НЕФТЕБАЗ И НЕФТЕХРАНИЛИЩ 1 часть

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

примесей и воды. В ГОСТах на дизельное топливо к этим показателям до- бавляется содержание меркаптановой серы, сероводород, фактических смол и коэффициент фильтруемости. В ГОСТах на моторные и трансмис- сионные масла, рабочие жидкости для гидросистем регламентируется со- держание водорастворимых кислот и щелочей, серы, фенола, механиче- ских примесей и воды.

По мере продвижения нефтепродуктов от места производства до мест потребления вследствие различных факторов загрязненность и разме- ры частиц существенно изменяются (рис. 4.1).

Следует заметить, что характер загрязнений в летнее и зимнее время одинаков, но в зимнее время загрязненность на 20% меньше, что вполне объясняется меньшей запыленностью воздуха.

В общем случае причины и источники загрязнений можно разделить на 3 этапа:

∙с нефтеперерабатывающих заводов топливо попадает с продук- тами коррозии оборудования, мылами нафтеновых кислот, атмосферной пылью и продуктами, переходящими из нефти;

∙в железнодорожных цистернах топливо загрязняется атмосфер- ной пылью при сливно-наливных операциях, продуктами коррозии;

171

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

∙ на нефтебазах и АЗС – остаточными загрязнениями, продуктами износа перекачивающих средств, пылью, и продуктами коррозии оборудо- вания.

Зольность загрязнений по мере поступления нефтепродуктов от НПЗ до заправочной емкости постепенно увеличивается. Это происходит за счет продуктов коррозии (Fe, Zn), атмосферной пыли (Si, Ca, Mg, Al), а также нафтеновых кислот (Na).

Масла и технические жидкости обычно имеют более высокий уро- вень загрязненности по сравнению с топливом, в первую очередь, из-за их большей вязкости.

Ж.-д. цистерна,

34 г/т

отстой, 25 г/т

эксплуатационные загрязнения,

30 г/т

9 г/т

эксплуатационные загрязнения, 10 г/т

отстой, 15 г/т

фильтр, 0,6 г/т

9,6 г/т

карбюратор

Рис.4.1. Баланс загрязненности автомобильных бензинов

172

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

План лекций

1. Причины изменения качества нефтепродуктов.

∙испарение;

∙обводнение;

∙образование смол.

2. Загрязнение топлива и смазочных материалов.

∙производственные загрязнения;

∙твердые загрязнения;

∙операционные загрязнения;

∙эксплуатационные загрязнения.

Вопросы для предварительного контроля

1

1.Причины изменения качества нефтепродуктов.

2.Загрязнение топлива и смазочных материалов.

Практические занятия

Теоретическая часть

Одной из наиболее характерных особенностей жидкостей является способность изменять свою форму, под действием внешних сил. Вязко- стью или внутренним трением называют свойство жидкости сопротивлять- ся взаимному перемещению ее частиц, вызываемому действием прило- женной к жидкости силы.

Вязкость нефтепродукта одна из наиболее важных характеристик, т.к. от нее в значительной степени зависит гидравлическое сопротивление трубопроводов.

Различают следующие виды вязкости:

∙динамическая вязкость;

∙удельная вязкость;

∙кинематическая вязкость.

Динамическая вязкость – внутреннее трение, характеризуемое вели- чиной η

173

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

8VL

Единицей динамической вязкости в системе СИ является Н·с/м2 или

Па·с.

Удельная вязкость – вязкость, показывающая, во сколько раз дина- мическая вязкость данной жидкости больше или меньше динамической вязкости воды при какой-то условно выбранной температуре.

В технических расчетах чаще всего используют кинематическую вяз- кость v, которая представляет собой отношение динамической вязкости η к плотности жидкости при той же температуре

Единица измерения кинематической вязкости 1сСт или см2/с. Вязкость нефти и нефтепродуктов зависит от температуры, увеличи-

ваясь с ее понижением. Наибольшее применение для практических расче- тов получила формула Рейнольдса-Филонова и формула Вольтера

Для определения постоянных а и b необходимо знать величины ки- нематической вязкости ν 1 и ν 2 при абсолютных температурах Т1 и Т2 со- ответственно.

174

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

При температурах, близких к температурам застывания, высокопа- рафинистые нефтепродукты проявляют неньютоновские свойства, поэтому для определения их кинематической вязкости вышеперечисленные зави- симости непригодны. Но т.к. в большинстве случаев рабочие диапазоны температур принимаются значительно выше температур застывания, то нефтепродукты в этих условиях ведут себя как ньютоновские жидкости и поэтому применение вышеприведенных зависимостей правомерно.

Пример расчета

1. Рассчитать кинематичекую вязкость ромашкинской нефти при температуре 275 К.

Решение: Поскольку расчетная температура 275 К выходит за пре- делы температурного интервала, в котором известна вязкость ромашкин- ской нефти, то произведем расчет вязкости по (4.4).

При Т1= 283 К ν1=30,7 мм2/с, а при Т2= 293 К ν2= 14,2 мм2/с.

Величины эмпирических коэффициентов рассчитаем по (4.5)

Кинематическая вязкость ромашкинской нефти при температуре 275 К

равна

lg lg (ν + 0,8) − 6,97lg 275 = 0, 286, lg (ν + 0,8) = 1,853,

ν+ 0,8 = 71,3 мм2 /с,

ν= 71,3 − 0,8 = 70,5 мм2 /с.

Задачи

1. Для определения вязкости машинного масла (ρ1= 850 кг/м3) в не- го опустили цинковую дробинку (d = 1 мм, ρ2 = 7 130 кг/м3), которая падая очень медленно и с постоянной скоростью, опустилась на 30 см за 5 с. Найти кинематическую вязкость масла.

