Потери от «малых дыханий»

В процессе «малых дыханий» часть жидкого нефтепродукта, испаряясь, превращается в газообразное состояние, тем самым как бы уменьшается объем, занимаемый нефтепродуктом, и увеличивается, объем газового пространства резервуара. Но при практических расчетах можно пренебречь этим колебанием газового пространства и принять V₁ ≈ V₂ ≈ V. Тогда уравнение (5.12) для подсчета потерь от «малых дыханий» в наземных резервуарах примет вид

(5.15)

Если перекрытие подземных резервуаров расположено ниже глубины полного затухания колебания суточных температур, потери от «малых дыханий» будут только от колебаний атмосферного давления

Поскольку Т₁ ≈ Т₂ ≈ Т, то и p ≈ p ≈р. Тогда из (5.15) получим

(5.16)

Уравнение (5.16) показывает, что если рассчитать перекрытие резервуаров на нагрузку дыхательных клапанов, равную максимальному суточному колебанию атмосферного давления, можно полностью ликвидировать потери от «малых дыханий» в подземных резервуарах, заглубленных на z, т. е.

Величина заглубления крыши резервуара z зависит от географического месторасположения резервуара и теплофизических свойств грунта. Из теории тепловых волн следует, что

(5.17)

где а — коэффициент температуропроводности грунта в м²/ч; θ₀ — амплитуда суточных колебаний температуры грунта на поверхности земли; θ_z — амплитуда суточных колебаний температуры на глубине z.

Если принять = 100 (полное затухание θ₀ с точностью до 1%); а = 0,0015 м²/ч, то получим z = 0,5 м.

Представляет большой практический интерес задача о величине допускаемого избыточного давления в резервуаре (р₂), при котором не будет потерь от «малых дыханий». Для решения этой задачи приравняем нулю уравнение (5.15). Тогда можно записать:

Но

Следовательно,

(5.18)

(5.19)

Для ориентировочных расчетов потери от «малых дыханий» с 1 м³ газового пространства «атмосферных» резервуаров составляют:

при изменении температуры газа на 1°С

(5.20)

при изменении атмосферного давления на 1 Па

(5.21)

Потери от «больших дыханий»

Из самого определения «большие дыхания» следует, что величина потерь должна быть пропорциональна объему закачанного в резервуар нефтепродукта.

Для «атмосферных» резервуаров примем р₁ ≈ р₂ ≈ p Поскольку «большие дыхания» происходят за короткий промежуток времени, то Т₁ ≈ T₂ ≈ Т, а следовательно, и С₁ ≈ С₂ ≈ С. Тогда уравнение (5.11) примет вид

(5.22)

Здесь V₁ — V₂ = V_б — объем закачанного в резервуар нефтепродукта, а — плотности паров нефтепродукта.

Таким образом, при V_б = 1м³ и ρ_б = 3кг/м³ получим формулу для ориентировочных расчетов потерь от «больших дыханий» при закачке 1 м³ нефтепродукта для «атмосферных» резервуаров:

(5.23)

Если резервуар рассчитан на какое-то избыточное давление, то в начале процесса «большого дыхания» часть паров сожмется и газовое пространство резервуара уменьшится до V. Сжатие газов будет происходить до тех пор, пока давление в газовом пространстве не станет больше р₂. Следовательно потери от «больших дыханий» начнутся с объема газового пространства V < V₁. Тогда из резервуара уйдет объем паровоздушной смеси, равный V_б – ΔV, где V_б — объем закачанного в резервуар нефтепродукта, a ΔV = V₁ – V — часть объема газового пространства резервуара, которая может быть заполнена нефтепродуктом без потерь от «больших дыханий».

Таким образом, для определения V уравнение (5.13) надо приравнять нулю. Тогда

Принимая Т₁ ≈ T₂ ≈ Т и p ≈ p ≈ р. и заменяя р₁ = р_а — р_к.в и p₂ = p_а + p_к.в. получаем:

Объем газов, выходящих из резервуара,

или

(5.24)

Вес паров нефтепродукта, теряемых из резервуара при одном «большом дыхании»:

т. е.

(5.25)

Уравнение (5.24) показывает, что с увеличением давления насыщения паров объем газов V_г, выходящих из резервуара при «больших дыханиях», уменьшается, а концентрация паров нефтепродукта С увеличивается. Вероятно, что при определенном значении рпотери от «больших дыханий» будут достигать максимума. ЗначениеG_max найдем из условия = 0, а именно:

Отсюда

(5.26)

При полном заполнении резервуара можно принять V_б — V₁. Тогда

(5.27)

Подставив значение риз (5.27) в (5.25), получим уравнение для определения максимальных потерь от «больших дыханий»:

(5.28)

Избыточное давление в резервуаре, при котором не будет потерь от «больших дыханий», можно получить, приравняв нулю уравнение (5.25):

или

Отсюда

(5.29)