Транспортировка нефти на нефтеперерабатывающие заводы и полученных продуктов к потребителю связана со значительными их потерями
 Скачать 0.53 Mb.
|
 ,где рг – давление в газовом пространстве резервуара:   26) Продолжительность выдоха:  27) Максимальная концентрация:  где  ; 28) Максимальное парциальное давление в газовом пространстве резервуара:  29) Объём газового пространства резервуара:  30) Вытесняемый объём паровоздушной смеси:  31) Среднее массовое содержание паров нефти в паровоздушной смеси, вытесняемой из резервуара:  32) Потери нефти при «малом дыхании» резервуара с установленными дыхательными клапанами:  33) Потери нефти от «малых дыханий» за месяц  ,  .Потери бензина от «малых дыханий» для других месяцев определяем в соответствии с вышеприведенной методике. Результаты расчетов приведены в таблице Таблица 1 – Потери бензина от «малых дыханий»
Годовые потери бензина от «малых дыханий», кг, определяются по формуле: G М. Д. Г. =  = 13139,90 кг.3.2 Расчет потерь нефти от “больших дыханий” Используя данные п.1.1 определим потери от испарения при «большом дыхании», если закачка в резервуар осуществляется в течение 8ч от высоты взлива 6,57м до 7,07м. Закачке предшествовала откачка нефти в тот же день с уровня 6,84м до 6,57м в течение 8 часов. Резервуар оснащен 2 дыхательными клапанами КДС-3000. 1) Плотность паров нефти:  где рГ – абсолютное давление в газовом пространстве резервуара до закачки: рГ=101325 Па; М – молярная масса паров нефти М=73,6 кг/моль; Т – температура в газовом пространстве резервуара Т=Тп.ср=293,2 К.  - универсальная газовая постоянная =8314,3 Дж/(моль  К) 2) Суммарное время простоя и заполнения резервуара  где τпр – время простоя резервуара (в данном случае заполнение резервуара началось сразу после откачки нефти) τпр=0; τз – время заполнения резервуара τз=8 ч;  3) Прирост концентрации паров нефти  по графику ([1], стр. 150)  4) Производительность закачки нефти  где  - изменение уровня нефти в резервуаре при закачке; 5) Скорость выхода паровоздушной смеси через дыхательный клапан  Ввиду низкой скорости выхода воздуха  принимаем равной 0.6) Высота газового пространства в резервуаре  , ,где Н1Г, Н2Г – высоты газового пространства в резервуаре соответственно до и после закачки; 7) Средняя относительная концентрация в газовом пространстве резервуара в рассматриваемый момент времени:  .8) Среднее расчетное парциальное давление паров нефти  ,где pS – давление насыщенных паров нефти, которое определяется по графику ([1], стр. 150) при Т=Тп.ср: pS=11 кПа.  9) Объем газового пространства:  .10) Объем закачиваемого нефтепродукта: VH = F . (HВЗЛ2 – НВЗЛ1)=408 (7,07-6,57)=204м311) Потери от «большого дыхания»  ,где Р2 – абсолютное давление в газовом пространстве в конце закачки Р2 = Ра+Рк.д =101325+2000=103325 Па, Р1 – абсолютное давление в газовом пространстве в в начале закачки Р1 = Ра- Рк.в=101325-250=101075 Па;  Расчет потерь бензина от «больших дыханий» для других месяцев определяем в соответствии с вышеприведенной методикой. Результаты расчетов приведены в таблице. Таблица 2 – Потери бензина от «больших дыханий»
Годовые потери бензина от «больших дыханий», кг, определяются по формуле:  где Gi – месячные потери бензина от «больших дыханий», кг; КОБ – коэффициент оборачиваемости резервуара (принят по данным операторной №4 ЛПДС «Субханкулово» Туймазинского НУ КОБ=144). Способы сокращения потерь из резервуаров 4.1 Методы сокращения потерь Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении является обязательным мероприятием и предусматривается требованиями ГОСТ 1510-76. Потери нефти и нефтепродуктов от испарения из резервуаров могут быть сокращены в результате осуществления следующих мероприятий: - уменьшения объёма газового пространства резервуаров; - хранение нефти и нефтепродуктов под избыточным давлением в резервуарах; - уменьшения амплитуды колебаний температур поверхности нефти или нефтепродуктов и газового пространства резервуара; - улавливание паров нефти или нефтепродуктов, выходящих из резервуаров; при рациональной эксплуатации резервуаров и других сооружений, связанных с транспортировкой и хранением нефти и нефтепродуктов. 