RU2831629C1

RU2831629C1 - Device for cleaning reservoir containing natural gas odorant, as well as its derivatives

Info

Publication number: RU2831629C1
Application number: RU2024102091A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Лещенко; Любовь Дмитриевна Лещенко; Владимир Александрович Тыщенко; Николай Михайлович Максимов
Filing date: 2023-09-05
Publication date: 2024-12-11

Abstract

FIELD: various technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to devices for decontamination and cleaning of reservoirs containing natural gas odorant. Proposed device comprises combustion chamber, compressor, gas burners, air nozzle, flame arrester, catalytic reactor, sulphur trap and stack.

EFFECT: providing neutralization and deodorization of metal reservoirs for a finite time.

1 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к устройствам для обезвреживания и очистки резервуаров, преимущественно, содержащих одорант природного газа, а также его производные, и может быть использовано в газовой, нефтехимической и смежных с ними отраслях промышленности. Уровень техникиThe invention relates to devices for neutralizing and cleaning reservoirs, primarily containing natural gas odorant, as well as its derivatives, and can be used in the gas, petrochemical and related industries.

Известно устройство для очистки резервуара, состоящее из управляемых компьютером и соединенных трубопроводами емкости хранения технологического раствора, напорного насоса, узла ввода эжекторного типа, обрабатываемого резервуара, сепаратора, реактора, озонодеструктора, компрессора, концентратора кислорода, генератора озона, в котором очистку резервуара осуществляют озоном в водном растворе (патент РФ №176689 от 10.01.2017 г., МПК В08В 9/08).A device for cleaning a tank is known, consisting of a computer-controlled and pipeline-connected storage tank for a process solution, a pressure pump, an ejector-type input unit, a tank to be treated, a separator, a reactor, an ozone destructor, a compressor, an oxygen concentrator, an ozone generator, in which the tank is cleaned with ozone in an aqueous solution (RU Patent No. 176689 of 10.01.2017, IPC B08B 9/08).

К недостаткам известного устройства можно отнести то, что используется значительное количество технологического раствора, при этом с использованием известного устройства нельзя обезвреживать резервуары, содержащие значительные количества остатка одоранта.The disadvantages of the known device include the fact that a significant amount of process solution is used, and the known device cannot be used to neutralize tanks containing significant amounts of odorant residue.

Наиболее близким к заявленному устройству по совокупности признаков является мобильная установка для промывки емкостей, состоящая из расходной емкости с раствором, циркуляционного насоса и шламоуловителя, при помощи которой промывают емкости хранения одоранта (Посмак М.А., Крюков А.В., Алиев Т.Т., Янчук В.М., Галкин С.С. Реализация на объектах эксплуатации технологии очистки емкостей для хранения одоранта // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. №2. С. 34-36).The closest to the declared device in terms of its features is a mobile unit for washing tanks, consisting of a supply tank with a solution, a circulation pump and a sludge trap, with the help of which the odorant storage tanks are washed (Posmak M.A., Kryukov A.V., Aliev T.T., Yanchuk V.M., Galkin S.S. Implementation of the technology for cleaning odorant storage tanks at operating facilities // Territory "NEFTEGAZ". 2016. No. 2. Pp. 34-36).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании указанного устройства, относится то, что не достигают полной дезодорации емкости и раствора, а только снижают уровень содержания меркаптанов до уровня отсутствия ярко выраженного запаха одоранта, не препятствуют попаданию в атмосферу токсичных паров одоранта, при этом используют несколько тонн технологического раствора в процессе работы, а работы по сливу токсичного раствора из емкости выполняют вручную.The reasons that prevent the achievement of the technical result specified below when using the specified device include the fact that complete deodorization of the container and solution is not achieved, but only the level of mercaptan content is reduced to the level of absence of a pronounced smell of the odorant, toxic vapors of the odorant are not prevented from entering the atmosphere, while several tons of process solution are used during the work, and the work on draining the toxic solution from the container is performed manually.

