CC BY
0
УДК 621.926
Толстокорое Е.Н., магистр Ларина Л.В., к.т.н. преподаватель кафедра «Автомобильный транспорт и технологическое оборудование» Донской государственный технический университет
Тихонова О.Б., к.т.н. преподаватель кафедра «Автомобильный транспорт и технологическое оборудование» Донской государственный технический университет
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ СОКРАЩЕНИЯ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ
ИСПАРЕНИЯ
Аннотация: в статье определены Основным направлением повышения эффективности эксплуатации технологических машин и оборудования нефтегазоснабжения является сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах и при транспортировке. Годовые потери при перекачке и хранении нефти и нефтепродуктов велики и составляют около 9 % от годовой добычи. При этом в результате испарения из нефти уходит главным образом наиболее легкие компоненты, являющиеся основным сырьём для нефтехимических производств. Потери легких фракций бензина приводят к ухудшению товарных качеств, понижению октанового числа, повышению температуры кипения, а иногда и к переводу нефтепродукта в более низкие сорта.
Ключевые слова: технологические машины, оборудование, аварийные потери нефти.
Tolstokorov E.N., master Larina L. V., k.t.n, lecturer
chair "Automobile transport and technological equipment" department
Don State Technical University Tikhonova O.B., Ph.D.
lecturer
chair "Automobile transport and technological equipment"
Don State Technical University
FEASIBILITY STUDY OF THE CHOICE OF MEANS FOR REDUCTION OF OIL PRODUCTS LOSSES FROM EVAPORATION
Abstract: in the article the main direction of increasing the efficiency of operation of technological machines and equipment of oil and gas supply is the reduction of oil and oil products losses at refineries, oil depots and during transportation. Annual losses during pumping and storage of oil and petroleum products are high and amount to about 9% of annual production. At the same time, as a result of evaporation from oil, mainly the lightest components, which are the main raw materials for petrochemical production, are lost. Losses of light fractions of gasoline lead to deterioration of marketable qualities, lowering of octane number, increase of boiling point, and sometimes to transfer of oil product into lower grades.
Key words: technological machines, equipment, emergency oil losses.
Потери нефти и нефтепродуктов при их транспортировке, хранении, приеме и отпуске разделяют на естественные, эксплуатационные и аварийные. Основным источников естественной убыли нефтепродуктов являются их потери от испарения из резервуаров при больших и малых «дыханиях». «Большие дыхания» имеют место при операциях по заполнению резервуаров.
Наряду с этим, эксплуатационные и аварийные потери в отличие от естественной убыли могут быть полностью устранены при соблюдении всех требований безопасности и нормативно-технической документации.
Так в условиях нефтебазы, расположенной в первой климатической зоне (г. Шахты Ростовской области) для 8 резервуаров: РВС-1000 - 1 шт.; РВС-400 - 2 шт.; РГСН-45 - 4 шт.; РГСН-75 - 1 шт. Максимальный расход откачки равен 40 м3/ч. Прием бензина производится с железной дороги, отпуск - в автоцистерны. Планируемая годовая реализация бензина предполагается в объеме 16000 т, расчетная плотность бензина р=730 кг/м3.
Сокращение потерь, достигаемое при применении ССП, в зна-чительной степени зависит от номинальной вместимости резервуара, коэффициента его оборачиваемости Поб и ряда других факторов.
Средний коэффициент оборачиваемости резервуаров с учётом их геометрического объёма и рекомендуемого коэффициента использования емкости составит:
П об = v°-, (1)
06 p-ZVp -Лр
гдеО - годовая реализация бензина, т;
Пр - коэффициент использования емкости, пр = 0,85;
Ур - геометрическая вместимость резервуара, м3.
16000 -1
=-= 11,8 год 1.
об 0,73 - (1066 + 2 - 426 + 4 - 46,9 + 76,9) - 0,85
Ожидаемая годовая естественная убыль бензина из рассматриваемых резервуаров составит:
Оп =
/
Р1 + Р2 + Р3 •
М
л
-1
V поб у
• 0,(2)
где р1 - норматив естественной убыли нефтепродуктов при приеме в резервуары нефтебаз, кг/т [2];
р2 - норматив естественной убыли нефтепродуктов при хранении в резервуарах до одного месяца, кг/т [2];
р3 - норматив естественной убыли нефтепродуктов при хранении в резервуарах свыше одного месяца, кг/т [2];
М - число месяцев в рассматриваемом календарном периоде; Поб - коэффициент оборачиваемости резервуаров.
Оп =
0,22 + 0,37 0,23 + 0,66 0,09 + 0,41
—--— + —--— + —--—
12 11,8
-1
•16000=9588 кг.
