Результат интеллектуальной деятельности: Способ подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа и устройство для его реализации

Изобретение относится к эксплуатации железнодорожных вагонов-цистерн, предназначенных для транспортировки сжиженных углеводородных газов, и может быть использовано в стационарных условиях вагоноремонтных депо для безопасной подготовки вагона-цистерны к перевозке сжиженного углеводородного газа и вагона-цистерны, требующего ремонта.

Известен способ подготовки газовых цистерн к ремонту и/или техническому освидетельствованию, включающий передавливание остатков сжиженных газов из цистерны в систему сжатия и охлаждения сжиженного газа посредством подачи в цистерну инертного газа с периодическим контролем концентрации углеводородов и кислорода в цистерне, подачу жидкого растворителя для дегазации и частичного разжижения пирофорных отложений на внутренних стенках цистерны с последующим удалением загрязненного растворителя и разделением на жидкую, твердую и газовую фазы, с возвратом регенерированного растворителя для повторного использования, чистовую промывку внутренней поверхности цистерны нагретым водным раствором с последующим удалением и регенерацией загрязненного раствора и проветривание цистерны, при этом в качестве жидкого растворителя используют керосин, дегазацию и разжижение пирофорных отложений растворителем проводят в две стадии, причем на первой стадии керосин подают в цистерну через барботер, вставляемый в стационарную крышку люка цистерны, а вторую стадию проводят после замены стационарной крышки люка цистерны на монтажную путем распыления керосина посредством моечных головок, устанавливаемых на приспособлении, закрепленном на монтажной крышке, а чистовую промывку проводят водным раствором технического моющего средства.

Известно также устройство для подготовки газовых цистерн к ремонту и/или техническому освидетельствованию, содержащее систему подачи инертного газа в цистерну, газовый коллектор для сбора и транспортировки сжиженных газов на станцию охлаждения или сжигания на факеле, емкости для растворителя и моющего раствора, системы подвода средств для обработки внутренней поверхности цистерны и удаления загрязненных продуктов дегазации и промывки, снабженные соответствующими трубопроводами, запорной арматурой и насосами, средства для разделения загрязненных продуктов, сборники шлама после дегазации и промывки и теплообменник для подогрева моющего раствора, при этом оно дополнительно содержит барботер, вставляемый в стационарную крышку люка цистерны, монтажную крышку люка цистерны, снабженную приспособлением для размещения моечных головок, теплообменники для нагрева загрязненного и охлаждения чистого растворителя, установленные на соответствующих линиях подачи его в цистерну и удаления из нее, в качестве средства для разделения фаз загрязненных продуктов дегазации используется десорбер, а продуктов промывки - сепаратор-отстойник, причем газовые патрубки обоих аппаратов соединены с газовым коллектором, а один их входных патрубков сепаратора соединен с входом емкости моющего раствора через гидрозатвор (RU 2205709, В08В 9/093, 10.06.2003).

К недостаткам известного способа и реализующего его устройства следует отнести большое количество конденсата и промывных вод, подлежащих соответствующей обработке, а также значительная длительность обработки, которая может составлять до 15 часов.

В качестве прототипа предлагаемого способа принят способ подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или перевозке сжиженного углеводородного газа, включающий использование емкости (ресивера), заполненной инертным газом под высоким давлением, контроль давления в цистерне посредством манометра, подключенного к вентилю цистерны, стравливание сжиженного углеводородного газа из цистерны на горящий факел посредством крана до минимального нормативного избыточного давления сжиженного углеводородного газа в вагоне-цистерны, закачивание в нее инертного газа из емкости через редуктор, с повышением избыточного давления, по меньшей мере, на 10% выше, чем в цистерне, обеспечивающим смешение инертного газа с парами сжиженного углеводородного газа в цистерне, и повторение операций дегазации, пока содержание сжиженного углеводородного газа в смеси с инертным газом не уменьшится до уровня, при котором газовая смесь в цистерне не образует воспламеняющиеся или взрывоопасные смеси с воздухом в любых соотношениях (RU 2553850, В08В 9/08, 26.06.2015).

