RU2843257C1

RU2843257C1 - Method for reducing contaminating effect of oil product vapours released from railway tank cars when they are emptied by return method

Info

Publication number: RU2843257C1
Application number: RU2024113647A
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Кузьмин; Андрей Николаевич Луценко
Filing date: 2024-05-20
Publication date: 2025-07-09

Abstract

FIELD: transporting; storing.

SUBSTANCE: invention relates to the field of draining and filling operations from railway cisterns at oil and oil products storage and processing facilities. Method for reducing the contaminating effect of oil product vapours released from railway tank cars during their draining operations by the return method, consists in supply of oil product vapours accumulated in gas space of receiving reservoir into gas space of tank car boiler, emptied into this reservoir, and consisting of manually installed by personnel sealing cistern hatch cover with branch pipe connected by means of flexible hose with pipelines (steam lines), each of which connects drain railway trestle with appropriate reservoir group and is equipped with shutoff valves. Wherein replacement of cistern gas space with vapours from the reservoir is performed due to draft created by negative pressure generated by emptying the cistern and by displacement of vapour phase from receiving reservoir in filling.

EFFECT: reduction of the polluting effect of oil product vapours on the environment, which is exerted during draining operations from railway tank cars.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сливных операций, осуществляемых из железнодорожных цистерн на объектах приема, хранения и переработки нефти и нефтепродуктов.The invention relates to the field of draining operations carried out from railway tanks at facilities for receiving, storing and processing oil and oil products.

Известен существующий способ нижнего слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, осуществляемый при открытых крышках их люков в соответствии с требованиями, установленными приказом Министерства транспорта РФ от 29 июля 2019 г. №245 «Об утверждении Правил перевозок железнодорожным транспортом грузов наливом в вагонах-цистернах и вагонах бункерного типа для перевозки нефтебитума».There is an existing method for the bottom discharge of petroleum products from railway tank cars, carried out with their hatch covers open in accordance with the requirements established by the order of the Ministry of Transport of the Russian Federation dated July 29, 2019 No. 245 "On approval of the Rules for the transportation of bulk cargo by rail in tank cars and bunker cars for the transportation of petroleum bitumen."

Недостатком данного способа является поступление воздуха вовнутрь котла цистерны с нефтепродуктом при ее опорожнении, который вытесняет собой пары сливаемого нефтепродукта в атмосферу, что приводит к загрязняющему воздействию, оказываемую на состояние окружающей среды, а также создает угрозу промышленной и пожарной безопасности.The disadvantage of this method is the flow of air into the tank boiler with oil product during its emptying, which displaces the vapors of the drained oil product into the atmosphere, which leads to a polluting effect on the environment, and also creates a threat to industrial and fire safety.

Известна установка улавливания и рекуперации углеводородных паров (Патент №2645540 С1 Российская Федерация, МПК B01D 53/14. Установка улавливания и рекуперации углеводородных паров: №2017102268: заявл. 24.01.2017; опубл. 21.02.2018 / Р.Д. Икрамов, Н.Н. Гафаров, Р.Д. Икрамов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "ЭкоПромСервис"), содержащая резервуар с приемным трубопроводом, холодильный блок, абсорберы первой и второй ступени абсорбции с орошающими трубопроводами, соединяющими верхние части абсорберов с соответствующими патрубками из холодильного блока, приемный газопровод с газодувкой, соединяющий паровую зону резервуара с нижней частью абсорбера первой ступени, насос, подающий абсорбент в холодильный блок, а также выходной адсорбер.A hydrocarbon vapor recovery and recuperation unit is known (Patent No. 2645540 C1 Russian Federation, IPC B01D 53/14. Hydrocarbon vapor recovery and recuperation unit: No. 2017102268: declared 24.01.2017; published 21.02.2018 / R.D. Ikramov, N.N. Gafarov, R.D. Ikramov; applicant Limited Liability Company "Scientific and Production Company "EcoPromService"), comprising a tank with a receiving pipeline, a refrigeration unit, first and second stage absorption absorbers with spray pipelines connecting the upper parts of the absorbers with the corresponding nozzles from the refrigeration unit, a receiving gas pipeline with a gas blower connecting the vapor zone of the tank with the lower part of the first stage absorber, a pump, feeding absorbent to the refrigeration unit, as well as an outlet adsorber.

