§ 3. Методы сокращения потерь нефтепродуктов

Выбор определенных методов борьбы с потерями нефтепродуктов ведется по технико-экономическим расчетам, основой которых является величина годовых потерь для каждого из сравниваемых вариантов. Величина потерь от испарения нефтепродуктов при каждом выбранном варианте оборудования резервуарного парка и приемо-раздаточных устройств меняется с изменением метеорологических и производственных условий. Метеорологические условия изменяются в течение года, приблизительно повторяясь ежегодно. Изменения производственных условий в большинстве случаев имеют сезонный характер. Поскольку величина потерь нелинейно зависит от метеорологических условий то для расчета годовых потерь можно воспользоваться методом группового, суммирования. Для этого все дни года разбиваются на группы, в каждую из которых входят дни с мало отличающимися метеорологическими условиями чём меньше различие между днями, входящими в каждую данную группу, тем выше точность расчета. Для каждой из выделенных групп рассчитывают суточные потери от испарения нефтепродуктов ΔG, затем подсчитывают количество дней т, входящих в каждую группу, и определяют величину потерь за год:

(5.34)

Этот метод позволяет учесть влияние средних метеорологических условий и правильно выбрать наивыгоднейшую систему мероприятий по борьбе с потерями.

Для предварительных ориентировочных технико-экономических расчетов значение годовых потерь от «больших» и «малых дыханий» можно определять по следующим эмпирическим формулам:

1)(5.35)

где G_б._д — годовые потери от «больших дыханий» в т/год; V — годовой объем реализации нефтепродукта в м³/год; р_у — давление насыщенных паров при среднегодовой температуре воздуха в Па; ρ — плотность нефтепродукта в т/м³; k_f — коэффициент, зависящий от оборачиваемости резервуаров п (k_f = 1 при п = 1 ÷ 40; k_f = 0,8 при п = 40 ÷ 60; k_f = 0,5 ;при п = 60 ÷ 100);

2)(5.36)

где G _м.д— годовые потери от. «малых дыханий» в т/год; D — диаметр резервуара в м; k_н — коэффициент, учитывающий высоту газового пространства резервуара,

k₀ — коэффициент, учитывающий влияние окраски резервуара (для алюминиевой краски k₀ = 1; для белой краски k₀ = 0,75; для неокрашенной поверхности k₀ = 1,25).

Формула (5.36) получена при среднесуточном колебании температуры в течение года Δt_в = 9° С. При других значениях Δt_в потери пропорциональны действительным суточным колебаниям температуры воздуха.

Все известные методы сокращения потерь нефтепродуктов можно разделить на пять групп.

Первая группа—сокращение объема газового пространства резервуара. Из анализа уравнения потерь (5.11) следует, что чем меньше объем газового пространства, тем меньше потери, и при V₁ = V₂ = 0 в резервуаре практически потери от испарения должны отсутствовать. Это условие конструктивно осуществлено в резервуарах с плавающими крышами или понтонами, которые позволяют сократить потери до 90%. Расчеты показывают, что резервуары с плавающей крышей и понтоном наиболее эффективны при коэффициенте оборачиваемости больше 12. Дальнейшее повышение экономической эффективности плавающих крыш и понтонов может быть достигнуто за счет применения прочных полимерных материалов.

Вторая группа — хранение под избыточным давлением. Согласно уравнению потерь, если конструкция резервуара рассчитана на работу под избыточным давлением, равным вычисленному по формуле (5.18), то в таком резервуаре могут быть полностью ликвидированы потери от «малых дыханий» и частично от «больших дыханий» (описание конструкций и расчеты таких резервуаров изложены в третьей главе). Величина избыточного давления может быть и больше значения, определяемого по формуле (5.18). В этом случае потери от «больших дыханий» значительно сократятся. Однако, как показали расчеты, большие избыточные давления усложняют конструкцию и удорожают стоимость резервуаров. На оптимальную величину избыточного давления сильно влияют оборачиваемость резервуара, физические свойства нефтепродукта и метеорологические условия. На рис. 5.5 представлен график суммарной стоимости хранения автобензина для резервуаров различной конструкции объемом 5000 м³. Кривые зависимости построены для различных коэффициентов оборачиваемости и позволяют сделать следующие выводы:

1. с увеличением значения избыточного давления срок окупаемости возрастает, достигая максимального значения в северной климатической зоне;

2. чем меньше коэффициент оборачиваемости при данном избыточном давлении, тем больше срок окупаемости;

Рис. 5.5. Суммарная стоимость хранения автобензина в резервуарах различной конструкции объемом 5000 м³ (для средней климатической зоны).

1 — для типового резервуара; 2 — для резервуара повышенного давления; 3 — для резервуара с понтоном и щитовой кровлей.

3. наиболее эффективны резервуары повышенного давления в южной полосе Советского Союза, так как с повышением температуры окружающего воздуха резко сокращается срок окупаемости капитальных затрат.

Третья группа — уменьшение амплитуды колебания температуры газового пространства резервуара. Из уравнения (5.11) следует, что при Т₁ — Т₂= Т = const потери от «малых дыханий» возможны лишь за счет колебания барометрического давления, определяемого по уравнению (5.11).

