CC BY
647
Е.В. Кузнецов
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, СОКРАЩЕНИЕ И УЧЕТ ПОТЕРЬ СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА НЕФТЕБАЗАХ
Ж^орьба с потерями нефтепродуктов - один из важных путей
ЛЗ экономии топливно-энергетических ресурсов, играющих ведущую роль в развитии экономики.
Существенный источник экономии нефтяных ресурсов - устранение потерь при их добыче, переработке, транспортировании и хранении. По оценкам специалистов, только за счет этого можно получить до 20 % всей экономии топливно-энергетических ресурсов.
Основным видом потерь нефти и нефтепродуктов, полностью не устранимых на современном уровне развития средств транспорта и хранения углеводородов, являются потери от испарения из резервуаров и других емкостей (авто- и железнодорожных цистерн, топливных баков автомобилей и др.).
Ущерб, наносимый этими потерями, состоит не только в уменьшении топливных ресурсов и стоимости теряемых продуктов, но и в отрицательных экологических последствиях, которые являются результатом загрязнения окружающей среды нефтепродуктами. Поэтому борьба с потерями нефтепродуктов дает не только экономический эффект, но и жизненно важна для обеспечения охраны природы. Нефтесбытовые компании занимаются закупкой крупных партий нефтепродуктов у нефтедобывающих предприятий и реализуют их по автозаправочным станциям, принадлежащим компании или же компаниям-клиентам.
Цепь доставки топлива до конечного потребителя выглядит следующим образом: топливо крупными партиями (авто-, судо-, железнодорожные перевозки) поступает на нефтебазы -крупные хранилища нефти, и по мере необходимости отгружаются мелкими
партиями в бензовозы и распространяется ими по АЗС. Обобщенную схему сбыта нефтепродуктов представим на рисунке.
«Обобщенная схема сбыта нефтепродуктов»
С поставщиками и потребителями составляются годовые договора на приход и отгрузку нефтепродуктов соответственно, которые предписывают сколько нефтепродуктов должно быть доставлено/отгружено с нефтебазы. Конкретные даты и объемы поставок/отгрузок имеют меньший чем год горизонт планирования. Также в течение года могут появиться новые договора, но их доля очень мала в общем объеме.
Транспортирование, хранение, прием и выдача топлив обычно сопровождаются потерями, которые с точки зрения их предотвращения условно можно разделить на потери
• естественные,
• эксплуатационные
• организационные
• аварийные.
Естественные потери зависят от свойств топлив и условий их содержания, в частности температуры, атмосферного давления, размеров горловины, технического состояния емкостей, скорости их заполнения и опорожнения, способа хранения, транспортирования, приема и выдачи. К естественным потерям следует отнести, например, потери от испарения. Эти потери при использовании наиболее широко распространенного современного оборудования полностью прекратить практически невозможно. Их можно в значительной степени уменьшить путем рациональной организации работ и поддержания на должном уровне технического состояния оборудования
Эксплуатационные потери топлив в меньшей степени зависят от их свойств. Это потери от утечек, проливов, загрязнения, обводнения, осмоления, слива, загрязнения, обводнения, осмоления, смешения подтекания, переполнения и нарушения герметичности емкостей. Они происходят из-за неудовлетворительного технического состояния емкостей хранения, средств транспортирования, оборудования складов и нефтебаз, трубопроводов, средств перекачки заправки, несвоевременного их профилактического осмотра ремонта, а также от смешения различных сортов нефтепродуктов при перекачке их по трубопроводам и неправильном выполнении операции по приему и выдаче. Эксплуатационные потери в отличие от естественных потерь могут быть полностью устранены.
Аварийные потери - потери топлив, возникающие вследствие повреждения резервуаров, трубопроводов и другого оборудования при стихийных бедствиях и в других случаях
Потери топлив можно также разделить на количественные, качественные и количественно-качественные. К количественным потерям топлив относятся такие, при которых качество оставшегося продукта не изменяется, например, при утечках, проливах, неполном сливе и т.п. Когда ухудшается качество топлива, а количество
его не изменяется, в частности при загрязнении, обводнении, осмо-лении или смешении, потери называются качественными. Количественные потери топлива, приводящие к изменению его качества, называются количественно-качественными. Например, качество бензина при испарении может настолько ухудшаться, что без восстановления он не будет пригоден для работы двигателей, особенно в зимнее время.