Кроме того, осуществляют окончательную утилизацию отработанного раствора на удаленной стационарной установке термического обезвреживания путем сжигания, применяя сложную реагентную систему очистки дымовых газов, а транспортировку раствора к объекту утилизации осуществляют в специальном транспортном средстве - бензовозе, что говорит о токсичности и пожаровзрывоопасности отработанного раствора, то есть об отсутствии результата обезвреживания.In addition, the final disposal of the spent solution is carried out at a remote stationary thermal disposal unit by incineration, using a complex reagent system for cleaning flue gases, and the transportation of the solution to the disposal site is carried out in a special vehicle - a fuel tanker, which indicates the toxicity and fire and explosion hazard of the spent solution, that is, the lack of a neutralization result.

Проблема при очистке, обезвреживании и дезодорации резервуаров хранения одоранта заключается в том, что возникла необходимость сокращения времени полного обезвреживания и дезодорации емкостей, содержащих значительное количество одоранта.The problem with cleaning, neutralizing and deodorizing odorant storage tanks is that there is a need to reduce the time for complete neutralization and deodorization of containers containing a significant amount of odorant.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технический результат - снижение класса опасности веществ, получаемых в процессе утилизации, со второго до четвертого; сокращение времени полного и необратимого обезвреживания и дезодорации емкостей.The technical result is a reduction in the hazard class of substances obtained during the disposal process from the second to the fourth; a reduction in the time of complete and irreversible neutralization and deodorization of containers.

Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для очистки резервуара включает герметичную камеру сгорания, газовые горелки, трубопроводы горючего газа и воздуха, соединенные с компрессором и воздушной форсункой для подачи воздуха внутрь герметичной камеры сгорания, огнепреградитель, выход которого соединен с каталитическим реактором, серопровод и серозатвор, трубопровод дымовых газов для подачи в дымовую трубу на рассеивание.The claimed technical result is achieved in that the device for cleaning the tank includes a sealed combustion chamber, gas burners, combustible gas and air pipelines connected to a compressor and an air nozzle for supplying air into the sealed combustion chamber, a flame arrester, the outlet of which is connected to a catalytic reactor, a sulfur pipeline and a sulfur trap, a flue gas pipeline for supplying into a smoke stack for dispersion.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Схема изобретения изображена на чертеже, где 1 - герметичная камера сгорания, 2 - газовые горелки, 3 - трубопровод горючего газа, 4 - трубопровод воздуха, 5 - компрессор, 6 - воздушная форсунка, 7 - огнепреградитель, 8 - каталитический реактор, 9 - серопровод, 10 - серозатвор, 11 - трубопровод дымовых газов, 12 - дымовая труба, 13 - обезвреживаемый резервуар.The diagram of the invention is shown in the drawing, where 1 is a sealed combustion chamber, 2 are gas burners, 3 is a combustible gas pipeline, 4 is an air pipeline, 5 is a compressor, 6 is an air nozzle, 7 is a flame arrester, 8 is a catalytic reactor, 9 is a sulfur pipeline, 10 is a sulfur trap, 11 is a flue gas pipeline, 12 is a smoke stack, 13 is a neutralized reservoir.

Устройство предназначено для очистки (обезвреживания) металлических резервуаров от значительных количеств токсичных и дурнопахнущих веществ в чистом или разбавленном виде, таких как одорант природного газа - смесь природных меркаптанов, прочих газообразных и жидких серосодержащих органических соединений, растворенного сероводорода. Устройство является мобильным, быстро разворачиваемым и может быть перевезено на любое расстояние автомобильным транспортом по дорогам общего назначения, железнодорожным или водным транспортом.The device is designed to clean (neutralize) metal tanks from significant quantities of toxic and foul-smelling substances in pure or diluted form, such as natural gas odorant - a mixture of natural mercaptans, other gaseous and liquid sulfur-containing organic compounds, dissolved hydrogen sulfide. The device is mobile, quickly deployable and can be transported over any distance by road, rail or water.