4.2 Метод уменьшения газового пространства резервуара Уменьшение в резервуаре объёма газового пространства осуществляется путём разобщения его и свободной поверхности нефти или нефтепродукта. С этой целью применяются текучие вещества (эмульсии, микрошарики) или жёсткие и полужёсткие конструкции (плавающие крыши, понтоны) из материалов, стойких к воздействию нефти или нефтепродуктов. При таком способе сокращения потерь от испарения вещества или конструкции плавают на свободной поверхности нефти или нефтепродуктов, перемещаясь вдоль корпуса резервуара при изменении в нём уровня жидкости. 4.2.1 Плавающие эмульсии Представляют собой вязкую белую массу, плотность которой меньше плотности защищаемой жидкости, вследствие чего они способны плавать на её поверхности. В качестве дисперсной среды в них применяется вода, а дисперсной фазой являются нефтепродукты. Практического применения в промышленности известные эмульсии пока не получили из-за их непродолжительного срока службы. 4.2.2 Микрошарики и пластмассы Их изготавливают из фенольно-формальдегидной или карбамидной смолы. Они представляют собой сферы, наполненные инертным газов – азотом. Достоинством этого средства сокращения потерь от испарения является возможность применения микрошариков как во вновь построенных, так и в эксплуатирующихся резервуарах. При этом полезный объём резервуаров практически не сокращается. Основными недостатками применения микрошариков являются: унос их в трубопровод; нарушения целостности защитного слоя; смерзание микрошариков на свободной поверхности нефти при отрицательных температурах. Микрошарики также не получили широкого применения в промышленных условиях. 4.2.3 Плавающие крыши СНиП II–106 – 79 допускает строительство резервуаров с плавающей крышей до 120 тыс. м3. К  онструкция плавающих крыш может быть сведена к четырём основным типам (рисунок 4-1): дисковые (а); однослойнае с кольцевым коробом (б) или с кольцевым и центральным коробами (в); двухслойные (г).Рисунок 4-1-Схемы основных типов плавающих крыш. Дисковая крыша конструктивно исполнена в виде металлического диска со сплошным вертикальным бортом. Она не надёжна в эксплуатации. Появление течи в любой её части, соприкасающейся с нефтью или нефтепродуктом, приводит к заполнению внутренней чаши и, в конечном счёте, к потоплению. Эффективным направлением совершенствования конструкции этих крыш может являться придание им непотопляемости путём заполнения внутренней чаши лёгким пористым материалом типа пенополиуретана. Плавающие крыши второго типа состоят из кольцевого понтона, расположенного по периферии металлического диска, или из кольцевого и центрального понтонов, соединённых металлическим настилом. Двухслойные плавающие крыши изготавливают из двух металлических дисков, между которыми устанавливаются металлические вертикальные перегородки. Крыши этого типа выдерживают вертикальную нагрузку до 1962 Па и не тонут при появлении течи в 85 % отсеков. Обычно плавающим крышам придают уклон к центральной части для сбора и отвода ливневых вод. Для нормального перемещения плавающей крыши при заполнении или опорожнении резервуаров и предотвращения её заклинивания при попадании продукта в отсеки или неравномерной осадке фундамента предусматривается кольцевой зазор между корпусом резервуара и бортом крыши. Чтобы плавающая крыша не вращалась вокруг оси, в резервуаре обычно устанавливают вертикальные направляющие из труб, которые одновременно используются для размещения устройства измерения уровня и отбора проб нефти или нефтепродукта. Непосредственно на настиле плавающей крыши монтируются замерный люк, люки-лазы, дыхательные клапаны, водоприёмник дренажной системы, направляющие катучей лестницы,устройства для заземления, патрубки для крепления опорных стоек. Резервуар с плавающей крышей оснащён размывающими головками, предотвращающими накопление осадков на днище резервуара, сниженным пробоотборником ПСР-1 и прибором дистанционного измерения уровня УДУ-5М, сигнализатором максимального уровня жидкости СУЖ-1М и системой пожаротушения. Для сокращения потерь от испарения также применяют различные виды понтонов. Понтоны изготавливают из стали, пенополиуретана, в настоящее время наиболее эффективным является применение понтонов из алюминиевых сплавов. 