Борьба с потерями нефтепродуктов имеет не только техникоэкономическое, но и социальное значение. Нефтепродукты, "потерянные" при эксплуатации техники и отпуске, загрязняют окружающую среду. Поэтому все мероприятия, предусматривающие сокращение потерь этих продуктов, направлены на улучшение условий труда, обеспечение чистоты и культуры производства, охрану окружающей среды.
Ущерб, наносимый потерями топлива, определяется не только их стоимостью, но и загрязнением окружающей среды. Поэтому сокращение потерь топлив на каждом этапе его доставки от нефтеперерабатывающих заводов до баков машин является сложной и актуальной задачей.
При обычных, распространенных методах транспортирования и хранения (хранение в резервуарах с дыхательными клапанами, слив и налив без применения специальных устройств для сохранения паров) потери от испарения бензина на пути от нефтеперерабатывающего завода до баков машин достигают 1,5-2,0 %
По данным исследований, в системе транспорта и хранения примерно 75 % потерь топлив приходится на испарение. Потери от испарения в определенной мере могут быть сокращены за счет правильного выбора графика и режимов проведения операций выдачи и приема топлива в резервуары и транспортные емкости. Во всех случаях необходимо стремиться к организации (в зависимости от производственных условий) рациональной эксплуатации резервуаров.
Потери от испарения топлив при заполнении и опорожнении резервуаров, как показывают исследования, могут быть снижены при соблюдении следующих условий:
• скорость заполнения резервуаров должна быть максимально возможной;
• скорость полной откачки из резервуаров с последующей их зачисткой и проветриваемость, также должна быть максимально возможной;
• скорость частичной откачки из резервуаров должна устанавливаться в зависимости от следующего: если резервуар после частичной откачки может быть быстро заполнен, откачка должна производиться с максимально возможной скоростью; если резервуар должен длительное время простоять с остатком, откачку необходимо вести по возможности медленно;
• время между смежными циклами частичной откачки и заполнения резервуаров должно быть максимально сокращено.
Учитывая взаимосвязь операций (уменьшение потерь при одной из них" может привести к увеличению потерь при других; для организации рациональной эксплуатации резервуаров всегда следует отыскивать решения, приводящие к минимально возможным суммарным потерям при всех выполняемых операциях.
Потери от испарения из резервуаров при хранении могут быть сокращены в результате осуществления следующих мероприятий:
• уменьшение объема газового пространства резервуаров;
• хранение топлива под избыточным давлением в резервуарах;
• уменьшение амплитуды колебаний температур поверхности топлива и газового пространства резервуаров;
• улавливание паров топлива, выходящих из резервуаров;
• рациональная эксплуатация резервуаров и других сооружений, связанных с транспортированием и хранением топлив;
• хранение топлив в отложениях каменной соли, шахтных и ледогрунтовых хранилищах.
Борьба с потерями топлива при хранении и транспортировании является обязательным мероприятием и предусматривается частично требованиями ГОСТ 1510-84. (таблица).
Если общие потери нефтепродуктов в год составят около 0,03 % (масс.) валового товарооборота, то фактическое распределение этих потерь сложится следующим образом: при складском хранении - 37,2 %, при железнодорожных и автомобильных перевозках (погрузочно-разгрузочных работах) - 6,2%. Доминирующими в общих потерях нефтепродуктов являются потери автобензина, затем дизельного топлива, мазутов и прочих нефтепродуктов.
