Установка для хранения легкоиспаряющихся жидкостей Советский патент 1989 года по МПК B65D90/30 B65D90/32 

1

Изобретение относится к устройствам для сокращения потерь легкоиспаряющихся жидкостей при их хранении и может быть использовано, например, в нефтедобывающей и химической про- мьшшенности.

Цель изобретения - повьшение надежности хранения.

Введение новых элементов и конструктивное исполнение позволяет повысить надежность хранения легкоиспаряющихся жидкостей в данной установке .

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая установка для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, схема соединения резервуаров; на фиг. 2 - то же, с одним резервуаром.

Установка для хранения легкоиспаряющихся жидкостей содержит группу атмосферных резервуаров 1-3 (не менее одного - количество резервуаров.

(Л

10

15

объединенных в газоуравнительную систему, не ограничивается). Газовое пространство резервуаров соединяется с выходом емкости 4 высокого давления через последовательно попарно установленные клапаны 5 и 6 (для резервуара 1) 7 и 8 (для резервуара 2), 9 и 10 (для резервуара 3) и вентили 11- 13. Мембранная полость нормально открытых (но) клапанов 5, 7 и 9 соединена с газовым пространством каждого резервуара через реле 14-16 соответственно. Мембранная полость нормально закрытых (НЗ) клапанов 6, 8 и 10 соединена непосредственно с газовым пространством резервуаров 1-3. Клапан 5 состоит из седла 17, затвора 18, груза 19 и мембраны 20, а клапан 6 - из седла 21, затвора 22, груза 23 и 20 мембраны 24. Аналогичным образом устроены и клапаны резервуаров 2 и 3. Каждое реле состоит из верхней камеСП

4 --Л

05

ю

ры А, сопло которой подключено к га- овому пространству резервуаров, под- Йембранной полости Б, соединенной с Ёходом компрессора 25, полости В, со- j общающейся с атмосферой и нижней ка- Меры Г. Компрессор 25 подключен к газовым линиям емкости 4 через венти- |пи 26-28. Для предотвращения переполнения емкости 4 высокого давления в ю результате накопления высококипящего конденсата в ней установлен эжектор 29, а для сбора избыточного давления редукционный клапан 30. На всасывающей линии компрессора 25 установлен 15 линией компрессора.

прессора по сигналу электроконтактного манометра 31).

В этом случае после включения компрессора 25 в газовой линии в результате ее перекрытия клапаном 5 образуется вакуум, который создает разряжение в камере Б газового реле 14. Атмосферное давление в камере В перебрасывает блок мембран в верхнее положение и соединяет мембранную полость клапана 5 с атмосферой. Клапан 5 открывается и газовая полость резервуара соединяется со всасывающей

злектроконтактный манометр 31, включенный в цепь магнитного пускателя 32,

Установка предназначена поддерживать в резервуарах заданное давление - в установленных пределах, исключая по20 тери легкоиспаряющихся компонентов хранимых жидкостей и попадания в них воздуха.

Установка для хранения легкоиспаря ющихся жидкостей работает в двух цик-25 лах: цикле наполнения и цикле опорож- :нения продукта.

При цикле наполнения резервуара 1 открывают вентиль 26 (вентили 11,

В компрессоре 25 газ сжимается до давления фазового перехода (определяется по константе фазового равновесия) основного компонента газовой смеси. В качестве основного компонента газовой смеси выбирают наиболее легкоиспаряемые компоненты жидкости (например, для нефти таким компонентом является бутан). Сконденсированный газ стекает в емкость 4 высокого давления где и накапливается в течение всего цикла заполнения резервуара. Объем образующегося конденсата примерно в 300-360 раз меньше

: J М JXL DlJaCinJ 1 rj IliriOiAJ - - .ij..