4.2.4 Понтон Понтоны – эффективное средство сокращения потерь нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов от «малых и больших дыханий» и «обратного выдоха» резервуара. Резервуар с понтоном отличается от резервуара с плавающей крышей наличием стационарной кровли, защищающей понтон от атмосферных осадков. В результате этого отпадает необходимость в сооружение малонадёжных в эксплуатации дренажных систем и катучей лестницы, облегчаются условия работы уплотняющих затворов, предотвращаетсязагрязнение нефтепродуктов и т.д. В современных металлических понтонах металлические короба-сегменты без верхней крышки (короба открытого типа). Металлический настил изготавливают в заводских условиях и транспортируют в виде рулона к месту монтажа. Эффективность применения понтонов для сокращения потерь нефти или нефтепродуктов определяется степенью герметизации зазора между понтоном и стенкой резервуара и вокруг направляющих стоек, что зависит от конструкции уплотняющего затвора. 4.2.5 Диски-отражатели. Получили широкое применение в качестве временного средства для сокращения потерь нефти или нефтепродуктов от испарения от металлических наземных и заглубленных железобетонных резервуаров. Их конструкция весьма проста, позволяет монтировать диски как во вновь строящихся резервуарах, так и в эксплуатирующихся, заполненных нефтью или нефтепродуктом, без применения огневых работ и какой-либо предварительной подготовки. Диск-отражатель изготовлен из листового металла толщиной 1-2 мм. Он состоит из трёх частей, соединённых шарнирами. Эксцентрично относительно оси диска на шарнирах к нему крепится стойка, предназначенная для подвески диска-отражателя в резервуаре. На нижнем конце стойки имеется косынка, фиксирующая диск отражатель в горизонтальном положении. Между нижним фланцем огневого предохранителя и фланец монтажного патрубка на резервуаре устанавливается промежуточный фланец с приваренной бобышкой, в которой закрепляется стойка. Сложенный диск-отражатель вводят через монтажных патрубок дыхательного клапана в резервуар, слегка втягивают до принятия им горизонтального положения и крепят к промежуточному фланцу. После этого огневой предохранитель и дыхательный клапан устанавливают на место. Для сокращения потерь от испарения при использование дисков-отражателей должно соблюдаться следующее условие: время простоя резервуара от момента окончания выкачки до момента закачки не должно превышать в среднем 3-4 суток. 4.3 Хранение нефти и нефтепродуктов под избыточным давлением в резервуарах Для хранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов, в частности авиа- и автобензинов, под избыточным давлением используют резервуары повышенного давления (каплевидные, шаровые, резервуары ДИСИ и др.). Хранение нефтепродуктов в таких резервуарах даёт возможность при работе резервуара на заданное для конкретного климатического района избыточное давление уменьшить потери от «больших дыханий». Наибольший эффект в сокращение потерь от испарения из резервуаров повышенного давления достигается при длительном неподвижном хранении в них легкоиспаряющихся нефтепродуктов или небольшой оборачиваемости. Стальной каплевидный резервуар вместимостью 5000 м3 рассчитан на внутреннее давление 7000 мм. вод. ст. и вакуум 100 мм. вод. ст. Резервуару придана форма капли, что позволило максимально использовать технические возможности материала оболочки. Для придания жёсткости резервуару оболочка оснащена жёстким каркасом. Оболочка в нижней части резервуара плавно переходит в днище. Она состоит из двух торцовых частей и цилиндрической вставки. Изменяя стандартную цилиндрическую вставку, можно образовать резервуары различной вместимости. Днепропетровский инженерно-строительный институт разработал