Лабораторна робота 6 визначення кількості викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів

Вступ

Виконання даної лабораторної роботи ставить за мету ознайомлення з масштабом викидів в атмосферу вуглеводнів і їх впливом на повітряний басейн при експлуатації резервуарів і зберіганні нафтопродуктів. Задача лабораторної роботи полягає у визначенні кількості викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів з нафтопродуктопроводами. В залежності від умов і режиму їх експлуатації.

Основні положення

Існує багато методів прямого і непрямого визначення втрат нафтопродуктів за рахунок випаровування резервуарів. Проте методи безпосереднього заміру кількості і концентрації пароповітряної суміші досить складні та небезпечні.

Методи непрямого визначення кількості викидів вуглеводнів в атмосферу з резервуарів також пов’язані з необхідністю багаторазового відбору проб пароповітряної суміші і потребують складних розрахунків.

В даний час накопичений достатній експериментальний матеріал в результаті обстеження ряду нафтопереробних заводів, на основі якого розроблена дана методика розрахунків втрат вуглеводнів в атмосферу від випаровування при експлуатації, прийомі та відпуску нафтопродуктів з резервуарів та ємкостей.

Легкі нафтопродукти та ароматичні вуглеводні

Річна втрата вуглеводнів (в тоннах) з резервуарів визначається додаванням квартальних втрат. Квартальні втрати визначаються за формулою 6.1:

(6.1)

де V_кв - об’єм нафтопродукту, який поступив в резервуар на протязі кварталу, м³; q_гп – середня густина пари нафтопродукту в пароповітряному середовищі резервуару при середньоквартальній температурі газового простору, кг/м³; К₁ - дослідний коефіцієнт, який характеризує питомі втрати вуглеводнів в залежності від квартальної зворотності резервуарів (рис.6.1); наявність технічних засобів зменшення втрат від випаровування і режиму експлуатації резервуару (табл. 6.1); К₃ - коефіцієнт, який враховує вплив кліматичних умов на випаровування (табл.6.2); Р_нас - тиск насиченої пари вуглеводнів в пароповітряному середовищі при середньоквартальній температурі газового простору резервуару, мм.рт.ст.; Р_атм - середній барометричний тиск в газовому просторі резервуарів (приблизно дорівнює атмосферному тиску), мм.рт.ст.

Рис.6.1 -Залежність К1 від квартальної зворотності води

Таблиця 6.1 - Значення коефіцієнту k ₂, який враховує наявність технічних засобів зменшення втрат від випаровування та режиму експлуатації резервуару

Експлуата-ція резервуарів	Значення коефіцієнту k2
	Наземні металічні резервуари				підземні залізобетонні резервуари
	без наяв-ності тех.засобів зменшення втрат	наявність понтону, плаваючої кришки		підключення до газо-урівнювальної системи	без наявності тех.засобів зменшення втрат		підключення до газо-урівнювальної системи
Резурвуар експлуатується як «Мірник»	1,00	0,20		0,20	0,80		0,10
Те ж, але з відкритими люками	1,10	0,25	1,10		0,90	0,90

Продовження таблиці 6.1

Експлуата-ція резервуарів	Значення коефіцієнту k2
	Наземні металічні резервуари			підземні залізобетонні резервуари
	без наяв-ності тех.засобів зменшення втрат	наявність понтону, плаваючої кришки	підключення до газо-урівнювальної системи	без наявності тех.засобів зменшення втрат	підключення до газо-урівнювальної системи
Резурвуар ек-сплуатується як «буфер-ний»	0,10	0,05	0,05	0,15
Те ж, але з відкритими люками	0,15	0,07	0,20	0,20

Таблиця 6.2 – Значення коефіцієнту k ₃, який враховує вплив кліматичних умов на випаровування

Квар-тал	Значення коефіцієнту k 3
	Кліматична зона
	Північна	Середня	Південна	Середня Азія
II та III	1,00	1,14	1,47	1,72
I та IV	1,00	1,00	1,00	1,00

Значення середньоквартальної температури газового простору резервуару t_ср приймається:

для І і ІV кварталів (6.2)

для II і III кварталів (6.3)

де t_н – середньоквартальна температура нафтопродукту в резервуарі, ⁰С; t_а – середньоквартальна температура атмосферного повітря, ⁰С.

Т иск насиченої пари нафтопродукту визначається по графіку Р_нас=f(t) (рис.6.2), а для індивідуальних ароматичних вуглеводнів за довідниковими даними.

Рисунок 6.2 – Залежність тиску насиченої пари бензинів від середньоквартальної температури газового простору резервуарів

Густина q пари вуглеводнів (в т/м³) визначається за формулою 6.4:

(6.4)

де М - молекулярна маса пари нафтопродукту; Р_атм - барометричний тиск в газовому просторі резервуару, мм.рт.ст.; Р = 760 мм.рт.ст.; Т₀ = 273К; Т_ср - середньоквартальна температура газового простору, К.