И2 13, 27 и 28 закрыты) и подключаютЗО объема вытесняемой паровоздушной смекомпрессор 25 в систему автоматики (цепь электроконтактного манометра 31 магнитног/о пускателя 32). Увеличивающийся уровень жидкости вытесняет газ из газового пространства резервуара. Рост давления в резервуаре 1 через импульсные трубки воздействует на мем- 1 брану 24, клапан 6 и через газовое I реле 14 (в нормальном положении соп- ло камеры А открыто) на мембрану 20 клапана 5 под воздействием давления (настройка клапанов осуществляется передвижением грузов 19 и 23) затвор 22 открывает .седло 21 и газ через седло 21 и седло 17 (нормально открытого клапана 5) поступает в газо- вую линию и через контактный манометр- магнитный пускатель (31 и 32) включает компрессор 25 на откачку газа из резервуара 1. При возникновении ситуации, заключающейся в позднем включении компрессора, когда давление газового пространства резервуара в результате закачки продукта поднялось до величины, при которой клапан 5 перекрыл газовую линию, включение компрессора необходимо осуществить без подключения его к системе автоматики (включение - отключение ком35

40

45

50

си из резервуара. Если скорость поступления жидкости меньше,.,чем производительность компрессора 25, то при определенном заданном минимальном давлении груз 23 перемещает затвор 22 и закрывает седло 21, отсекая газовое пространство резервуара 1 от входа компрессора 25 и тем самым предотвращает создание вакуума в -резервуаре. Образующийся вакуум в газовой линии, воздействуя на контактный манометр 31, отключит компрессор 25. Последующее включение компрессора 25 может произойти при повышении давления в газовой линии по сигналу зле- ктроконтактного манометра 31 или по сигналу реле времени (не показано), период срабатывания которого рассчи- тан на среднюю скорость заполнения- резервуара.

Отрыв за твора 22 от седла 21 (после перекрытия газовой линии и создания в.ней вакуума) происходит (для случая полной герметичности газовой линии компрессора) при достижении давления в резервуаре заданного максимального значения. Условия отрыва определяются неравенством

прессора по сигналу электроконтактного манометра 31).

В этом случае после включения компрессора 25 в газовой линии в результате ее перекрытия клапаном 5 образуется вакуум, который создает разряжение в камере Б газового реле 14. Атмосферное давление в камере В перебрасывает блок мембран в верхнее положение и соединяет мембранную полость клапана 5 с атмосферой. Клапан 5 открывается и газовая полость резервуара соединяется со всасывающей

линией компрессора.

В компрессоре 25 газ сжимается до давления фазового перехода (определяется по константе фазового равновесия) основного компонента газовой смеси. В качестве основного компонента газовой смеси выбирают наиболее легкоиспаряемые компоненты жидкости (например, для нефти таким компонентом является бутан). Сконденсированный газ стекает в емкость 4 высокого давления где и накапливается в течение всего цикла заполнения резервуара. Объем образующегося конденсата примерно в 300-360 раз меньше

объема вытесняемой паровоздушной сме

си из резервуара. Если скорость поступления жидкости меньше,.,чем производительность компрессора 25, то при определенном заданном минимальном давлении груз 23 перемещает затвор 22 и закрывает седло 21, отсекая газовое пространство резервуара 1 от входа компрессора 25 и тем самым предотвращает создание вакуума в -резервуаре. Образующийся вакуум в газовой линии, воздействуя на контактный манометр 31, отключит компрессор 25. Последующее включение компрессора 25 может произойти при повышении давления в газовой линии по сигналу зле- ктроконтактного манометра 31 или по сигналу реле времени (не показано), период срабатывания которого рассчи- тан на среднюю скорость заполнения- резервуара.

Отрыв за твора 22 от седла 21 (после перекрытия газовой линии и создания в.ней вакуума) происходит (для случая полной герметичности газовой линии компрессора) при достижении давления в резервуаре заданного максимального значения. Условия отрыва определяются неравенством

РГ

р , макс.с T:I Г S 11 ° )

где Р - максимальное значение вели чины вакуума, образующегося

71 „Макс

F

W

в полости закрытого клапана при работе компрессора или остаточный вакуум после его остановки, кг/см } площадь седла 21 клапана 6,

максимальное заданное значение в газовом пространстве резервуара 1 кг/см , - площадь мембран 20 и 24

клапанов 5 и 6, F- - сила прижатия затвора 22 к седлу 21 под действием груза 23, при отсутствии давления в мембранной полости клапана 6, кг; 8 - потери усилия при страги- вании от штока мембраны 24, образующиеся вследствие трения в с альнике. Сила прижатия затвора 22 должна быть равна