В качестве прототипа предлагаемого устройства принято устройство по вышеуказанному патенту RU 2553850, содержащее сборник сжиженного углеводородного газа с трубопроводом для отвода жидкости из сосуда вагона-цистерны, установку для инертного газа с резинотканевым рукавом для подачи инертного газа в сосуд вагона-цистерны через наливной вентиль, свечу рассеивания с отводным резинотканевым рукавом для подключения к сливо-наливному вентилю вагона-цистерны, газоанализатор и измеритель давления, предназначенные для подключения к соответствующим вентилям контроля вагона-цистерны.

К недостаткам способа и реализующего его устройства следует отнести длительное время проведения дегазации сосуда вагона-цистерны и относительно большой расход инертного газа на осуществления этой операции.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении времени проведения дегазации и снижении расхода инертного газа при сохранении качества подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа.

Технический результат по первому варианту способа достигается тем, что в способе подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа, включающем сброс избыточного давления остатков газа из сосуда вагона-цистерны, контроль величины этого давления и продувку сосуда вагона-цистерны инертным газом путем закачки в него инертного газа до заданной величины давления с последующим сбросом этого давления, анализ внутренней среды сосуда вагона-цистерны на содержание углеводородов и кислорода, проверку работы скоростных клапанов, путем создания в сосуде вагона-цистерны избыточного давления 1,5-2 кгс/см², и вынесение суждения об окончании процесса продувки по величине безопасной концентрации газа, при превышении которой осуществляют повторную продувку сосуда вагона-цистерны согласно изобретению при продувке подачу инертного газа в сосуд вагона-цистерны производят со скоростью, обеспечивающей разность давлений на входе и выходе из сосуда вагона-цистерны не более 0,5 кгс/см², при этом давление инертного газа, поступающего на продувку, поддерживают на уровне не менее 20 кгс/см².

Технический результат по второму варианту способа достигается тем, что в способе подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа, включающем сброс избыточного давления остатков газа из сосуда вагона-цистерны, контроль величины этого давления и продувку сосуда вагона-цистерны инертным газом путем закачки в него инертного газа до заданной величины давления с последующим сбросом этого давления, анализ внутренней среды сосуда вагона-цистерны на содержание углеводородов и кислорода, проверку работы скоростных клапанов, путем создания в сосуде вагона-цистерны избыточного давления 1,5-2 кгс/см², и вынесение суждения об окончании процесса продувки по величине безопасной концентрации газа, при превышении которой осуществляют повторную продувку сосуда вагона-цистерны согласно изобретению при продувке подачу инертного газа в сосуд вагона-цистерны производят через рассеиватель со скоростью, обеспечивающей разность давлений на входе и выходе из сосуда вагона-цистерны не более 0,5 кгс/см², при этом давление инертного газа, поступающего на продувку, поддерживают на уровне не менее 20 кгс/см².

Технический результат в части устройства достигается тем, что в устройство для подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа, содержащее средство для подачи инертного газа с резинотканевым рукавом, трубопровод с отводным резинотканевым рукавом для подключения к сливо-наливному вентилю вагона-цистерны, газоанализатор и измеритель давления, предназначенные для подключения к соответствующим вентилям контроля вагона-цистерны, согласно изобретению снабжено вентилем и рассеивателем инертного газа, которые соединены между собой патрубком, вход вентиля подключен к резинотканевому рукаву, а патрубок соединен с рассеивателем инертного газа посредством фланцевого соединения, рассеиватель инертного газа представляет собой полый цилиндр с заглушкой и с отверстиями в стенке, расположенными в шахматном порядке по всей его длине, причем выполнен он из материала, не образующего искр.

На чертеже (фиг. 1) приведен один из возможных примеров устройства для подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа, реализующего предлагаемый способ. На фиг. 2 показан узел, состоящий из соединенных между собой патрубком вентиля и рассеивателя инертного газа.

Устройство для подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа содержит средство 1 для подачи инертного газа с резинотканевым рукавом 2, трубопровод 3 с отводным резинотканевым рукавом 4 для подключения к сливо-наливному вентилю 5 вагона-цистерны 6, газоанализатор 7 и измеритель 8 давления, предназначенные для подключения к соответствующим вентилям 9 и 10 контроля вагона-цистерны 6, вентиль 11 и рассеиватель 12 инертного газа, соединены между собой патрубком 13, вход вентиля 11 подключен к резинотканевому рукаву 2, а патрубок 13 соединен с рассеивателем 12 инертного газа посредством фланцевого соединения 14, рассеиватель 12 инертного газа представляет собой полый цилиндр 15 с заглушкой 16 и с отверстиями 17 в стенке, расположенными в шахматном порядке по всей его длине, причем выполнен он из материала не образующего искр.