резервуары ДИСИ вместимостью 400, 700, 1000 и 2000 м3, рассчитанный на избыточное давление от 1300 до 2500 мм вод. ст. Резервуар ДИСИ состоит из цилиндрического кожуха, плоского днища обычной конструкции и сфероцилиндрической кровли. Кожух и днище монтируются из рулонных заготовок. Кровля состоит из большого числа цилиндрических лепестков, что позволяет без изготовления листов двоякой кривизны придать ей форму поверхности вращения. Лепесток изготовляют следующим образом. Двум металлическим листам на вальце придают различные радиусы кривизны (большой и малой), образуя из них цилиндрические элементы. Затем эти элементы сваривают в месте перехода от малого радиуса к большому, в результате образуется лепесток сфероцилиндрической кровли. Для компенсации давления в газовом пространстве при малом количестве жидкости на листы днища и предотвращения деформации корпуса низ его закрепляют анкерными болтами в фундаменте-противовесе. Расчётное давление в резервуарах ДИСИ в 6-9 раз, а у каплевидных в 35 раз выше давления в типовом резервуаре. И при длительном хранении или небольшой оборачиваемости, особенно в южных районах, эти резервуары экономичнее типовых. Наиболее рациональное применение резервуаров повышенного давления вместимостью до 5000 м3. 4.4 Изотермическое хранение нефти и нефтепродуктов Для создания условий изотермического хранения нефтепродуктов или значительного уменьшения колебаний температур газового пространства и поверхности нефтепродукта применяют теплоизоляцию резервуаров, охлаждение их в летнее время водой и окраску. 4.4.1 Отражательно-тепловая изоляция Эта изоляция предназначена для предохранения вертикальных цилиндрических резервуаров от воздействия солнечной радиации. Её навешивают на корпус и накладывают на крышу резервуара. Изоляция состоит из двойных щитов-экранов с воздушными прослойками между ними. Каждый щит собирается из двух волнистых (или волнистого и плоского) асбоцементных листов, которые образуют воздушные прослойки на кровле и корпусе резервуара. Поверхность листов окрашивается алюминиевой краской. Тепловой поток, проходя последовательно через ряд слоёв с различным термическим сопротивлением, уменьшается, вследствие чего сокращается амплитуда колебания температуры паровоздушной смеси и поверхности нефтепродукта в резервуаре, т.е. сокращаются потери нефтепродукта от «малых дыханий». Эффективность отражательно-тепловой изоляции зависит от степени экранирования кровли и корпуса резервуара, а так же от степени наполнения резервуара. Однако, как показали исследования, при экранировании только кровли или кровли и части боковых стенок отражательно-тепловая изоляция способствует увеличению потерь нефтепродукта от испарения. В частично экранированном резервуаре скорость распространения паров в газовом пространстве превышает скорость распространения паров в незащищённом резервуаре и, следовательно, амплитуда изменения парциального давления бензиновых паров в изолированном резервуаре также больше, что ведёт к увеличению потерь паровоздушной смеси. С увеличением степени экранирования корпуса резервуара, а так же с повышением степени наполнения резервуара эффективность отражательно-тепловой изоляции для сокращения потерь от «малых дыханий» резервуаров возрастает. Как показали эксперименты, концентрация нефтяных паров в газовом пространстве изолированного и не изолированного резервуаров различается незначительно. Поэтому отражательно-тепловая изоляция практически не сокращает потери от «больших дыханий». К преимуществам отражательно-тепловой изоляции относится возможность применения её для сокращения потерь от «малых дыханий» резервуаров с различной конструкцией кровли. 