(1) При таком диаметре седла 21 пре- дотвращается опасность самоблокировки кл апана 6, т,е, когда, вакуум, образовавшийся в его корпусе, препятствует его открытию, хотя давление в резервуаре 1 в результате последующего накопления продукта вновь достигает своего максимального значения, 0 В цикле опорожнения резервуара 1 вентили 26, 27, 28, 11 и 12 закрывают и открывают вентиль 13. Конденсат в емкости 4 вследствие падения давления начинает интенсивно испаряться 15 и через клапан нормально открытый 5 и нормально закрытый 6, в начальный период клапан 6 открывается давлением газа емкости 4 путем его воздействия на площадь затвора 22, так 7D2

20

как

lt:.p 4 е F поступает в резервуар 1 .

Часть конденсата емкости 4 засыпается в эжектор 29, распыляется в 25 виде мелкодисперсной жидкостной фазы и транспортируется в газовое пространство резервуара 1, где испаряясь, поддерживает в нем заданный диапазон возможного изменения давления. Давление газа емкости 4 поступает в камеру Б газового реле 14 и перебрасывает блок мембран в нижнее положение и соединяет газовое пространство резервуара 1 с мембранной полостью клапана 5. При повьш1ении давления в резервуаре 1 вьше верхнего предела заданного его значения (рекомендуемое давление в резервуаре при цикле откачки должно лежать в пределах 0,3-0,8 от давления, на которое рассчитан установленный на резервуаре дыхательный клапан). Усилие, развиваемое на мембране 20, преодолевает сопротивление массы груза 19 и затвор 18 перекрывает отверстие седла 17.

5

J

(2)

где Р

АЛИИ

- минимальное заданное значе- кие давления в газовом

пространстве резервуара 1, кг/см.

Неравенство (6) можно заменить. уравнением, уменьшив правую часть выражения на 5-10%. Потери на трение в сальнике можно не учитывать, ввиду их незначительной величины.

Подставив формулу (7) в (6) и решив уравнение относительно диаметра

Кроме этого, для работы системы двух последовательно установленных клапанов диаметр седла 21 должен быть не менее величины, определяемой из уравнения

где Р - давление в емкости 4 в конде ее опорожнения,, кг/см (на чертеж D-j, обозначен, как D,,j),

1454762

При таком диаметре седла 21 пре- дотвращается опасность самоблокировки кл апана 6, т,е, когда, вакуум, образовавшийся в его корпусе, препятствует его открытию, хотя давление в резервуаре 1 в результате последующего накопления продукта вновь дости гает своего максимального значения, В цикле опорожнения резервуара 1 вентили 26, 27, 28, 11 и 12 закрывают и открывают вентиль 13. Конденсат в емкости 4 вследствие падения давле ния начинает интенсивно испаряться и через клапан нормально открытый 5 и нормально закрытый 6, в начальный период клапан 6 открывается давлением газа емкости 4 путем его воздействия на площадь затвора 22, так 7D2

как

lt:.p 4 е F поступает в резерву

30

-

ар 1 .

Часть конденсата емкости 4 засыпается в эжектор 29, распыляется в 25 виде мелкодисперсной жидкостной фазы и транспортируется в газовое пространство резервуара 1, где испаряясь, поддерживает в нем заданный диапазон возможного изменения давления. Давление газа емкости 4 поступает в камеру Б газового реле 14 и перебрасывает блок мембран в нижнее положение и соединяет газовое пространство резервуара 1 с мембранной полостью клапана 5. При повьш1ении давления в резервуаре 1 вьше верхнего предела заданного его значения (рекомендуемое давление в резервуаре при цикле откачки должно лежать в пределах 0,3-0,8 от давления, на которое рассчитан установленный на резервуаре дыхательный клапан). Усилие, развиваемое на мембране 20, преодолевает сопротивление массы груза 19 и затвор 18 перекрывает отверстие седла 17.

35

40

45

ь

50

55

е j),

При этом давление в корпусе клапана становится равным давлению в емкости 4.

