Тема 17. Потери нефти и нефтепродуктов при транспортировке и хранении Классификация потерь нефти и нефтепродуктов

Важной задачей при эксплуатации резервуарных парков является сохранение качества и количества продуктов. Основная доля потерь нефти – потери от испарения – на всем пути следования нефти от промысла до потребителя приходится на резервуары. По отраслям нефтяной промышленности количественные безвозвратные потери распределяются следующим образом: потери на нефтепромыслах – 4,0 %, на нефтеперерабатывающих заводах – 3,5 %, при транспорте и хранении нефти на нефтебазах и нефтепродуктопроводах – 2,0 %. Всего – 9,5 %.

Все потери нефти и нефтепродуктов классифицируются на следующие виды: количественные потери; качественно-количественные потери, при которых происходит количественная потеря с одновременным ухудшением качества нефтепродукта (потери от испарения); качественные потери, когда ухудшается качество нефтепродукта при неизменном количестве (потери при недопустимом смешении).

Можно выделить еще две группы потерь: естественная убыль и безвозвратные потери при авариях.

Под естественной убылью понимаются потери вследствие несовершенства средств и технологии приема, хранения, отпуска и транспорта продуктов. При этом происходит лишь количественное уменьшение при сохранении качества.

Естественная убыль также может быть обусловлена и воздействием метеорологических факторов.

Потери, вызванные нарушением требований стандартов, технических условий, правил эксплуатации, хранения, относят к аварийным или сверхнормативным. К аварийным относят также потери, вызванные природными стихийными бедствиями или действием посторонних сил.

Нефть и нефтепродукты проходят сложный путь транспортировки, перевалки, хранения и распределения. Ориентировочно можно считать, что до непосредственного использования нефтепродукты подвергаются более чем 20 перевалкам, при этом 75 % потерь происходит от испарения и только 25 % – от аварий и утечек.

Наибольшие потери нефти от испарения отмечаются в резервуарах со стационарной крышей и составляют около 0,14 % хранимого объема, могут увеличиваться в 1,5 раза. В одном кубическом метре товарных нефтей Западной Сибири содержится 0,15 м³ до 0,76 м³ растворенного газа. При движении нефти по трубопроводам такой газ переходит в газовую фазу, образуя пробки, а попадая в резервуар, теряется в атмосферу через арматуру.

Источники потерь от испарения

Ориентировочные подсчёты показывают, что годовые потери нефти при перекачке от скважины до установки нефтеперерабаты­вающего завода и при доставке нефтепродуктов от завода до потребителя включительно составляют около 9 % от годовой добычи нефти. При этом в результате испарения из нефти уходят главным образом наиболее легкие ком­поненты, являющиеся основным и ценнейшим сырьём для нефтехимических производств.

Потери легких фракций бензина приводят к ухудшению товарного каче­ства, понижению октанового числа, повышению температуры кипения, а ино­гда и к переводу нефтепродукта в более низкие сорта.

Из общей суммы годовых потерь потери от испарения нефтепродуктов на нефтебазах и при транспортировке составляют примерно 4,5 %. Потери от утечек составляют наибольшую часть и могут быть полностью ликвидирова­ны за счёт повышения общей культуры производства и проведения общеизве­стных, обязательных организационно-технических и профилактических мер.

Основные источники потерь – это испарения в резервуарах и при сливо-наливных операциях. Процесс испарения происходит при любой температуре вследствие теплового движения молекул нефтепродукта. С возрастанием тем­пературы, т.е. с ростом интенсивности теплового движения, скорость испаре­ния увеличивается. В герметичном резервуаре испарение происходит до тех пор, пока газовое пространство резервуара не будет заполнено насыщенными парами. Для насыщения замкнутого газового пространства резервуара парами нефтепродукта при различных температурах необходимо тем большее коли­чество паров, чем выше температура поверхностного слоя нефтепродукта. Степень испаряемости нефтепродуктов определяется давлением насыщенных паров.

Давлением насыщенных паров жидкости (Р_у) называют парциальное давление паров над её поверхностью, при котором пары находятся в равнове­сии с жидкостью.

При выкачке нефтепродуктов из ёмкости в освобождающийся объём га­зового пространства всасывается атмосферный воздух. При этом концентра­ция паров в газовом пространстве уменьшается и начинается испарение нефтепродукта. В момент окончания выкачки парциальное давление паров в газовом про­странстве обычно бывает значительно меньше давления насыщенных паров при данной температуре. При последующем за­полнении резервуара находящаяся в газо­вом пространстве паровоздушная смесь вы­тесняется из емкости. По удельному весу потери от «больших дыханий» составляют более 2/3 суммарных потерь от испарения.