Установка работает следующим образом: газовоздушная смесь (далее - ГВС) из резервуара, вытесняемая в процессе его наполнения, поступает по приемному газопроводу в нижнюю часть корпуса адсорбера через дополнительный теплообменник, предварительно охлаждаясь при этом, с помощью холодильного блока. Содержащиеся в ГВС пары отделяются в виде конденсата и удаляются из нижней части теплообменника по отводящему патрубку переходя в верхнюю часть абсорбера, где ГВС в режиме противопотока смешивается с охлажденными абсорбентом, в качестве которого используется нефтепродукт (ДТ, керосин, бензина и т.п.), после чего абсорбент с поглощенными углеводородами, скопившийся из нижней части корпуса абсорбера поступает в емкость охлажденного абсорбента, из которой по мере накопления производят откачивание по возвратному трубопроводу в резервуар хранения нефтепродуктов.The unit operates as follows: the gas-air mixture (hereinafter referred to as GHW) from the tank, displaced during its filling, enters the lower part of the adsorber body via the receiving gas pipeline through an additional heat exchanger, pre-cooled by the refrigeration unit. The vapors contained in the GHW are separated as condensate and removed from the lower part of the heat exchanger via the outlet pipe passing to the upper part of the absorber, where the GHW is mixed in counterflow mode with the cooled absorbent, which is an oil product (diesel fuel, kerosene, gasoline, etc.), after which the absorbent with absorbed hydrocarbons accumulated from the lower part of the absorber body enters the cooled absorbent tank, from which, as it accumulates, it is pumped out via the return pipeline into the oil product storage tank.

Недостатком предлагаемой установки является многочисленность конструктивных элементов, используемых в рамках технологического процесса, а также значительные затраты на хладагент, применяемый в холодильной машине, поглотители, применяемые в адсорберах, а также электроэнергию, потребляемую вакуумными нагнетателями и центробежными насосами.The disadvantage of the proposed installation is the large number of structural elements used within the technological process, as well as significant costs for the refrigerant used in the refrigeration machine, absorbers used in adsorbers, and electricity consumed by vacuum blowers and centrifugal pumps.

Известна также установка рекуперации паров нефтепродуктов компании АО «Промприбор» (режим доступа: https://www.zhdestakadi.ru/produktsiya/vspomogatelnoe_oborudovanie/15_ustanovki_ rekuperatsii_parov/376_ustanovki_rekuperatsii-parov-urp), состоящей из насосных станций подачи и возврата абсорбента «Каскад», двух адсорберов с адсорбентом (активированным углем), абсорбера, трубопроводной обвязки, контрольно-измерительных устройств, системы автоматизации и запорно-регулирующей арматуры.Also known is the installation for recovery of petroleum vapors from the company JSC Prompribor (access mode: https://www.zhdestakadi.ru/produktsiya/vspomogatelnoe_oborudovanie/15_ustanovki_ rekuperatsii_parov/376_ustanovki_rekuperatsii-parov-urp), consisting of pumping stations for supplying and returning the absorbent "Cascade", two adsorbers with an adsorbent (activated carbon), an absorber, piping, control and measuring devices, an automation system and shut-off and control valves.

Установка работает следующим образом: паровоздушная смесь, выделяемая при наливных операциях, осуществляемых в железнодорожные, а также автоцистерны и резервуары при помощи принудительного вентилятора высокого давления поступает по трубопроводу через огнепреградительный клапан на прием двух адсорберов, наполненных активированным углем и работающих попеременно в режиме адсорбции (поглощения паров) и регенерации (выкачивания паровой фазы из адсорбента). Во время адсорбции, поступающая смесь углеводородов движется вверх через адсорбер, который поглощая пары, образуя на выходе воздушную смесь, содержащую минимальное количество углеводородов. Во время регенерации, адсорбированные пары, содержащиеся в активированном угле, удаляются при помощи сухого вакуумного насоса, подаваемого пары в колонну абсорбера. При поступлении паров в абсорбер, в верхней его части образуется противопоток сорбента, создаваемый насосной станцией его подачи. Пары углеводородов, контактируя с сорбентом конденсируется, образуя тем самым насыщенный сорбент, откачиваемый насосной станцией возврата в резервуарный парк.The plant operates as follows: the air-vapor mixture released during loading operations carried out in railway tanks, tank trucks and reservoirs is fed by a high-pressure forced fan through a pipeline through a flame arrester valve to the intake of two adsorbers filled with activated carbon and operating alternately in the adsorption (vapor absorption) and regeneration (pumping out the vapor phase from the adsorbent) modes. During adsorption, the incoming hydrocarbon mixture moves upward through the adsorber, which absorbs vapors, forming an air mixture containing a minimum amount of hydrocarbons at the outlet. During regeneration, the adsorbed vapors contained in the activated carbon are removed using a dry vacuum pump that feeds the vapors into the absorber column. When the vapors enter the absorber, a counter-current of sorbent is formed in its upper part, created by the pumping station feeding it. Hydrocarbon vapors, when in contact with the sorbent, condense, thereby forming a saturated sorbent, which is pumped out by the return pumping station to the tank farm.