Молекулярна маса пари бензинових фракцій визначається за формулою 6.5:

(6.5)

де t_пк - темепартура початку кипіння нафтопродукту,⁰С.

Молекулярна маса пари нафти та нафтопродуктів визначається за формулою (6.6):

(6.6)

Приклад розрахунку

Вихідні дані. Розрахувати викиди вуглеводнів в атмосферу від 5 наземних металічних резервуарів (n), три з яких не обладнені технічними засобами зниження втрат, а два резервуари обладнені понтонами. Ємкість кожного резервуару (V) - 10000м³. В резервуар за 1 квартал поступило (V_кв) 500000м³ бензину. Середньоквартальна температура бензину в резервуарі +20⁰С, а атмосферного повітря -10⁰С. Температура початку кипіння бензину +52⁰С. Тиск насиченої пари при 38⁰С становить 525мм.рт.ст. Середньоквартальний барометричний тиск в газовому просторі - 750 мм.рт.ст.

Розрахунок. Визначаємо середньоквартальну температуру газового простору резервуарів за формулою (6.2):

Тиск насиченої пари бензину при середньоквартальній температурі газовго простору визначаємо за графіком 6.2 Р_нас=f(t) і одержуєм Р_нас=130мм.рт.ст.

Молекулярну вагу пари бензину визначаємо за формулою 6.5:

Густина пари бензину при середньоквартальній температурі газового простору резервуару і середньому бараметричному тиску згідно формули 6.4 становить:

Коефіцієнт k₁ знаходимо по графіку (рис.6.1), k₁ = 2,35. Для резервуарів, які обладнені технічними засобами для зменшення втрат, k₂=0,2 (табл.6.1), тоді k_2ср для даної групи резервуарів дорівнює:

Для І кварталу коефіцієнт k₃=1 (табл. 6.2).

Отже, викиди вуглеводнів в атмосферу за І квартал складають:

Важкі нафтопродукти

Річні втрати вуглеводнів в атмосферу (в тоннах) визначається за формулою 6.8:

^t (в тоннах) (6.8)

де q^t - питомі втрати вуглеводнів в атмосферу при закачці 1м³ продукту при його середньорічній температурі, т/м³ (табл.6.3); V_річ - об’єм нафтопродукту, який поступив в резервуар за 1 рік, м³.

Таблиця 6.3 – Питомі втрати важких нафтопродуктів

Нафтопродукт	Питомі втрати важких нафтопродуктів, т/м3  10-6
	t = 250С	t = 500С	t = 750С
Гас	30	70	110
Дизпаливо	20	47	74
Мазут	16	38	60
Масла	4	9	14

Приклад розрахунку

Вихідні дані. Визначити викиди вуглеводнів в атмосферу від мазутних резервуарів. За рік в резервуарний парк поступило 1000000м³ мазуту. Середньорічна температура мазуту 25⁰С.

Розрахунок. Питомі втрати мазуту при 25⁰С складають 1610^-6т/м³ (табл.6.3), тоді річні втрати мазуту складають:

Порядок виконання роботи

1. Одержати вихідні дані для проведення розрахунків кількості викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів з нафтопродуктами.

2. Визначити середньоквартальну температуру газового простору резервуарів за формулою 6.2 або 6.3 в залежності від вихідних даних.

3. За допомогою графіка 6.2 та вихідними даними знайти тиск насиченої пари бензину Р_нас.

4. За формулою 6.5 визначити молекулярну масу бензину.

5. За формулою 6.4 визначити густину пари бензину.

6. За формулою 6.6 визначити квартальну зворотність резервуарів і за одержаним результатом визначити по графіку 6.1 значення коефіцієнту k₁.

7. Згідно вихідних даних за допомогою таблиці 6.1 вирахувати значення коефіцієнту k₂.

8. По таблиці 6.2 згідно вихідних даних визначити значення коефіцієнту k₃.

9. По одержаних результатах п.п.2-8 за формулою 6.1 визначити кількість викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів.

10. Для важких нафтопродуктів по таблиці 6.3 визначити питомі втрати нафтопродуктів і за формулою 6.8 вирахувати кількість їх викидів в атмосферу в процесі експлуатації резервуарів.

Варіантність роботи

Кожному студенту видається індивідуальне завдання для визначення кількості викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів.

Контрольні питання

1. Як впливає на оточуюче середовище експлуатація резервуарів з нафтопродуктами?

2. Від чого залежить інтенсивність екологічного навантаження при експлуатації резервуарів?

3. Які заходи вживаються для зменшення екологічного навантаження при експлуатації резервуарів?

4. Від яких факторів залежить кількість викидів вуглеводнів в атмосферу при експлуатації резервуарів?

5. Як розрахувати викиди за рік в атмосферу легких і важких нафтопродуктів?