Способ снижения потерь нефтепродуктов из резервуаров и повышения их взрывопожарной безопасности

Изобретение относится к защите атмосферы от загрязнения углеводородами при выбросах из резервуаров с нефтепродуктами и повышения взрывопожарной безопасности резервуарных парков нефтеперерабатывающих заводов.

Известны способы по снижению объемов выделения органических веществ в атмосферу при хранении, приеме и отпуске нефтепродуктов из резервуаров, которые делятся на две группы:

1. Снижение площади испарения жидкости в резервуаре.

2. Подача в резервуар, при отпуске из него нефтепродуктов, индивидуальных газов или инертных газовых смесей с низким содержанием кислорода.

Известны способы предотвращения испарения нефтепродуктов в резервуарах путем нанесения на ее поверхность вспененных гелеобразных композиций на основе полимеров (патент РФ №2115608) [1]. К их недостаткам следует отнести малый срок стойкости составов композиций.

Уменьшение массы выбросов паров углеводородов достигается при изменении газового состава в пространстве между поверхностью жидкости и крышкой резервуара.

Изменение состава газовой «подушки» над жидкими нефтепродуктами и крышей резервуара происходит при принудительной подаче в это пространство инертных газовых смесей или индивидуальных инертных газов.

Наиболее совершенной, с точки зрения предотвращения возникновения взрывопожарных ситуаций, является подача в газовое пространство резервуара индивидуального газа - азота.

В патенте РФ №2114052 предлагается использовать жидкий азот. Согласно материалам патента, газовая полость резервуара подключается через регулятор давления и испаритель к емкости с жидким азотом. При опорожнении резервуара от нефтепродуктов азот подается в резервуар, предотвращая падение давления в нем ниже атмосферного. В случае возрастания давления в резервуаре выше давления настройки обратного клапана, последний открывается и сбрасывает азот в атмосферу [2].

Недостатками этого способа является необходимость передвижной установки с жидким азотом, высокие экономические затраты.

Инертными газовыми смесями являются воздух с пониженной концентрацией кислорода. Содержание кислорода должно быть ниже нижнего предела взрывопожарной опасности. Нижняя концентрационная граница кислорода зависит от вида нефтепродуктов, например, для бензинов - 5,0%-8,5%, для керосина - 9%, для мазутов - на уровне 9% и т.д.

Патент №2101055, принятый за прототип, предусматривает подачу в резервуар, инертную газовую смесь. Смесь получают путем пропускания воздуха под давлением через установку, содержащую два попеременно работающих адсорбера, поглощающих кислород, пары воды и углеводороды. Адсорбент - углеводородные молекулярные сита. Режим работы установки выбирают из условия, чтобы содержание кислорода не превышало минимальную взрывоопасную концентрацию.

Подачу инертной газовой смеси осуществляют через газораспределительное устройство обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара с минимальным его смешением с парами углеводородов над нефтепродуктами. [3]

К недостаткам рассмотренного решения следует отнести сложность конструкции установки, необходимость организации адсорбционных - десорбционных процессов на молекулярных ситах.

Техническим результатом предлагаемого решения является проведение всего комплекса технологических этапов работы резервуара с гарантированным обеспечением условий взрывопожарной безопасности, минимальным загрязнением окружающей среды при значительном упрощении ведения этих работ.

Технический результат достигается тем, что в качестве инертной смеси используются охлажденные дымовые газы котельной, работающей на природном газе с концентрацией кислорода, в зависимости от теплотворной способности природного газа, в пределах 1,5-2,1%, с температурой дымовых газов не более 61°С, что обеспечивает взрывопожаробезопасность нефтепродуктов на НПЗ,

Сама идея использования дымовых газов в качестве взрывопожарной безопасной среды в емкостях с нефтью известна давно. В середине прошлого века в Куйбышевском индустриальном институте была разработана технология проведения сварочного ремонта нефтеналивных барж без слива нефти, за счет создания инертной среды в зоне ведения работ путем закачки дыма от котлов буксира работающих на угле [4].