4.4.2 Водяное орошение резервуаров При орошении резервуара вода, покрывая тонкой плёнкой его поверхность, аккумулирует часть солнечной энергии, вследствие чего уменьшается нагрев кровли и стенок и, следовательно, газового пространства резервуара. Оросительные установки монтируются на кровле резервуара и обычно выполняются в виде сегнерова колеса. Орошение резервуаров водой сокращает потери в основном только от «малых дыханий» в результате значительного уменьшения амплитуды колебания температуры газового пространства. Сокращение потерь от «больших дыханий» при водяном орошении незначительно, так как концентрация бензиновых паров в газовом пространстве опытного и контрольного резервуаров отличаются друг от друга в пределах ошибки измерения. Сокращение потерь от «малых дыханий» при водяном орошение колеблется в широких пределах в зависимости от погоды. Чтобы получить максимальный эффект от оросительных систем, их включение в работу производится в солнечные дни или в дни с переменной облачностью не позднее чем через 1-1,5 ч после восхода солнца, а выключение - не ранее чем за 2-2,5 ч до захода солнца. Это связано с тем, что расширение паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара происходит в утренние часы до полудня. По достижении газового пространства резервуара максимальной температуры расширения смеси и, следовательно, «выдох» прекращается. С началом уменьшения температуры газового пространства начинается «вдох». Однако оросительные установки должны продолжать работу и во время «вдоха», так как при несвоевременном их отключении происходит дополнительно «малое дыхание». Для получения максимального эффекта в сокращение потерь от испарения при использовании водяного орошения целесообразно процесс включения – отключения оросительных установок автоматизировать. При этом необходимо принимать меры по защите резервуаров от коррозии и фундаментов от размыва стекающей водой. 4.4.3 Окраска резервуаров Величина потерь легкоиспаряющихся нефтепродуктов в значительной степени зависит от амплитуды колебания температуры паровоздушной смеси в резервуаре. Чтобы уменьшить амплитуду колебания температура в резервуаре, применяют наружную лучеотражающую окраску его корпуса и крыши. Наибольшее распространение для окраски резервуаров получила алюминиевая краска. Экспериментальные исследования показали, что для сокращения потерь от «малых дыханий» эффективно применение внутренней окраски резервуара. Теоретически предпосылки этого способа сокращения потерь следующие. Согласно закону теплового излучения тел количество излучённой энергии зависит от степени черноты тела. Окисленная внутренняя поверхность стенок резервуара обладает высокой степенью черноты. Если понизить степень черноты этой поверхности путём окраски её в светлый тон, количество излучаемой энергии уменьшится и, следовательно, уменьшится температурный перепад паровоздушной смеси и значение потерь паров нефтепродуктов. Исследования температурного режима этих резервуаров показали, что окрашенная поверхность стенок резервуара из-за понижения степени черноты излучает меньшее количество тепла. Вследствие этого в газовом пространстве покрашенного внутри резервуара значительно уменьшается амплитуда колебания температуры паровоздушной смеси и соответственно снижаются потери от испарения. Отношение средней температуры свободной поверхности в окрашенном и неокрашенном резервуаре за период наблюдений составляет 0,9. Покраска внутренней поверхности стенок и кровли резервуаров в светлый тон позволяет не только сократить потери от «малых дыханий», но и значительно продлить срок службы резервуаров из-за уменьшения коррозии. 4.5 Улавливание паров нефти или нефтепродуктов, выходящих из резервуаров 4.5.1 Дыхательная арматура резервуаров. Для сокращения потерь нефти и нефтепродуктов при вентиляции газового пространства резервуара, выдувании их паров ветром и испарении необходимо герметизировать газовое пространство. Это обеспечивается дыхательной арматурой. В комплект дыхательной арматуры входят дыхательный и предохранительные клапаны. Дыхательный клапан служит для сообщения газового пространства резервуара с атмосферой при достижении в нём давления или вакуума, на который рассчитана конструкция резервуара. Предохранительный клапан имеет то же назначение, что и дыхательный, но срабатывает только при предельно допустимых для резервуара значениях давления и вакуума. 4.5.2 Газосборные и газоуравнительные системы |