Ответ: 67,1 сСт.

175

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

2. Для определения вязкости нефти (ρ = 870 кг/м3) ее прокачивают по горизонтальному капилляру (l = 70 см, d = 1 мм). При этом оказалось, что при расходе нефти 0,1 см3/с перепад давлений между концами капил- ляра равен 50 кПа. Какова кинематическая вязкость нефти?

Ответ: 20,1 сСт.

3. При перекачке парафинистой нефти по капиллярной трубке (l = 50 см, d = 2 мм) оказалось, что при расходе 5 см3/с перепад давлений между концами трубы равен 29,33 кПа, а при расходе 10 см3/с – 52,86 кПа. Считая, что рассматриваемая нефть моделируется степенным законом Ос- вальда, установить показатель степени в этом законе и коэффициент кон-

систентности жидкости.

Ответ: n = 0,85; k = 0,033кг1/nм-1/nс1-2/n

4. Эксперименты показали, что парафинистая нефть имеет предель- ное напряжение сдвига, и ее свойства могут быть описаны в рамках моде- ли бингамовского пластика. Найти предельное напряжение сдвига, если для движения жидкости с расходом 3 см3/с в горизонтальной трубке (l = 50 см, d = 51 мм) необходим перепад давлений 150 кПа, а для движе- ния с расходом 5 см3/с в той же трубке необходимый перепад давлений увеличивается до 200 кПа.

Ответ: 200 Па.

176

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Модуль 5

СОХРАНЕНИЕ КАЧЕСТВА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Введение

Потенциально возможное изменение качества нефтепродуктов мо- жет быть учтено использованием целого комплекса мероприятий и техни- ческих средств, разработанного на основании научных исследований и практического опыта. Например, невозможно представить сохранность ка- чества без предварительно составленного документа о качестве, содержа- щего марку нефтепродукта, товарный знак предприятия-изготовителя, дату изготовления, номера партии и результаты испытаний.

Схема изучения материала

ОСНОВЫ НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПО МОДУЛЮ

1. Правила хранения нефтепродуктов

Предотвратить изменения целого ряда показателей качества пред- ставляется возможным при соблюдении правил хранения нефтепродуктов. Особенно это касается выбора средств хранения (табл. 5.1) в соответствии с ГОСТ 1510-84. Резервуары должны быть с внутренними масло-бензо- стойкими покрытиями, оборудованными средствами сокращения потерь от

177

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

испарения и подготовленными к хранению по нормам. Зачистку резервуа- ров необходимо производить:

∙не менее двух раз в год – для топлива реактивных двигателей, авиационных бензинов, авиационных масел и их компонентов; допускает- ся при наличии закачки средств очистки с тонкостью фильтрования не бо- лее 40 мкм зачищать резервуары не менее одного раза в год;

∙не менее одного раза в год – для присадок к смазочным маслам и масел с присадками;

∙не менее одного раза в два года – для остальных масел, автомо- бильных бензинов, дизельных топлив, парафинов и аналогичных по физи- ко-химическим свойствам нефтепродуктов.

Таблица 5.1

Виды хранилищ, тары и транспортных средств для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов

178

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Окончание табл.

Металлические и железобетонные резервуары для нефти, мазутов, моторных топлив и аналогичных по физико-химическим свойствам нефте- продуктов следует зачищать по мере необходимости, определяемой усло- виями сохранения их качества, надежной эксплуатации резервуаров и обо- рудования. Отстой воды и загрязнений из резервуаров следует удалять не реже одного раза в год.

При хранении в резервуарах топлив для реактивных двигателей, авиационных бензинов, автомобильных этилированных бензинов и бензи- нов для пиролиза не допускается наличие подтоварной воды выше мини- мального уровня, обеспечиваемого конструкцией устройства для дренажа воды.

Застывающие нефтепродукты следует хранить в резервуарах, обору- дованных стационарными или переносными средствами обогрева, обеспе- чивающими сохранение качества в пределах требований НТД на нефте- продукт.

Нефтепродукты в таре необходимо хранить на стеллажах, поддонах или в штабелях в скрытых складских помещениях, под навесом или на спланированной площадке, защищенной о действия прямых солнечных лучей и атмосферных осадков.

Температура бензинов не должна быть выше 30 оС, керосинов и ди- зельных топлив – не выше 40 оС. Температура подогрева темных нефте- продуктов также должна быть оговорена в условиях поставки и соответст- вующей нормативно-технической документации.

179

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Эксплуатироваться резервуары должны в соответствии с «Правила- ми технической эксплуатации нефтебаз» и другой нормативно-техни- ческой документацией.

К показателям качества бензина, наиболее склонным к ухудшению в условиях хранения, относятся фракционный состав, а для этилированного содержания тетраэтилсвинца (ТЭС), носителя свинца и октанового числа. Отклонение значений указанных показателей качества бензина от требова- ний ГОСТ 2084-77 в основном и определяет предельно допустимые сроки его хранения в различных температурных и климатических условиях, по- сле чего необходимо исправление его качества. А это связано с большими трудовыми и материальными затратами.

Таким образом, только выполнение требований нормативных доку- ментов по технической эксплуатации резервуарных парков, нефтебаз, со- блюдение соответствующих требований по перевозке, хранению и т.д. мо- гут служить определенной гарантией обеспечения качества нефтепродуктов.

Рекомендуемые сроки хранения нефтепродуктов представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Рекомендуемые сроки хранения нефтепродуктов в резервуарах, год

180