Таким образом, из самого определе­ния потери от «больших дыханий» зависят от частоты закачки-выкачки резервуаров, т.е. от коэффициента оборачиваемости.

Потери от «малых дыханий» проис­ходят по двум причинам:

- от суточного колебания температуры, а следовательно, от парциального давления паров, вследствие чего изменяется и абсо­лютное давление в газовом пространстве ре­зервуара. При достижении давления, превышающего необходимую величину для подъёма клапана, приподнимается тарелка клапана и часть паровоздушной смеси выходит в атмосферу (получается как бы «выдох»). В ночное время суток газовое пространство и поверхность нефтепродукта охлаждаются, газ сжимается и происходит частичная конденсация паров нефтепродукта, давление в газовом пространстве падает, и как только вакуум в резервуаре достигает величины, рав­ной расчётной, открывается вакуумный клапан и из атмосферы в резервуар начинает поступать чистый воздух (получается как бы «вдох»);

- от расширения паровоздушной смеси при понижении атмосферного давления часть газа выйдет из резервуара (при условии, что разность давлений в резервуаре и атмосферного больше расчетного давления клапана).

Потери от вентиляции газового пространства резервуара происходят при наличии двух отверстий на крыше. Вследствие того, что плотность паровоздушной смеси больше плотности воздуха, в резервуаре образуется газовый сифон, при кото­ром паровоздушная смесь начинает вытекать через нижнее отверстие, а све­жий воздух – поступать через верхнее отверстие. Таким образом, будет проис­ходить непрерывная циркуляция в газовом пространстве резервуара под газо­вым давлением:

Р = h·g·(ρ_см – ρ_в),

где ρ_см – плотность паровоздушной смеси в резервуаре; ρ_в – плотность воз­духа.

Секундный расход при газовом сифоне можно вычислить по известной формуле истечения

,

где μ – коэффициент расхода при истечении через отверстие (для практиче­ских расчётов μ = 0,58); f – площадь отверстия.

Если известны концентрация С и плотность ρ_н паров нефтепродукта в паровоздушной смеси, то весовое количество нефтепродукта при наличии га­зового сифона определится из соотношения

G = QּCּρ_н .

Рис. 6. Схема вен­тиляции

газового про­странства резервуара

Газовый сифон в резервуаре возможен и при герметичной крыше, если дыхательные клапаны раз­мещены, как показано на рис. 6. В этом случае сильным порывом ветра может быть поднята тарелка вакуумного клапана 1 прибора, воздух будет входить в резервуар и может поднять в газовом пространстве давление, превышающее допустимое. Тогда клапан давления 2 в приборе откроется и через газовое про­странство резервуара будет происходить циркуляция воздуха в паровоздушной смеси.

Потери от насыщения газового пространства ре­зервуара парами нефтепродуктов могут происходить при начальном заполнении резервуара нефтепродуктом, когда газовое про­странство резервуара кроме воздуха начинает насыщаться ещё и парами неф­тепродукта. Эти потери могут быть и в случае смены продукта в резервуаре, когда в него закачивается нефтепродукт с более высоким давлением насыще­ния паров. В этом случае происходит дополнительное насыщение газового пространства резервуара.

Потери от обратного выхода возможны при частичной выкачке нефте­продуктов из ёмкости, когда её газовое пространство оказывается ненасыщен­ным парами. Поэтому после окончания выкачки происходит дополнительное насыщение газового пространства вследствие испарения некоторого количе­ства нефтепродукта. Если ёмкость оборудована дыхательным клапаном, то давление в газовом пространстве при этом повышается до давления, на кото­рое этот клапан отрегулирован. Затем дыхательный клапан открывается и в атмосферу вытесняется некоторый объём паровоздушной смеси, соответст­вующий объёму паров, которые образуются в процессе дополнительного на­сыщения газового пространства («обратный выдох»). Аналогичное явление происходит после частичного заполнения очищенной и проветренной ёмкости, если в конце заполнения газовое пространство ещё не вполне насыщено парами («дополнительный выдох»). Однако в этом случае дыхательный клапан после окончания наполнения ёмкости не закрывается и сразу начинается «дополни­тельный выдох».