Способ подготовки железнодорожного вагона-цистерны к ремонту или наливу сжиженного углеводородного газа осуществляется следующим образом.

Для сброса избыточного давления остатков газа из сосуда вагона-цистерны 6 соединяют его сливо-наливной вентиль 5 посредством отводного резинотканевого рукава 4 с трубопроводом 3, который может быть соединен со свечей рассеивания или с факельной установкой. После чего открывают сливо-наливной вентиль 5 и остатки газа из сосуда вагона-цистерны 6 по трубопроводу 3 поступают на свечу рассеивания или для сжигания на факельную установку, при этом осуществляют контроль давления с помощью измерителя 8 давления, подключенного к вентилю 10. Операцию заканчивают при снижении давления в сосуде вагона-цистерны 6 до установленной (разрешенной в соответствии с инструкцией) величины. Далее осуществляют продувку сосуда вагона-цистерны 6. Процесс продувки заключается в постепенном вытеснении паровой фазы сжиженного углеводородного газа инертным газом (например, азотом). Для этого средство 1 для подачи инертного газа посредством резинотканевого рукава 2 подключается к вентилю 11, установленному на крышке люка сосуда вагона-цистерны. Для реализации способа по второму варианту используется узел, состоящий из вентиля 11, который посредством патрубка 13 соединен с рассеивателем 12 инертного газа. В этом узле фланцевое соединение патрубка 13 и рассеивателя 12 выполнено с возможностью установки этого узла на крышке люка сосуда вагона-цистерны на место, предназначенное для предохранительного клапана. Установку этого узла осуществляют перед продувкой после сброса избыточного давления остатков газа из сосуда вагона-цистерны. После открытия вентиля 11 и вентиля в средстве 1 для подачи инертного газа (на чертеже не показан), инертный газ поступает через вентиль 11 со скоростью, обеспечивающей разность давлений на входе и выходе из сосуда вагона-цистерны 6 не более 0,5 кгс/см². Для обеспечения необходимых условий проведения продувки, давление в средстве 1 для подачи инертного газа поддерживается на уровне не менее 20 кгс/см². Инертный газ, прошедший через вентиль 11, поступает в сосуд вагона-цистерны 6. При реализации способа по второму варианту инертный газ проходит через вентиль 11 и патрубок 13 и поступает в сосуд вагона-цистерны 6 через рассеиватель 12, выполненный в виде полого цилиндра 15 из материала, не образующего искр. В стенке полого цилиндра 15 имеются шестьдесят отверстий диаметром 10 мм, которые расположены в шахматном порядке по всей его длине. В нижней части рассеивателя установлена заглушка 16 с решетчатыми стенками. Экспериментально установлено, что такое выполнение рассеивателя позволяет заполнять сосуд вагона-цистерны 6 инертным газом сверху, который, не перемешиваясь со сжиженным углеводородным газом, постепенно вытесняет паровую фазу сжиженного углеводородного газа. Тем самым значительно снижается расход инертного газа на весь процесс дегазации сосуда вагона-цистерны 6, а также и время проведения продувки и подготовки железнодорожного вагона-цистерны в целом. Вытесняемая паровая фаза сжиженного углеводородного газа через открытый вентиль 5 и резинотканевый рукав 4 по трубопроводу 3 поступают на свечу рассеивания или для сжигания на факельную установку. В процессе осуществления вышеуказанных операций производят контроль величины давления с помощью измерителя 8 давления, а также манометров, размещенных в средстве 1 для подачи инертного газа (на чертеже не показано). Об окончании процесса продувки судят по величине безопасной концентрации газа, которую определяют с помощью газоанализатора 7. В случае ее превышения осуществляют повторную продувку сосуда вагона цистерны. Перед окончанием продувки проверяется работа скоростных клапанов (на чертеже не показаны), для чего в сосуде вагона-цистерны 6 создают избыточное давление 1,5-2 кгс/см² и поочередно закрываются и открываются сливо-наливные и уравнительные вентили (краны). Исправность скоростного клапана определяется по удару скользуна и прекращению выхода газа из вентиля.