В состав продуктов сгорания угля, кроме оксидов углерода и азота, входят зола углей и соединения серы. Газовая среда паров углеводородов над поверхностью нефтепродуктов взаимодействует с жидкостью изменяя ее состав, повышая содержание соединений серы в жидкой фазе.

В указанном примере, во время ведения сварочных работ, кратковременное взаимодействие продуктов сгорания угля с большими объемами перевозимой нефти не оказывали влияния на ее качественный состав.

В настоящем решении для проведения продолжительных технологических операций и хранении в резервуарах продуктов переработки нефти, состав которых строго регламентирован, особенно по содержанию серы, предлагается использовать только продукты сгорания природных газов из котельных НПЗ, охлажденные до температуры ниже предела вспышки бензинов и других светлых нефтепродуктов.

В составе дымовых газов котельных, при стандартном коэффициенте избытка воздуха 1,05-1,10, концентрация кислорода не превышает 2,0-2,1%, что ниже границ взрывопожарной безопасности всех целевых продуктов НПЗ. Концентрация соединений серы в дыме этих котельных, важный ограничивающий фактор для производимых бензинов, чрезвычайно низок. Следы соединений серы в составе дымовых газов определяются специальными добавками меркаптанов в природном газе для определения возможных его утечек в случаях нарушения герметичности газопроводов. Концентрация оксидов серы в дымовых газах не превышает 0,001%. Таким образом использование дымовых газов котельных, работающих на природном газе, в качестве инертной среды в резервуарах с бензинами не окажет влияния на качество светлых нефтепродуктов по количественному составу содержания серы -бензина, керосина и т.д.

Котельные НПЗ работают круглогодично, объем дымовых газов превышает потребности объемов необходимой инертной среды для работы резервуаров с светлыми нефтепродуктами в резервуарных парках заводов.

Схема использования дымовых газов в качестве инертной среды в резервуарном парке НПЗ представлена на рис. 1, где:

1 - энергетический котел, 2 - дымосос рекуперативного аппарата, 3 - рекуперативный аппарат воздушного охлаждения, 4 - компрессор, 5 - газгольдер, 6 - резервуар со светлыми нефтепродуктами, оборудованный газораспределительным устройством, обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара, 7 - дымосос трубы предприятия, 8 - дымовая труба

Технологический процесс проводится по следующему регламенту.

Дымовые газы из энергетического котла (1) дымососом (2) направляются в рекуперативный аппарат воздушного охлаждения (3). Охлажденные дымовые газы до температуры менее 61°С (температура вспышки легких углеводородов) компрессором (4) газы направляются в газгольдер (5). Суммарный объем газов в газгольтере должен превышать амплитуды изменения объема нефтепродуктов в резервуаре (6) при технологических операциях отпуска целевого продукта. Дымовые газы направляются в резервуар через газораспределительное устройство, обеспечивающее равномерное движение струй газа под поверхностью крыши резервуара, что обеспечивает его минимальное смешение с парами углеводородов над поверхностью нефтепродуктов. Часть газов дымососом (7) через трубу (8) выбрасывается в атмосферу. Воздух, подаваемый в энергетический котел, предварительно прогревается в рекуперативном аппарате воздушного охлаждения (3).

Снижение температуры дымовых газов до 61°С перед дальнейшей их подачей в резервуар с нефтепродуктами является дополнительным фактором, обеспечивающим его взрывопожаробезопасность. Рекуперация тепла отходящих дымовых газов с применением аппаратов воздушного охлаждения, например, типа Rekuluvo, имеет большое значение в технологических процессах, поскольку тепло, возвращенное в котел в виде подогретого дутьевого воздуха, позволяет сократить потребление топливного природного газа в котле до 30%.

Литература.

1. Патент РФ 2115608 Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров и гелеобразующая композиция для его осуществления.

2. Патент РФ 2114052 Система возврата паров в установке заправки горючим.

3. Патент РФ №2101055 Способ предупреждения пожаров и экологической защиты резервуаров с нефтепродуктами.

4. Козлов В,С. Разработка условий безопасной транспортировки бензинов в нефтеналивных судах с применением инертных газов: автореферат дисс. канд. тех. наук. Куйбышев, 1957. 36 с.