Для эффективной работы применяемых дыхательных клапанов используют диски-отражатели (рисунок 1). Диск-отражатель представляет собой препятствие в форме диска, устанавливаемое на некотором расстоянии под монтажными патрубками дыхательной арматуры, и предназначен для предотвращения перемешивания содержимого газового пространства резервуаров при их опорожнении.
В процессе «вдоха» вертикальное движение воздушного потока переходит в горизонтальное. Вошедший воздух оттесняет пары нефтепродукта вниз, а сам занимает положение под кровлей [1]. Эффективность дисков-отражателей ограничивается временем, равным 20 30 часов с момента выкачки и закачки нефтепродукта. При увеличении указанного интервала в результате диффузии пары нефтепродуктов перемешиваются с воздухом, заполняя пространство резервуара, что приводит к потерям нефтепродукта при очередном его заполнении.
2
2
2
у
4 -■■-. 3 - "—- / п
-с \ ЧЧ'Ч
-• ■ £ л
1-у.<- 1 2 7У
1 - диск; 2 - стойка; 3 - монтажный патрубок; 4 - фланец; 5 - дыхательный клапан; 6 - болт для крепления стойки к фланцу; 7 - крыша резервуара
Рис.1 - Диск-отражатель
Сокращение потерь при применении дисков-отражателей описывается выражением Б, в долях, определяется по формуле:
Б = аоБ + а1Б • поб + а2Б • пОБ + азБ • пОБ ,(3) где аоБ, а1Б, а2Б, азБ - числовые коэффициенты, зависящие от типа резервуара (таблица 1).
Таблица 1 - Величины коэффициентов, зависящие от типа резервуара
Номинальный объем резервуара, м3 102 • а0Б 102 • а2Б 102 • а3Б 102 • а4Б
400 -3,77 0,651 -11,0 6,77
700 -3,43 0,685 -11,9 7,20
1000 -3,50 0,635 -11,0 6,69
2000 -3,57 0,627 -10,9 6,61
3000 -3,67 0,564 -9,8 5,96
5000 -3,80 0,465 -8,1 4,95
10000 -2,26 0,667 -11,9 7,30
20000 -4,22 0,250 -4,4 2,71
50000 -3,61 0,341 -6,1 3,77
Ожидаемое сокращение потерь при использовании дисков -отражателей:
Бд.45, 75 = -3,77 • 10-2 + 0,651 • 10-2 • 11,8 -11,0 • 10-5 • 11,82 +
+6,77 • 10-7 11,83 = - 0,1128. Бд.400 = -3,43 • 10-2 + 0,685 • 10-2 • 11,8 -11,9 • 10-5 • 11,82 +
+7,2 • 10-7 11,83 =0,0311. Бд.1000 = -3,50 • 10-2 + 0,635 • 10-2 • 11,8 -11 • 10-5 • 11,8 2 + +6,69 • 10^ 11,8 3 = 0,0257.
Отрицательные величины Sa, вычисленные в области низких коэффициентов оборачиваемости, свидетельствует о бесполезности применения дисков-отражателей в данных условиях.
Среднее ожидаемое сокращение потерь бензина из рассматриваемых резервуаров с помощью дисков-отражателей составит:
Бд=[-0,1128-(4-46,9+76,9)+0,0311 -2-426+0,0257-1066]/(4-46,9+ +76,9+2-426+1066)=0,0011.
Сокращение потерь бензина из рассматриваемых резервуаров согласно литературным источникам [1-6] может осуществляться с помощью понтона. Понтон - жесткое плавающее покрытие, помещаемое в резервуар со стационарной кровлей с целью уменьшения скорости насыщения газового пространства парами нефтепродуктов (рисунок 2). Конструктивно понтон представляет собой жесткую газонепроницаемую конструкцию в форме диска, закрывающую не менее 95 % поверхности нефтепродукта и снабженную затвором, уплотняющим кольцевой зазор между диском и стенкой резервуара.
1-настил; 2 -верхняя балка; 3 -нижняя балка; 4 -поплавок; 5 - ериферийная юбка; 6 -периферийный затвор; 7 -противоповоротное устройство; 8 -люк-лаз; 9 -кабель заземления; 10 -дренажное устройство; 11 -стационарная опора; 12 -направляющая резервуара; 13 -затвор направляющей
Рис. 2 - Резервуар с металлическим понтоном Сокращение потерь бензинов, достигаемое при применении понтонов с затвором Sn, в долях, определяется по формуле:
Sn = Ь 08 + Ь 18 • П\(4) где Ь0б, Ь^, Ь2Б - постоянные числовые коэффициенты, зависящие от номинальной вместимости резервуара и коэффициента оборачиваемости (таблица 2). Ожидаемое сокращение потерь при применении понтонов с затвором составит:
8п.400 = 0 + 2,35 • 10-2 • 11,80688 = 0,128. 8п.1ооо = 3-10-2 + 3,85 • 10-2 • 11,80683 = 0,258.