Наземные резервуары большого объема при наполнении их нефтепродуктом ("большое дыхание") и при повышении температуры среды ("малое дыхание") являются источниками Мероприятия по предотвращению и сокращению потерь нефтепродуктов
Источники и причины потерь нефтепродуктов Мероприятия
Испарение нефтепродуктов из резервуаров больших и малых «дыханий» Газовая обвязка резервуаров в общую дыхательную систему "Использование дыхательных клапанов повышенного давления Сокращение продолжительности и частоты сливов топлива за счет параллельного слива по нескольким шлангам из большегрузных автоцистерн Увеличение среднего коэффициента заполненности резервуаров Применение системы улавливания и конденсации паров бензина, вытесняемых из резервуаров при сливе
Потери нефтепрдуктов при сливе из автоцистерн в резервуары Применение совершенных герметических соединительных устройств Устройство металлических сливных колодцев над резервуарами Систематический контроль исправности сливного рукава и его соединений Применение индикатора полного слива из автоцистерны
Потери при розливе топлива в австоцистерны Использование автоматически перекрывающихся заправочных кранов Визуальный контроль оператором мест заправки Использование колонок переменной производительности
Утечки нефтепродуктов из резервуаров и трубопроводов в результате нарушения их герметичности Своевременное и качественное выполнение регламентных работ по техническому обслуживанию Применение вертикальных резервуаров, установленных в железобетонных колодцах
Проливы и утечки при техническом обслуживании и ремонте оборудования Применение управляемых, верхних приемных клапанов на всасывающем трубопроводе Использование специального инструмента и оснастка при работе по ТО и ТР
Неполный слив нефтепродуктов из автоцистерн в резервуары Устройство специальных площадок для установки автоцистерн при сливе Контроль исправности дыхательных клапанов и
фильтров сливных устройств Применение специальных индикаторов слива
выброса в атмосферу паров этого нефтепродукта. Так, например, в летнее время при температуре 25 °С из бензиновых резервуаров с каждого кубического метра вытесняемой наружу через дыхательные клапаны паровоздушной смеси выбрасывается 1 кг паров бензина.
Годовые потери от испарения при вместимости резервуаров 200 м3 составляют 5,75 %; 400 м3 - 4,24 %; 2000 м3 - 3,75 %; 5000 м3
- 3,25 %; 10000 м3 - 2,75 % от вместимости резервуара.
При хранении нефтепродуктов важнейшим путем уменьшения потерь нефтепродуктов за счет испарения является увеличение среднего коэффициента заполненности резервуаров (1) Кс.з. = Узап/Уобщ (1)
Кс.з. - средний коэффициент заполненности; Узап - Объем заполненного резервуара; Уобщ - Общий объем резервуара
При увеличении общей заполненности резервуарного парка нефтебазы уменьшается объем газового пространства резервуаров и, как следствие, сокращаются потери нефтепродуктов из-за «большого дыхания». Добиться этого можно постоянно контролируя объем нефтепродуктов, собирая статистику, на основе которой можно прогнозировать загрузку и отгрузку нефтепродуктов из ре-зервуарного парка. Для этого необходима автоматизация процесса планирования и формирования заявок на загрузку и отгрузку. Многие нефтехранилища оборудованы автоматизированными системами, которые работают с заявками на прием и отгрузку топлива, осуществляют налив, ведут отчетность, но в них не реализован процесс планирования заявок. Распределение заявок ведется путем разбиения общего количества нефтепродуктов на равные порции, которые должны поступать через равные промежутки времени, при этом часто случаются ситуации, при которых резервуары либо заполнены до предела, и невозможно разгрузить нефтепродукты, либо, когда в резервуаре недостаточно нефтепродуктов и сроки поставок клиентам откладываются.
Автоматизация процесса погрузки-отгрузки и хранения топлива сможет обеспечить точный контроль и учет потерь топлива. Данные о потерях будут создавать статистику, на основании кото-
рой можно прогнозировать потери и планировать мероприятия по их снижению.
Для этого необходимо оборудование резервуаров техническими средствами контроля, создание информационной системы учета топлива, данные для которой будут поступать с технических устройств.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бондарь В.А., Зоря Е.И., Цагарели Д.В. Операции с нефтепродуктами. -Москва: Изд-во «Паритет» 1999. - С. 343
2. Кулагин А.В. Прогнозирование и сокращение потерь бензинов от испарения в из горизонтальных подземных резервуаров АЗС. Автореферат УГНТУ. Уфа-2003
3. Автозаправка : Эксплуатация: Справочник руководителя. -Москва: Изд-во «Астрель» 2004. - С. 542
4. Кулагин А.В., Коршак А.А. Разработка методик расчета и сокращения потерь бензина из резервуаров автозаправочных станций // Проблемы нефтегазовой отрасли: Материалы научно-методической конференции. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. -С. 196. ЕШ '
— Коротко об авторе -----------------------------------------
Кузнецов Е.В. - аспирант, каф. АСУ, Московский государственный горный университет.