Недостатком предлагаемого решения, как и в предыдущем случае, является многочисленность конструктивных элементов и сложность исполнения данной установки, выраженная в функционировании специальной системы автоматизации, осуществляющей взаимодействие всех исполнительно-контрольных устройств и регулирующей технологический процесс установки.The disadvantage of the proposed solution, as in the previous case, is the large number of structural elements and the complexity of the implementation of this installation, expressed in the functioning of a special automation system that implements the interaction of all executive and control devices and regulates the technological process of the installation.

Вместе с тем, применение данной установки целесообразно исключительно в рамках работы крупных нефтебаз, осуществляющих одновременную перевалку между железнодорожным, автомобильным и морским транспортом.At the same time, the use of this installation is advisable only within the framework of the work of large oil depots that carry out simultaneous transshipment between rail, road and sea transport.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа является способ улавливания легких фракций бензина типа, описанный в работе Коршака, А.А «Улавливание паров бензина при его приеме в резервуары автозаправочной станции» / А. Коршак, А. Кулагин // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2003. - №1. - С.12.The closest solution, chosen as a prototype, is the method of capturing light fractions of gasoline of the type described in the work of Korshak, A.A. “Catching gasoline vapors when it is received in the tanks of a filling station” / A. Korshak, A. Kulagin // Electronic scientific journal Oil and Gas Business. - 2003. - No. 1. - P. 12.

Работа способа заключается в следующем: пары углеводородов из товарного резервуара с бензином через соединяющий трубопровод, оснащенный обратным клапаном и огневым предохранителем, поступают в резервуар с дизельным топливом, вытесняя тем самым его пары. В виду низкой испаряемости и концентрации паров дизельного топлива, выбросы в атмосферу значительно сокращаются.The method works as follows: hydrocarbon vapors from a commercial tank with gasoline through a connecting pipeline equipped with a check valve and a flame arrester enter a tank with diesel fuel, thereby displacing its vapors. Due to the low evaporation and concentration of diesel fuel vapors, emissions into the atmosphere are significantly reduced.

Недостатком данной способа является присутствие фактора выделения паров дизельного топлива в атмосферу за счет их вытеснения парами бензина, интенсификация испарений в случаях полного наполнения резервуара с дизельным топливом и отсутствием свободного газового пространства, а также необходимость дальнейшей утилизации нефтепродукта из дизельной емкости, в связи со смешением углеводородных фракций и дальнейшей непригодности смеси.The disadvantage of this method is the presence of the factor of diesel fuel vapor emission into the atmosphere due to their displacement by gasoline vapor, the intensification of evaporation in cases of complete filling of the tank with diesel fuel and the absence of free gas space, as well as the need for further disposal of the oil product from the diesel tank, due to the mixing of hydrocarbon fractions and the subsequent unsuitability of the mixture.

Стоит отметить, что основной объем исследований вопроса рекуперации паров нефтепродуктов направлен на возобновление углеводородных фракций, утерянных при осуществлении операций налива в транспортные средства (ж.д. цистерны, автоцистерны и т.д.), либо при приеме в резервуары.It is worth noting that the main volume of research on the issue of recovery of petroleum product vapors is aimed at restoring hydrocarbon fractions lost during loading operations into vehicles (railway tanks, tank trucks, etc.) or when receiving into reservoirs.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение уровня промышленной безопасности за счет снижения выбросов паров нефтепродуктов в атмосферу, а также сокращение загрязняющего воздействия испарений нефтепродуктов на состояние окружающей среды, оказываемое при проведении сливных операций из железнодорожных цистерн.The technical problem that the claimed invention is aimed at solving is to increase the level of industrial safety by reducing emissions of petroleum product vapors into the atmosphere, as well as reducing the polluting impact of petroleum product vapors on the environment during draining operations from railway tanks.