Среднее ожидаемое сокращение потерь бензина из рассматриваемых резервуаров с помощью понтонов:
8д=[0,128-2-426+0,258-1066]/(2-426+1066)=0,2003
При применении плавающих крыш в одинаковых условиях с понтонами сокращение потерь от испарения 8^ меньше, чем при применении понтонов:
- при номинальном объеме резервуаров 1000 м3 и меньше - на 7-10
%;
- при 2000 м3 < Уном< 5000 м3 - на 3-5 %,
- при Уном > 10000 м3 - на 1-2 %.
Таблица 2 - Величины коэффициентов для понтонов с затвором
Номинальная вместимость резервуаров, м3 N <10, 1/год 10<п<40, 1/год
102 - Ь 18 102 - Ь 18, год Ь 28 Ь 28 102 - Ь 08 102 - Ь 18, год Ь 28 Ь 28
400 - 1,65 0,845 - 2,35 0,688
700 - 3,21 0,736 - 3,56 0,697
1000 - 4,01 0,703 3 3,85 0,683
2000 - 18,00 0,410 26 5,95 0,545
3000 - 27,10 0,275 32 6,27 0,519
5000 10 20,30 0,347 40 4,46 0,563
10000 26 16,94 0,384 52 4,52 0,529
20000 40 11,90 0,439 67 0,90 0,834
50000 63 13,30 0,284 82 0,59 0,915
Сокращение потерь, обеспечиваемое при применении газоуравнительных систем 8гус при операциях со стабильными углеводородными жидкостями с температурой менее 25 °С, принимаем согласно [2]:
Бгус = Кс -100%. (5) Значения коэффициента совпадения операций Кс для каждой конкретной группы резервуаров определяются по журналам оперативного учета, диспетчерским листам и т.п.
Коэффициент совпадения операций Кс определяется по формуле:
Кс =
шт
(У 'У }
зак' от J
У.„„
, (6)
где Узак - объем принятого нефтепродукта за рассматриваемый промежуток времени, м3;
Уот - объем отпущенного нефтепродукта за рассматриваемый промежуток времени, м3. В отдельных случаях величину Кс можно принимать по таблице 3.
Таблица 3 - Коэффициент совпадения операций
Характеристики объекта Поб, 1/год Кс
Нефтебазы, осуществляющие прием по трубопроводу или железной дороге, отпуск- в автоцистерны до 50 0,2-0,5
Нефтебазы, расположенные на водных путях; прием - в нефтеналивные суда, железнодорожные и автомобильные цистерны до 30 0,1-0,3
Нефтебазы, осуществляющие прием по трубопроводу и железной дороге, отпуск - в железнодорожные и автомобильные цистерны до 25 0,2-0,4
Насосные станции, на которых производится одновременно прием и отпуск - в группе резервуаров с одинаковым нефтепродуктом - 0,5-0,7
Насосные станции, на которых не производится одновременно прием и отпуск - в группе резервуаров с одинаковым нефтепродуктом, а также наливные станции - 0,1-0,3
При применении систем улавливания легких фракций (УЛФ) достигаемое сокращение потерь зависит от многих факторов, например, от стоимости системы (стоимость установки УЛФ Vapor King 6.4/0.35 составляет 384555009 руб.) и недостаточно высоких объемов резервуарного парка и коэффициентом оборачиваемости резервуаров. Указанные факторы приведут к сроку окупаемости выше нормативного и низкой рентабельности инвестиций.
Таким образом, наибольшее сокращение потерь бензина из рассматриваемых вертикальных резервуаров обеспечивается понтонами, которые могут быть рекомендованы для рассмотренных выше условий хранения нефтепродуктов в вертикальных емкостях.
Использованные источники:
1. Тугунов П. И., Новоселов В.Ф., Коршак А.А., Шаммазов А.М.. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. -Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002. - 658 с.
2. Хранение нефти и нефтепродуктов: Учебное пособие./ Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. - 550 с
3. Едигаров С.Г., Бобровский С.А. Проектирование и эксплуатация нефтебаз и газохранилищ. М., «Недра», 2010. - 180 с.
4. Шишкин Г.В. Справочник по проектированию нефтебаз. - М.: «Недра», 2012. - 216 с.
5. Коршак А.А. Нефтебазы и АЗС: Учебное пособие/ А.А. Коршак, Г.Е. Коробков, Е.М. Муфтахов. - Уфа: ДизайнПолинрафСервис, 2006. - 416 с.
6. Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и нефтепереработка: учебник для высших учебных заведений. - Баку: Издательство «Бакы Университета», 2009. - 660 с.