Для создания условий изотермического хранения нефтепродуктов или значительного уменьшения амплитуды колебания температур тазового пространства резервуаров существуют следующие способы: тепловая изоляция резервуаров; охлаждение резервуаров водой в летнее время и подземное хранение.

Четвертая группа — улавливание паров нефтепродуктов, уходящих из емкостей. Наибольшее распространение получила газоуравнительная система (рис. 5.6), представляющая сеть газопроводов, соединяющих через огневые предохранители газовые пространства резервуаров между собой.

Эта система весьма эффективна на нефтебазах с высоким коэффициенте оборачиваемости, когда прием и отпуск нефтепродуктов в значительной степени производятся одновременно.

Рис. 5.6. Газоуравнительная система.

1 — резервуар; 2 — дыхательный клапан; 3 — газгольдер; 4 — регулятор давления; 5 — сборный газопровод; 6 — конденсатоеборник; 7 — насос для откачки конденсата; 8— конденсатопровод.

В этих случаях газы из заполняемых резервуаров перетекают в освобождающиеся, и потери от «больших дыханий» не происходит. Поскольку вполне сихронный прием и отпуск нефтепродуктов осуществить трудно, в систему включают газгольдеры, в которые поступает избыток газов из системы, когда поступление нефтепродуктов превышает откачку и, наоборот, газгольдеры могут дать в систему паровоздушную смесь, когда откачка из резервуаров превышает поступление нефтепродуктов. Объем газгольдера рассчитывают в зависимости от максимально возможного несовпадения погрузочно-разгрузочных операций. Дыхательные клапаны системы надо устанавливать с условием, что избыточное и вакуумное давления будут несколько ниже значений, на которые рассчитан резервуар. Этим обеспечивается заполнение газгольдера паровоздушной смесью до того, как произойдет их выход из резервуара в атмосферу через дыхательную арматуру резервуара, и опорожнение газгольдера до входа атмосферного воздуха в резервуар.

Рис. 5.7. Установка дисков-отражателей на резервуаре.

1 — дыхательный клапан»; 2 — огневой предохранитель; 3 — монтажный патрубок; 4 — диск-отражатель.

При наполнении резервуара сразу после освобождения установкой дисков-отражателей (рис. 5.7) под дыхательным клапаном внутри резервуара можно сократить потери до 25%. Эффект установки дисков-отражателей основан на уменьшении влияния вынужденной конвекции при освобождении резервуара на ис­парение с поверхности нефтепродукта, так как с помощью отражателя изменяется направление входящего в резервуар воздуха с вертикального на горизонтальное. Диски-отражатели с дыхательными клапанами целесообразно располагать ближе к центру крыши, чтобы уменьшить скорость горизонтальной веерной струи поступающего воздуха у стенки резервуара. При высокой скорости струя у стенки резервуара начнет двигаться вдоль стенки, вызывая интенсивное перемешивание паровоздушной смеси.

Эффективность работы дисков-отражателей зависит от их диаметра D и высоты установки h. Наилучшие результаты работы дисков-отражателей получены при h, равным двум диаметрам монтажного патрубка d, и диаметре диска D ≈ (3 ÷ 3,5) d.

Пятая группа — организационно – технические мероприятия. Правильная организация эксплуатации резервуаров — одно из важнейших средств уменьшения потерь нефтепродуктов. Наиболее эффективными являются следующие организационные мероприятия.

1. Для уменьшения потерь от «малых дыханий» в «атмосферных» резервуарах необходимо легкоиспаряющиеся нефтепродукты хранить при максимальном заполнении резервуара, так как в этом случае достигается наименьший объем газового пространства. По той же причине рекомендуется по возможности сконцентрировать остатки легкоиспаряющихся нефтепродуктов в одном резервуаре.

2. Для сокращения потерь от «больших дыханий» необходимо максимально сократить внутрибазовые перекачки из резервуара в резервуар.

3. Чем меньше промежуток времени между выкачкой и закачкой нефтепродукта в резервуар, тем меньше величина потерь от «больших дыханий». Это объясняется тем, что при выкачке нефтепродукта в резервуар через вакуумную камеру дыхательного клапана будет поступать чистый воздух и при малом интервале времени он не успеет насытиться парами нефтепродукта. Следовательно, при закачке нефтепродукта в атмосферу будет уходить паровоздушная смесь с малой концентрацией. С этой же целью желательно заполнять резервуар в ночное время. Выкачку же, наоборот, целесообразнее производить днем.

4. Известно, что потери от «малых дыханий» прямо пропорциональны площади испарения. Но так как с увеличением объема резервуара отношение площади поперечного сечения к объему падает для типовых «атмосферных» резервуаров, то отсюда следует, что легкоиспаряющиеся нефтепродукты выгоднее хранить в резервуарах большого объема.

5. Важное значение имеет техническое состояние резервуаров и дыхательной арматуры. Регулярная проверка герметичности крыши резервуара и исправности клапанов может предотвратить потери от вентиляции газового пространства.

6. Правильная организация системы учета, предусматривающая применение современных средств контроля высокой точности, является непременным условием эффективной борьбы с потерями.