Отрыв затвора 18 от седла 17 должен происходить при падении давления в резервуаре 1 до заданного минимума. Поскольку на площадь затвора 18, равную площади отверстия седла 17, действует давление газовой линии, отрыв его произойдет при соблюдении следующего неравенства:

F n Р м

(5)

71454762

Где Р - максимальное давление газа в

емкости 4 высокого давления,

КГ/CM j

площадь седла 17 кпапана 5,

СМ2

сила, действующая на мембрану 20 со стороны груза 19, кг

максимальное заданное значе- 10 ние давления в газовом пространстве резервуара 1,кг/см2 , эффективная площадь мембраны 2О,равная площади мембраны 24, см.

g

Сила действия груза 19 определяется из выражения

махе Рр S;

(6)

Заменив неравенство равенством, умножив правую часть на (0,9-0,95) 1подставив уравнение (6) и произведя Iаналогичные, приведенные выше преобразования, получим

i 4.5.() ()

PIT Virp;

(7)

D.

17.

I где D - диаметр седла i В этом случае при снижении давления I в газовом пространстве резервуара 1до величины Р (заданное минималь- ;ное давление) произойдет отрыв зат- :вора 18 от седла 17 и сообщение емкости 4 высокого давления с газовым пространством резервуара 1.

При соблюдении соотношений представленных в формулах 3, 4 и 7 (остальные конструктивные размеры определяются по известным методикам), становится возможным использование двух клапанов типа НО и НЗ, установленных последовательно на газовой линии для поддержания заданного диапазона изменения давления в газовом пространстве резервуара при любом режиме его эксплуатации.

Основным соотношением клапанов установленных последовательно и работающих как единое устройство, является отношение диаметров их седел. Это соотношение получается путем деления выражения по формуле (3) на вьфажени по формуле (7) и возведения в квадрат правой и левой частей полученног уравнения:

и-§м(рГЧГ) (О Л-2л251

J-IIIIII-IIIMl- ( я

i§2Ee Er..U9x9iOi95)

пР

5L

ОД

1г

Р г

(9)

Как видно из вьфажения (9) для выполнения функций регулирования двумя последовательно установленными клапанами необходимо, чтобы квадраты отношений диаметров седла клапана НЗ к седлу клапана НО были равны отношению максимального давления, образующегося в емкости высокого давления (максимальное давление сжатия компрессора) и максимальному разряжению, развиваемому компрессором, перед его отключением (значение разряжения устанавливается на электроконтактном

|манометре) .

Например, если по известной методике найдено, что для обеспечения заданного расхода при отсасывании газа из резервуара (цикл закачки продукта) при заданном разряжении 0,5 ати седло 17 клапана 5 имеет размер 5 мм, то диаметр седла 21 клапана 6 при максимальном давлении 5 ати, должен быть равен

15 3 0,

мм.

40

Условия работы двух последовательно установленных клапанов можно представить в виде следующих неравенств.

При цикле наполнения резервуара:

газовая линия открыта

Р

,макс Р

газовая линия закрыта

, мин

Р Р

Р

При цикле опорожнения резервуаря газовая линия открыта

р-,р

Р

макс Р

газовая линия закрыта

Р i Р

(КГ

где Р - текущее давление в газовом пространстве резервуара.

Формула изобретения

Установка для хранения легкоиспаряющихся жидкостей, содержащая по меньшей мере, один резервуар, газовое пространство которого соединено тру- бопроводом с газосборником, контрольно-регулирующую аппаратуру с клапаном, имеющим мембранную полость и установленным на газовой линии, трех- мембранное реле с соплами, компрессор, патрубок, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности хранения, она снабжена дополнительным клапаном с мембранной полостью, установленным последовательно за основным на газовом трубопроводе, при этом мембранная полость дополнительного клапана посредством патрубка соединена с газовым пространством резервуара.

Изобретение относится к устройствам для сокращения по терь легкоиспаряющихся жидкостей при их хранении. Оно может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатьшаю- щей и химической промышпенности. Целью изобретения является повышение надежности хранения. Эта цель достигается тем, что на газовом трубопроводе последовательно за основным клапаном с мембранной полостью установлен дополнительный клапан с мембранной полостью, которая посредством патрубка соединена с газовым пространством резервуара. 2 ил.

.1

Фи$. 2