Устройство для очистки резервуаров хранения одоранта состоит из герметичной камеры сгорания, газовых горелок, форсунки подачи воздуха, огнепреградителя, каталитического реактора, серозатвора, компрессора и дымовой трубы.The device for cleaning odorant storage tanks consists of a sealed combustion chamber, gas burners, an air supply nozzle, a flame arrester, a catalytic reactor, a sulfur trap, a compressor and a smoke stack.

Герметичная камера сгорания 1 содержит газовые горелки 2, имеющие трубопровод горючего газа 3 и трубопровод воздуха 4, соединенный с компрессором 5, и воздушной форсункой 6 для подачи воздуха внутрь герметичной камеры сгорания 1. Неотъемлемым элементом герметичной камеры сгорания 1 является огнепреградитель 7, выход которого соединен с каталитическим реактором 8 любым способом, обеспечивающим герметичность. Выход жидкой серы из каталитического реактора 8 осуществляется через серопровод 9 в серозатвор 10, а выход газов осуществляется через трубопровод 11 в дымовую трубу 12.The sealed combustion chamber 1 contains gas burners 2 having a combustible gas pipeline 3 and an air pipeline 4 connected to a compressor 5, and an air nozzle 6 for supplying air into the sealed combustion chamber 1. An integral element of the sealed combustion chamber 1 is a flame arrester 7, the outlet of which is connected to the catalytic reactor 8 in any way that ensures tightness. The outlet of liquid sulfur from the catalytic reactor 8 is carried out through the sulfur pipeline 9 into the sulfur trap 10, and the outlet of gases is carried out through the pipeline 11 into the smoke stack 12.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Работу устройства осуществляют следующим образом.The device operates as follows.

Закрепляют обезвреживаемый резервуар 13 внутри герметичной камеры сгорания 1 и герметизируют ее. Подают в газовые горелки 2 горючий газ по трубопроводу 3 и воздух по трубопроводу 4, зажигают пламя и греют внутреннее пространство герметичной камеры сгорания 1 до температуры начала интенсивного кипения одоранта. Затем подают воздух по трубопроводу 4 от компрессора 5 через воздушную форсунку 6 и направляют поток через огнепреградитель 7 в каталитический реактор 8. Каталитический реактор 8 предварительно разогревают до 220-600°С. Каталитический реактор 8 наполнен нейтральной насадкой и бокситным, рутиловым или цеолитным катализатором. В реакторе происходит образование сероводорода и сернистого ангидрида, которые взаимодействуют и образуют элементную серу, поступающую в серопровод 9 (процесс Клауса), и отбираемую через серозатвор 10. Дымовые газы по трубопроводу 11 с минимальным содержанием сернистого ангидрида поступают на рассеивание в дымовую трубу 12.The tank 13 to be rendered harmless is fixed inside the hermetically sealed combustion chamber 1 and sealed. Combustible gas is supplied to the gas burners 2 via pipeline 3 and air via pipeline 4, the flame is ignited and the internal space of the hermetically sealed combustion chamber 1 is heated to the temperature of the beginning of intensive boiling of the odorant. Then air is supplied via pipeline 4 from compressor 5 through air nozzle 6 and the flow is directed through flame arrester 7 into catalytic reactor 8. Catalytic reactor 8 is preheated to 220-600°C. Catalytic reactor 8 is filled with neutral packing and bauxite, rutile or zeolite catalyst. In the reactor, hydrogen sulfide and sulfur dioxide are formed, which interact and form elemental sulfur, which enters the sulfur pipeline 9 (Claus process) and is removed through the sulfur trap 10. Flue gases through the pipeline 11 with a minimum content of sulfur dioxide are fed for dispersion into the smoke stack 12.

