Применение конструкции для улавливания паров углеводородов с использованием олеофильных губок в качестве сорбента

Одним из негативных качеств нефти и нефтепродуктов, является их способность к испарению. Так как большая часть потерь ценного сырья приходится на потери от «дыханий» резервуара, необходимо уделять пристальное внимание на процесс хранения, конструкцию и оборудование резервуаров для углеводородов. Одним из методов сокращения потерь от испарения является угольно-вакуумная сорбция. Метод адсорбции основан на извлечении компонентов отходящего газа за счет их поглощения пористыми адсорбентами. Наиболее часто используемыми адсорбентами являются активированные угли, силикагели, иониты и цеолиты. Однако метод имеет существенный недостаток – потребность многократной регенерации или частичной замены сорбента, что ведет к усложнению технологической схемы, увеличению капитальных вложений и затрат на эксплуатацию.

В последние годы наблюдается тенденция разработки новых сорбентов, представляющих собой губчатые материалы для очистки разливов нефти благодаря хорошим способностям к сорбции и высокой селективности. Актуально изготовление олеофильных супергидрофобных губок с повышенной механической прочностью и высоким показателем рециркулируемости. В данной статье рассматривается альтернативный способ их применения, а именно в качестве сорбентов для сокращения потерь от испарений в резервуарах. Главным преимуществом рассматриваемых губок – простота регенерации, путем обычного их сжатия. В статье предложена новая конструкция, разработанная специально под такие виды сорбентов, и позволяющая если не устранить, то как минимум уменьшить себестоимость сорбционных методов рекуперации паров углеводородов. Так же рассматривается возможность сохранения качества сырья, за счет сокращения попадания пыли, механических примесей и влаги при обратном вдохе резервуара.

В качестве сорбента рассматривается сверхгидрофобная губка [1], полученная путем нанесения покрытия и термообработки товарной меламиноформальдегидной губки с полидиметилсилоксановыми смесями. В ходе изучения полученной губки была определена поглощающая способность губки – до 163 г/г. Меламиновая губка имеет пористую, объёмную структуру с размерами пор в диапазоне 100-150 мкм. Авторы отмечают, что в процессе нанесения PDMS-SP-покрытия пористая структура губки не разрушается, однако трехмерный скелет губки становится более шероховатым. Полученная губка показывала высокий показатель рециркулируемости после 1000 циклов.

Для сокращения испарения паров углеводородов на основе применения губки предлагается новая конструкция (рисунок 1), которая устанавливается на патрубок на кровле резервуара взамен дыхательного клапана.

Принцип действия установки прост. При нарастании избыточного давления в газовом пространстве резервуара, поток паровоздушной смеси, проходя через сорбент 1 направляется в атмосферу. При насыщении пор сорбента углеводородами, происходит повышение перепада давления до и после сорбента, что приводит к повышению избыточного давления и сжимает сорбент клапаном 4. При смещении клапана появляется зазор в фиксаторе 3 пропускающий часть углеводородов напрямую в атмосферу, тем самым производя десорбцию сорбента. После уменьшения давления, клапан 4 принимает исходное положение за счет силы притяжения.

1 – сорбент; 2 –патрубок; 3 – фиксатор сорбента; 4 – клапан избыточного давления; 5 – корпус устройства; 6 – патрубок вакуумметрического давления; 7 – клапан вакуумметрического давления; 8 – воздушный фильтр; 9 – патрубок резервуара; 10 – кровля резервуара; 11 – седло сорбента.

Рис. 1. Схема конструкции

На случай возникновения вакуумметрического давления имеются два патрубка 6, срабатывающих при различных показаниях вакуумметрического давления. Патрубок 6, воспринимая давление с атмосферы смещает клапан 7 и направляет поток воздуха в полость резервуара, отличие патрубков заключается в наличии воздушного фильтра 8. В качестве фильтра предполагается ретикулированный пенополиуретан [2], задерживающий пыль и различные механические примеси от попадания в нефть или нефтепродукт. Если фильтр будет гидрофобным, то это так же позволит сократить количество воды, попадающей в резервуар. Это необходимо для предотвращения ухудшения качества сырья. Фильтр выполняется в съемном исполнении для возможности замены эксплуатирующим персоналом. При повышении перепада давления на фильтре 8, в работу вступает второй патрубок 6, работающий при большем давлении вакуума.

Сорбент находится в «кассете», это необходимо для упрощения замены губки в случае износа. Для замены кассеты предполагается возможность перекрытия связи газового пространства резервуара и атмосферы. После перекрытия необходимо открыть корпус 5 (рисунок 2) и поднять фиксатор 3. Для корректной установки сорбента имеется специально седло 11.

Рис. 2. Открытый корпус