Системы улавливания и рекуперации паров бензина и нефтепродуктов на базе процесса охлаждения

Установка сконструирована на базе процесса ступенчатого охлаждения. Охлаждение происходит последовательно в три этапа. На каждом этапе происходит конденсирование уловленной части паров с последующим разделением в сепараторе уловленных углеводородов в жидком состоянии от воды, содержащейся в парах и возвращением их в линию загрузки.

Все три этапа охлаждения происходят в выпарном конденсаторе, состоящем из нескольких секций. В каждой секции расположен пластинчатый змеевик с оребренкой. В ходе процесса уловленные пары, последовательно проходя все секции, ступенчато охлаждаются, в результате чего происходит конденсирование и отвод углеводородной жидкости в сепаратор.

Уловленные пары двигаются по межтрубному пространству, проходя через ребра между труб в блоке змеевика, а хладагент проходит внутри труб.

Схема функционирующей системы улавливания паров

Постадийное описание процесса

Это стандартный одноступенчатый цикл охлаждения. Пары из нагнетания компрессора конденсируются в конденсаторе с воздушным охлаждением и уже в жидком состоянии попадают в ресивер, из которого через регулирующий клапан попадают в охлаждающий змеевик первой ступени выпарного конденсатора. Хладагент, испаряясь в охлаждающем змеевике, охлаждает смесь уловленных паров до +5°C,испарившийся в ходе процесса хладагент первой ступени в газообразном состоянии возвращаются в компрессор, а охлажденные пары поступают на вторую стадию охлаждения.

На первом этапе охлаждения конденсируется основная масса водяных паров содержащихся в воздухе и некоторое количество углеводородов.

Первый этап охлаждения «защищает» последующие более холодные этапы охлаждения от появления льда и замерзания

Пары из нагнетания компрессора проходят через теплообменник и конденсируются в конденсаторе с воздушным охлаждением. Из конденсатора уже жидкий хладагент поступает вначале в ресивер, из которого он поступает к змеевику повторного нагрева на выходе, где теплая охлаждающая жидкость, применяется для повторного нагрева холодных выходящих паров. На данном этапе жидкость охлаждается, что улучшает эффективность охлаждения второго этапа. Охлажденная жидкость через регулирующий клапан затем идет к змеевику охлаждения второго этапа. Жидкий хладагент испаряется в охлаждающем змеевике, охлаждая смесь уловленных паров до -25°C, после чего возвращается в компрессор.

На этом этапе конденсируется основная масса уловленных углеводородов и остатки водяного пара. Уловленная углеводородная жидкость отводиться в сепаратор, а хладагент в газообразном состоянии возвращается в компрессор.

Охлаждение на втором этапе

Применяется пропановый и пропиленовый хладагент.
Охлаждение от +5°C до -30°C
На этом этапе конденсируются фракции, от C4 до C6

Третий этап подобен первому. Пары хладагента из нагнетания компрессора конденсируются в конденсаторе, после чего уже в жидком состоянии через регулирующий клапан идут к змеевику третьего этапа охлаждения. Жидкий хладагент испаряется в охлаждающем змеевике, охлаждая смесь уловленного пара до -75°C, и затем уже в газообразном состоянии возвращается в компрессор.

На этом этапе происходит конденсация остатков углеводородов оставшихся не удаленными на втором этапе охлаждения.

Сконденсированная углеводородная жидкость поступает в сепаратор.

На данном этапе уловленные пары охлаждаются от -30°C до -75°C. Может дойти до -85°C
Для обеспечения данного режима охлаждения применяется другой хладагент – этилен.

Третий этап - конденсация при атмосферной температуре не возможна в связи с высоким давлением.
Охлаждение на втором этапе используется для удаления теплоты из конденсатора третьего этапа.
Теплый жидкий хладагент на втором этапе используется для повторного нагрева холодных паров на выходе.
Повторный нагрев с использованием холодного воздуха от третьего этапа увеличивает эффективность размораживания на втором этапе и экономит электроэнергию.