Поставленная задача решается тем, что способ снижения загрязняющего воздействия паров нефтепродуктов, выделяемых из железнодорожных цистерн при проведении операций по их сливу методом возврата, заключается в поступлении паров нефтепродукта, накопленного в газовом пространстве приемного резервуара, в газовое пространство котла вагона-цистерны, опорожняемого в этот резервуар и состоящий из устанавливаемой персоналом вручную герметизирующей крышки люка цистерны с патрубком, соединяемой при помощи гибкого шланга с трубопроводными обвязками (паропроводами), каждая из которых связывает сливную железнодорожную эстакаду с соответствующей резервуарной группой и оборудована запорной арматурой. При этом замещение газового пространства цистерны парами из резервуара происходит за счет тяги, создаваемой разряжением, образуемым в результате опорожнения цистерны, а также вытеснением паровой фазы из приемного резервуара при его наполнении.The stated problem is solved by the fact that the method for reducing the polluting effect of petroleum product vapors released from railway tank cars during operations for their discharge by the return method consists in the entry of petroleum product vapors accumulated in the gas space of the receiving tank into the gas space of the tank car boiler emptied into this tank and consisting of a sealing cover of the tank hatch manually installed by personnel with a branch pipe connected by means of a flexible hose to pipeline piping (steam lines), each of which connects the railway discharge rack with the corresponding tank group and is equipped with shut-off valves. In this case, the replacement of the gas space of the tank with vapors from the tank occurs due to the draft created by the vacuum formed as a result of emptying the tank, as well as the displacement of the vapor phase from the receiving tank during its filling.

Сущность изобретения поясняется схемой, представленной на фиг.1.The essence of the invention is explained by the diagram shown in Fig. 1.

Работа способа заключается в следующем: После постановки железнодорожного состава с нефтепродуктом на фронт слива эстакады и проведения всех подготовительных мероприятий технологический персонал эстакады вручную устанавливает на горловину люка вагона-цистерны специализированную герметизирующую крышку 1 с патрубком 2, к которому далее подключает гибкий шланг 3, соединенный через шаровой кран 4 с трубопроводной линией возврата паров 5, соответствующей резервуарной группы, смонтированной на сливной эстакаде с одной стороны и на крыше резервуара(ов) 6 с другой. Во время опорожнения цистерны с нефтепродуктом внутри котла 7 создается разряжение, образующее тягу в линии 5, в результате которой пары из газового пространства 8 резервуара 6 поступают и заполняют газовое пространство котла цистерны 9 в размере, равном объему убывающего нефтепродукта, не создавая избыточного давления. При этом часть поступающих паров поглощаются за счет контакта с жидкой фазой нефтепродукта (абсорбции), содержащегося в цистерне. После завершения слива, оператор перекрывает шаровой кран 4, снимает герметизирующий диск и запаковывает цистерну.The method operates as follows: After placing a train with petroleum product on the discharge front of the overpass and carrying out all preparatory activities, the process personnel of the overpass manually install a specialized sealing cover 1 with a branch pipe 2 on the tank car hatch neck, to which they then connect a flexible hose 3 connected via a ball valve 4 to a vapor return pipeline line 5 of the corresponding tank group mounted on the discharge overpass on one side and on the roof of the tank(s) 6 on the other. During the emptying of the tank with petroleum product, a vacuum is created inside the boiler 7, forming a draft in the line 5, as a result of which vapors from the gas space 8 of the tank 6 enter and fill the gas space of the tank boiler 9 in an amount equal to the volume of the depleted petroleum product, without creating excess pressure. In this case, part of the incoming vapors are absorbed due to contact with the liquid phase of the oil product (absorption) contained in the tank. After the drain is complete, the operator closes the ball valve 4, removes the sealing disk and packs the tank.

Таким образом минимизируется загрязняющий фактор, выраженный в выделении паров нефтепродукта в атмосферу вытесняемых воздухом, поступающих в цистерну через открытый люк на протяжении всего периода слива (около 2 часов).In this way, the polluting factor expressed in the release of petroleum product vapors into the atmosphere displaced by air entering the tank through an open hatch throughout the entire draining period (about 2 hours) is minimized.

Преимуществом заявленного способа также является отсутствие многочисленных конструктивных элементов и автоматизированных средств регулирования процесса, что значительно упрощает эксплуатацию и минимизирует риск возникновения аварийных ситуаций.Another advantage of the claimed method is the absence of numerous structural elements and automated process control means, which significantly simplifies operation and minimizes the risk of emergency situations.

Кроме того, за счет возврата части паровой фазы нефтепродукта по закрытой системе, значительно сокращаются выбросы, возникающие и из приемного резервуара при его наполнении.In addition, by returning part of the vapor phase of the petroleum product through a closed system, emissions from the receiving tank during its filling are significantly reduced.

Claims

A method for reducing the polluting impact of petroleum product vapors released from railway tank cars during operations to drain them using the return method, consisting of the entry of petroleum product vapors accumulated in the gas space of a receiving tank into the gas space of a tank car boiler emptied into this tank by means of a sealing tank hatch cover manually installed by personnel with a branch pipe connected by means of a flexible hose to piping (steam lines), each of which connects a railway drain rack with the corresponding tank group and is equipped with shut-off valves, wherein the replacement of the gas space of the tank with vapors from the tank occurs due to the draft created by the vacuum formed as a result of emptying the tank, as well as the displacement of the vapor phase from the receiving tank during its filling.