Окончание процесса обезвреживания определяют:The end of the neutralization process is determined by:

- экспериментально по отсутствию в пробе токсичного или дурнопахнущего вещества любым пригодным аналитическим методом, в том числе, органолептически;- experimentally for the absence of a toxic or foul-smelling substance in the sample by any suitable analytical method, including organoleptically;

- визуально, путем наблюдения цвета свечения, испускаемого раскаленным металлом резервуара в камере сгорания.- visually, by observing the color of the glow emitted by the hot metal of the tank in the combustion chamber.

Пример реализации работы устройства.An example of the device's operation.

Резервуар хранения одоранта объемом 80 литров, содержащий около 20 литров остатка одоранта с пирофорными отложениями, поместили в камеру сгорания пилотной установки объемом 456 литров, загерметизировали и начали нагрев газовой горелкой. По достижении температуры в камере сгорания в 55°С, начинают поддув воздуха, направив поток газов в предварительно разогретый до 280°С каталитический реактор. В течение 1 часа температуру в камере сгорания повысили до 450°С и прекратили нагрев, продолжая подавать воздух. Через 2 часа камера остывает до 50°С и резервуар извлекают, при этом отсутствовал запах одоранта или его производных, а также отсутствовали пирофорные свойства донного осадка. Получено 4.5 кг серы элементной, что составляет около 85% выхода от теоретического.An 80-liter odorant storage tank containing about 20 liters of odorant residue with pyrophoric deposits was placed in a 456-liter pilot plant combustion chamber, sealed, and heated with a gas burner. When the combustion chamber temperature reached 55°C, air was blown in, directing the gas flow into a catalytic reactor preheated to 280°C. Within 1 hour, the combustion chamber temperature was increased to 450°C and heating was stopped, while air was continued to be supplied. After 2 hours, the chamber cooled to 50°C and the tank was removed; there was no smell of the odorant or its derivatives, and the bottom sediment had no pyrophoric properties. 4.5 kg of elemental sulfur were obtained, which is about 85% of the theoretical yield.

Время на обезвреживание резервуара определяется соотношением производительности каталитического реактора и количеством остатка одоранта. В то время как в прототипе (аналоге) есть объективные ограничения, связанные с низкой растворимостью одоранта в моющем (технологическом) растворе. Таким образом, варьированием соотношения «производительность реактора / количество одоранта» можно сократить время обезвреживания и очистки резервуара до минимального значенияThe time for tank decontamination is determined by the ratio of the catalytic reactor performance and the amount of odorant residue. While the prototype (analogue) has objective limitations associated with the low solubility of the odorant in the cleaning (technological) solution. Thus, by varying the ratio "reactor performance / amount of odorant" it is possible to reduce the time of tank decontamination and cleaning to a minimum value.

В результате такого обезвреживания класс опасности отхода -резервуара хранения одоранта - понижают со второго до четвертого, при этом снимают необходимость в утилизации отработанного технологического раствора, что повышает экологическую безопасность предлагаемого устройства.As a result of such neutralization, the hazard class of the waste - the odorant storage tank - is reduced from the second to the fourth, while the need for disposal of the spent process solution is eliminated, which increases the environmental safety of the proposed device.

Предложенное техническое устройство позволяет в течение минимального конечного времени производить исчерпывающее и необратимое обезвреживание и дезодорацию металлических резервуаров, содержащих значительные количества одоранта.The proposed technical device allows for the exhaustive and irreversible neutralization and deodorization of metal tanks containing significant quantities of odorant within a minimum finite time.

Claims

A device for cleaning a reservoir containing a natural gas odorant and its derivatives, comprising a sealed combustion chamber, gas burners, combustible gas and air pipelines connected to a compressor and an air nozzle for feeding air into the sealed combustion chamber, a flame arrester whose outlet is connected to a catalytic reactor, a sulfur pipeline and a sulfur trap, a flue gas pipeline for feeding into a smoke stack for dispersion.