Метод и инсталация за абсорбционно улавяне на леки фракции въглеводороди от резервоари за съхранение
Собственици на патент RU 2466774:
Изобретението се отнася до опазването на околната среда и може да се използва в заводи за преработка на нефт (OTP) за намаляване на атмосферните емисии на леки въглеводородни фракции (LFC) от резервоари за суровини и стоки, както и от резервоари за съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти. Значително замърсяване на атмосферния въздух с ULF пари възниква при пълнене („големи вдишвания“) на резервоари.
От извличането до директната употреба, нефтопродуктите са подложени на повече от 20 претоварвания, като 75% от загубите възникват по време на „големи вдишвания“ и само 25% от аварии и течове.
По-голямата част от "дишащите" резервоари са съсредоточени в нефтени полета, нефтени помпени станции и резервоарни паркове на петролни рафинерии. Средната годишна загуба на LFU от "големи вдишвания" е около 0,14% от обема, съхраняван в резервоари за нефт или нефтопродукти.
Както показа практиката, работата на такива течно-газови ежектори е стабилна със значителни колебания в параметрите и фракционния състав на паровъздушната смес, изсмукана от резервоарите.
Недостатъкът на този метод за улавяне на LFU е високата консумация на работна течност (бензин, керосин или дизелово гориво) и разходите, свързани с необходимостта от постоянна десорбция и попълване на работната течност.
В допълнение, ефективното повторно използване на работната течност е невъзможно без използването на специално оборудване, а именно десорбционни колони. отоплителна и хладилна техника, комплексна система за управление и автоматизация за изпълнениетоабсорбционни и десорбционни процеси, което затруднява практическото използване на инсталациите "EREST".
Отличителна черта на предложения метод за улавяне на леки фракции на LFU въглеводороди от резервоари за съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти, включително използването на ежектори и течен въглеводороден абсорбент-абсорбент LFU, е, че водата се използва като работен флуид, а капанът на маслото с плътност най-малко 0,920 g / cm 3, разположен в абсорбера на водната повърхност, се използва като абсорбент, докато процесът на разтваряне на LFU в абсорбента се извършва с помощта на водоструен ежектор, докато плътността на разтвора достигне 0,800 g/cm 3 , след което този разтвор се взема от водната повърхност за утаяване и абсорберът се напълва със свежа част от абсорбента.
Предложеният метод и инсталация за абсорбционно улавяне на леки фракции въглеводороди от резервоари за съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти, като се използва като абсорбент тежък утаен нефт, заедно с подобряване на екологичната ситуация в съоръженията за подготовка, съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти, чрез намаляване на емисиите на ULF от газовото пространство на резервоарите в атмосферата, отваря нова посока в решаването на проблема с елиминирането на съдържащите нефт ями за съхранение на утайки на уловителя масла в находищата – друг опасен източник на замърсяване на околната среда.
Използването на водоструйни ежектори за създаване на вакуум с използване на водната фаза като активен работен флуид е известно отдавна и е намерило широко приложение в практиката.
Ефективността на предложения метод за абсорбционно улавяне на LFCs от смес пара-въздух, използвайки катотечен абсорбент на тежък уловен нефт, в сравнение с такива известни абсорбенти като керосин, дизелово гориво и търговско масло, беше установено чрез серия от определяния, извършени на експериментална инсталация, чиято схематична диаграма е показана на фиг.1.
Експерименталната инсталация се състои от два запечатани контейнера: контейнер 1, наричан по-нататък сепаратор-абсорбер, напълнен с вода до предварително определено ниво (ниво на вземане на проби), на повърхността на който има предварително определен обем от анализирания абсорбент, и контейнер 2, наричан по-нататък резервоар за образуване на паровъздушна фаза, напълнен до предварително определено ниво с нискокипяща фракция на вода въглерод - LFU (p. етер 40/70 с плътност 0,640 g / cm 3), водоструен ежектор 3, помпа 4 и газомери 5, 6 и 7, докато газомерът 5 е монтиран на смукателната линия на ежектора 3 на сместа пара-въздух от резервоара 2, газомерът 7 е монтиран на изхода на сепаратора-абсорбер на сместа пара-въздух на обеднен LFU, когато в него се създаде свръхналягане.
При отворени кранове 8 и 9 и помпа 4, включена с определен капацитет, поради циркулацията на водния поток от сепаратора-абсорбер - 1 през ежектора 3 в обема на водата в сепаратора-абсорбера, с налягане, надвишаващо пасивното налягане на паро-въздушната смес в резервоара 2, паро-въздушната смес се изсмуква от резервоара 2 през газомера 5 и вакуум се създава в него. Последното допринася за факта, че през газомера 6 въздухът започва да тече в контейнера 2 под слоя от р. етер 40/70, което от своя страна засилва изпарението на LFU в резервоара 2 (пари от р. етер 40/70).
Когато се установи равновесно състояние, обемът и компонентният състав на паровъздушната смес, изсмукана от ежектора 3 от резервоара 2, постоянно се възстановява; Каквови позволява да подадете тази смес в сепаратора-абсорбер 1 под формата на смес вода-пара-въздух във водната фаза под абсорбиращия слой за почти неограничено време. В същото време неразтворимите във вода мехурчета от паровъздушната смес се отделят в сепаратора-абсорбер във водната фаза, когато те плуват и контактуват с абсорбента, обемът им намалява в резултат на абсорбция-разтваряне в LFU абсорбента, което се записва от показанията на газомера 7, през който обеднената LFC паро-въздушна смес се освобождава от сепаратора-абсорбер 1.
