжектором 2 вредные пары и газы.

Для проведения процесса интенсивной конденсации парогазовой фазы диаметр отверстий выбросов предлагается Ø 2-3 мм, так как при больших размерах отверстий отдельные пузырьки сливаются в сплошной поток, что ухудшает процесс тепло- и массобмена конденсации парогазовой фазы; количество отверстий подобрано так, чтобы суммарная их поверхность равнялась площади сечения трубы на входе парогазовой фазы в центральную трубу емкости; выбранная высота 2/3 от низа трубы является оптимальной зоной барботажа.

Емкость 5 выполнена из стальной нержавеющей трубы марки Х18Н10Т Ду 400 мм, внизу труба имеет эллиптическое днище 7 и три штуцера: нижний штуцер 8 для периодического спуска прореагировавшего раствора нейтрализата через регулирующий клапан 9 в водогрязеотделитель 10, где имеется уровнемер 11; второй штуцер 12 расположен в верхней части аппарата для воздушника 13, на конце которого установлен огнепреградитель 14; третий штуцер 15 расположен в средней части аппарата для подачи водного раствора нейтрализующего вещества через вентиль 16 в емкость 5. Имеется система возврата нейтрализата из водогрязеотделителя 10 через вентиль 17 и откачки ее на утилизацию через вентиль 18.

3. Блок контроля за аварийной ситуацией 19, содержащий хроматограф 20 и устройство для автоматического отбора пробы вредных паров и газов из приемной трубы 1 с последующей передачей сигнала на исполнительный механизм клапана 4 подачи водяного пара в эжектор для забора вредных паров и газов из приемной трубы 1 с последующей подачей их в центральную перфорированную трубу 6 емкости 5.

При регулировании системы промышленной и экологической безопасности с включением хроматографа 20 в блок контроля 19 над аварийной ситуацией обеспечивается полный контроль за забором вредных паров и газов из приемной трубы даже при незначительных утечках с предохранительных клапанов и полностью исключается выход вредных паров и газов из приемной трубы без их нейтрализации.

На фигуре показана схема работы системы автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации.

При аварийной ситуации сигнал поступает на блок контроля над аварийной ситуацией 19. Когда вредные пары и газы после предохранительных клапанов поступают в приемную трубу 1, то из блока контроля 19 подается сигнал на механизм открытия клапана 4 подачи водяного пара в паровой эжектор 2. Вредные пары и газы из приемной трубы 1 через штуцер 3 и паровой эжектор 2 отсасываются и направляются в центральную трубу 21 и далее в перфорированную трубу 6 емкости 5, которая заполнена водным раствором нейтрализующего вещества. Вредные пары или газы и водяной пар барботируется через водный раствор нейтрализующего вещества в емкости 5. Далее прореагировавший нейтрализат поступает через регулирующий клапан 9 в промежуточную емкость - водогрязеотделитель 10, с последующей периодической откачкой его на утилизацию. Часть его подается периодически в емкость 5 через вентиль 17. В емкости имеются три штуцера: средний 15 для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества; верхний 12 для воздушника, нижний 8 для спуска прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан 9 в приемную емкость - водогрязеотделитель 10, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом 22.

Возможна также система возврата нейтрализующего вещества после его анализа в емкости 5 через вентиль 17.

В таблице 1 приведены примеры нейтрализации промышленных вредных паров и газов кислого и щелочного характера и нейтрализующие вещества для них.

Во всех предложенных примерах нейтрализации после реакций нейтрализации выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера образуются соли, которые при утилизации их из емкости - водогрязеотделителя 10 могут использоваться в производстве минеральных удобрений или же после их сушки применяться для посыпки автодорог в зимний период года, а также в производстве битумных покрытий.

Использование предложенного изобретения позволяет исключить загазованность территорий технологических установок, рабочих поселков и уменьшить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

Предложенная система особенно актуальна при природных и техногенных катастрофах, когда происходят нарушения технологического режима при возникновении аварийных ситуаций.

Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации имеет устройство для сбора и конденсации парогазовой фазы, которое содержит паровой эжектор и емкость с центральной перфорированной трубой. При этом система дополнительно содержит: блок контроля за аварийной ситуацией, содержащий хроматограф и устройство для автоматического отбора пробы газа из приемной трубы, клапан подачи водяного пара в паровой эжектор для забора вредных паров и газов из приемной трубы в устройство для нейтрализации вредных паров и газов. При этом устройство для нейтрализации вредных паров и газов выполнена в виде емкости Ду 400 мм с центральной перфорированной трубой Ду 250 мм с отверстиями Ø 2-3 мм. Причем емкость внизу имеет эллиптическое днище и три штуцера: верхний штуцер для воздушника, на конце которого установлен огнепреградитель; средней штуцер для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества в устройство для нейтрализации вредных паров и газов; нижний штуцер для спуска прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан в промежуточную емкость - водогрязеотделитель, где имеется уровнемер, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом. Техническим результатом изобретения является уменьшение загрязнения окружающей среды выбросами вредных газов и паров кислого или щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийных ситуациях путем их нейтрализации. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов вредных паров и газов кислого и щелочного характера после предохранительных клапанов в аварийной ситуации, имеющая устройство для сбора и конденсации парогазовой фазы, которое содержит паровой эжектор и емкость с центральной перфорированной трубой, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит: блок контроля за аварийной ситуацией, содержащий хроматограф и устройство для автоматического отбора пробы газа из приемной трубы, клапан подачи водяного пара в паровой эжектор, для забора вредных паров и газов из приемной трубы в устройство для нейтрализации вредных паров и газов, которое выполнено в виде емкости Ду 400 мм с центральной перфорированной трубой Ду 250 мм с отверстиями Ф 2-3 мм, при этом емкость внизу имеет эллиптическое днище и три штуцера: верхний штуцер для воздушника, на конце которого установлен огнепреградитель; средней штуцер для периодической подачи водного раствора нейтрализующего вещества в устройство для нейтрализации вредных паров и газов; нижний штуцер для спуска, прореагировавшего нейтрализата через регулирующий клапан в промежуточную емкость - водогрязеотделитель, где имеется уровнемер, из которой эта смесь периодически откачивается на утилизацию насосом.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемная труба в устройстве для сбора вредных паров и газов выполнена из стали марки Х18Н10Т Ду 250 мм, в которую сбрасываются вредные пары и газы со всех предохранительных клапанов аппаратов одного производства.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что на приемной трубе установлен паровой эжектор, который связан с системой подачи водяного пара и системой контроля над содержанием вредных паров и газов в приемной трубе.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что емкость перед пуском заполняется водным раствором нейтрализующего вещества - нейтрализатором, в последующем он пополняется по мере необходимости под контролем анализов проб.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в случае, когда вредными парами являются пары серной кислоты, а вредными газами являются сероводород, серный ангидрид или диоксид серы, то нейтрализующими веществами являются водные растворы щелочей едкого натрия или едкого калия.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в случае, когда вредными парами является анилин, а вредным газом является аммиак, то нейтрализующими веществами являются водные растворы кислот: серной или соляной.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что в случае, когда вредным газом является монооксид углерода, то нейтрализующими веществами являются водные растворы карбонатов: натрия или калия.