Воздух несет небольшое количество водяных паров.
Большая часть удаляется на первом этапе в качестве жидкости, которая удаляется через дренаж.
Водяные пары, проходящие первый этап, образуют лед на втором и третьем этапе.
Лед должен периодически удаляться, обычно один раз каждые 24 часа.

Обычно установка работает 21-22 часа в день, и затем проходит цикл размораживания в то время, пока нет загрузки пара, как например, около полуночи, когда не осуществляется налив.

Если требуется постоянная эксплуатация 24 часа, используется 2 комплекта охлаждающих змеевиков, один для охлаждения, один для размораживания.

Отходящая теплота от второго этапа системы установки охлаждения используется для нагрева жидкости для размораживания, нивелируя расходы электроэнергии для нагрева.

Время размораживания может быть запрограммировано автоматически на одно и то же время на каждый день или устанавливаться вручную, чтобы соответствовать схеме загрузки.

Во время размораживания системы охлаждения находятся в выключенном состоянии, а сохраненная теплая жидкость перекачивается из резервуара в размораживающие змеевики выпарного конденсатора, нагревая их до около +10 °C, пока весь лед не растает.

Размороженная вода стекает в сепаратор, как и вода из первой ступени охлаждения, затем, отделившись от углеводородов, скидывается в дренаж.

Жидкость для размораживания обычно метанол.

Системы улавливания и рекуперации паров, базирующиеся на процессе охлаждения, в сравнении с другими все еще применяющимися устаревшими технологиями, имеют следующие потребительские преимущества:

• Жидкость улавливается непосредственно, и ее можно точно замерить системой мониторинга. Расходомер уловленной жидкости точностью более 1% является недорогой опцией. Другие технологии не могут непосредственно замерять уловленную жидкость, и должны полагаться на теоретические расчеты, которые невозможно легко подтвердить (или опровергнуть.) С непосредственным замером в системе с замораживанием доказательство работы перед глазами оператора и может быть проконтролировано в реальном времени/в режиме он-лайн.
• Нет замены запчастей, предусмотренной графиком или инструкцией. Системы улавливания паров, базирующиеся на других технологиях, требуют регулярной замены угольных адсорбентов или мембран, которые являются токсичными, огнеопасными и вредными отходами, по истечении срока службы которых, их приходиться специальным образом утилизировать.
• Эксплуатационные расходы самые низкие в сравнении с установками на базе других технологий.

Пример: Ваша холодильная камера дома включена и работает в течение 20 лет без техобслуживания. Аналогично системам улавливания паров на базе процесса охлаждения не требуется хоть сколько-нибудь весомого технического обслуживания, оно ограничивается поверкой оборудования по графику, внешним осмотром и заменой маслофильтров 1 раз в год (100 у.е.).

Установке не требуется текущий ремонт в промежутках менее 25000 часов(в зависимости от нагрузки это от 3 до 10 лет).

При нормальной эксплуатации замена масла не требуется на протяжении всего срока службы.

• Безопасность процесса. Нет электрических и механических компонентов в канале паров. В отличие от других технологий, в системах не применяются вентиляторы и воздуходувки для транспортировки паров, так как движение паров в системе происходит естественным образом «самотеком», благодаря этому в канале движения взрывопожароопасных паров нефтепродуктов отсутствуют вращающиеся и подвижные детали, способные выйдя из строя вызвать искру и спровоцировать взрыв или пожар. Технология и конструкция системы исключает саму потенциальную возможность возникновения взрывопожароопасной ситуации.
• Минимальные затраты на монтаж и ввод в эксплуатацию. Установка поставляется в виде двух блоков, смонтированных на салазках, с проведенными заводскими испытаниями. Требуется только небольшая сборка на месте.
• Системы полностью автономны. Нет необходимости в подсоединении к внешнему источнику поглощающей жидкости и со связанной с ним стоимостью насосной эксплуатации.
• Очень низкое энергопотребление - 0.15 кВт/ч на м³ обработанных паров при макс. летних расчетных условиях. Средняя мощность в год будет 0.10 - 0.12 кВт/ч на м³ обработанных паров.