Като се има предвид, че процесът на абсорбция абсорбция-разтваряне на LFU от течен абсорбент е неразривно свързан с процеса на десорбция, т.е. освобождаване на LFCs, абсорбирани от абсорбента от разтвора в парната фаза, тогава за всеки анализиран абсорбент с известна плътност индикаторът за завършване на процеса на абсорбция-разтваряне на LFC в даден обем е намаляването на плътността на получения разтвор до дадена постоянна стойност, равна на 0,800 g/cm 3, което съответства на средностатистическата стойност на плътността на леко търговско масло.
Последното се извършва чрез вземане на проби от разтвора на определени интервали от сепаратора-абсорбер 1 през клапана 10 в измервателния цилиндър 11 и определяне на неговата плътност с помощта на ареометър 12. Когато предварително определената плътност на LFU разтвора и абсорбента се достигне, помпата 4 се изключва, контейнерът 1 се изпразва от водата, LFU разтвора и абсорбента и се зарежда с нова порция от вода и следващия определен обем абсорбент. Едновременно с това, в резервоар 2, предварително зададеният обем етер 40/70 също беше заменен.
Във всеки експеримент, преди запълването на сепаратора-абсорбер 1 с анализирания абсорбент, опитната установка беше настроена на режим на работа "на празен ход", а именно на работа на помпа 4, без наличието нарезервоар 1 на абсорбента, като същевременно определя състава на паровъздушната смес, която се образува в резервоара 2 и която поради вакуума, създаден от ежектора 3 с отворен клапан 9, преминава през газомера 5 и се подава в обема на водната фаза в сепаратора-абсорбер 1.
Като се има предвид, че компонентите на паровъздушната смес, образувана в съд 2, практически не се разтварят във вода, тогава при постоянна работа на експерименталната установка показанията на газомерите 5 и 7 трябва да бъдат идентични. Освен това, след установяването на такова равновесно състояние, сепараторът-абсорбер 1 се зарежда с даден обем от друг анализиран абсорбент, който за всички експерименти е равен на 1000 cm3.
В обобщен вид в таблица 1 са представени резултатите от експерименти за определяне на способността на проби от капан масло с различна плътност, взети от повърхността на нефтени утайки, разположени в съоръженията на OJSC Samara-neftegaz, да абсорбират-разтварят LFC в себе си, в сравнение със сходната способност на такива добре известни течни абсорбенти като керосин и търговско масло с плътност 0,850 g / cm3.
Както следва от данните в таблица 1, способността за абсорбиране-разтваряне на изпарения на LFC уловителното масло се увеличава значително (1,8 пъти) с увеличаване на плътността от 0,900 g/cm3 до 0,980 g/cm3. В същото време абсорбционната способност на капанното масло, дори с плътност от 0,900 g/m 3, надвишава абсорбционната способност на керосина 4 пъти, а дизеловото гориво и търговското масло с плътност 0,850 g/cm 3 два пъти.
Ако вземем молекулното тегло на LFC (р. етер 40/70 - смес от нормални C5-C6 въглеводороди) равно на 75 g, а обемът на парите, образувани по време на изпаряването на една грам-молекула, е 22,4 литра, тогава е лесно да се изчисли, че когато се използва уловително масло за улавяне на LFC като абсорбент, уловителното масло вобем от 1 l, чиято маса може да варира в рамките на 900-980 g, тогава в предложения метод масата на уловените LFU ще варира в рамките на 680-1030 g, което средно съответства на масовото съотношение на "абсорбент-LFU" като 1: 1.
При практическото прилагане на предложения метод за улавяне на LFC, това означава, че за да се намали капанното масло с плътност 0,920 g/cm 3 като абсорбент в сепаратора-абсорбер поради абсорбцията-разтваряне на LFC в него, докато се получи плътност на разтвора, равна на 0,800 g/cm 3 в абсорбера, тогава всеки обем в сепаратора-абсорбент на капанното масло ще бъде уловен и абсорбираният приблизително равен обем (по отношение на течността) леки въглеводородни маслени фракции се сорбира.
Фигура 2 показва схематична диаграма на абсорбционна инсталация, която дава възможност да се приложи на практика предложеният метод за улавяне на LFC от резервоари за съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти.
Утайката, утаена в буферния резервоар 2, периодично се изхвърля в приемния резервоар за утайка 11, който се изпраща за обработка, например чрез смесване с негасена вар в прахообразен хидрофобен продукт, използван в пътното строителство.
Thus, the use of the proposed method and installation for the absorption capture of light hydrocarbon fractions from tanks for the storage and transportation of oil and oil products, excluding the use of expensive heating and refrigeration equipment and the process of recirculation of the absorbent, allows at minimal cost to significantly reduce emissions of light hydrocarbons into the atmosphere and opens up the possibility of rational use of significant volumes of trap oils, which are still one of the serious sources at oil production facilities.замърсяване на околната среда.
1. Методът за абсорбционно улавяне на леки фракции на LFU въглеводороди от резервоари за съхранение и транспортиране на нефт и нефтопродукти, включително използването на течен въглеводороден абсорбент-абсорбент LFU, характеризиращ се с това, че водата се използва като работен флуид, а капанното масло с плътност най-малко 0,920 g / cm 3 се използва като абсорбент, докато процесът на абсорбция-разтваряне на LFU в абсорбента се извършва с помощта на водоструен ежектор, докато плътността на разтвора достигне 0,800 g/cm 3 , след което този разтвор непрекъснато се взема от абсорбера с едновременно подаване на нова порция абсорбент към абсорбера и полученият разтвор се утаява.