Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов

1. Общая характеристика методов ресурсосбережения

Под ресурсосберегающими понимаются технологии, обеспечивающие экономию материальных, энергетических и иных ресурсов.

Методы ресурсосбережения при транспорте, хранении и распределении нефти и нефтепродуктов применяются:

* на этапе проектирования;

* на этапе строительства;

* на этапе эксплуатации.

На этапе проектирования ресурсосбережение обеспечивает использование ЭВМ и рациональное размещение запорной арматуры. ЭВМ в настоящее время используется:

* для выбора трасс магистральных трубопроводов;

* для профилирования трубопроводов в вертикальной плоскости;

* для изготовления рабочих чертежей и технической документации.

С помощью ЭВМ осуществляется оптимальное профилирование трубопроводов, определяются места установки гнутых вставок заводского изготовления, выполняются все необходимые расчеты (гидравлические, прочностные, сметные и прочие). С помощью ЭВМ, подключенной к графопостроителю, изготавливаются сегодня все чертежи. Понятно, что при этом экономятся трудовые ресурсы, сокращается продолжительность проектных работ, обеспечивается выбор действительно оптимального варианта строительства (за счет рассмотрения большего числа вариантов).

На ЭВМ решается еще одна задача проектирования - расстановка линейной запорной арматуры. Теория надежности и практика эксплуатации трубопроводов показывают, что обеспечить полную безотказность линейной части магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов не представляется возможным, и поэтому, хотя и редко, но происходят аварии трубопроводов со всеми вытекающими в таких случаях последствиями.

Линейная запорная арматура, перекрываемая в случае аварии, позволяет ограничить сток нефти или нефтепродукта, сократить их потери и уменьшить опасность для населения.

На этапе строительства экономия трудовых, материальных и финансовых ресурсов обеспечивается рациональной организацией строительных работ, а также использованием нетрадиционных материалов и конструкций.

На этапе эксплуатации трубопроводов и хранилищ экономия ресурсов обеспечивается следующими путями:

* уменьшением потерь нефти и нефтепродуктов,

* уменьшением эксплуатационных затрат,

*использованием вторичных энергоресурсов (ВЭР) и низкопотенциальных источников тепла.

Уменьшение эксплуатационных затрат достигается снижением затрат на перекачку (выбором оптимальных режимов, применением насосов с регулируемой частотой вращения, использованием противотурбулентных присадок, выбором оптимальной периодичности очисток) и затрат на подогрев (оптимизацией температурного режима, применением тепловой изоляции, использованием солнечной энергии).

Уменьшение потерь нефти и нефтепродуктов достигается:

* контролем за возникновением утечек из трубопроводов и резервуаров;

* сокращением потерь нефти и нефтепродуктов от испарения;

* очисткой нефтесодержащих стоков;

* сбором и утилизацией отработанных масел.

Потери от утечек жидких продуктов происходят в следующих случаях:

1) при наличии всевозможных неплотностей в резервуарах, трубопроводах, наливных судах, вагонах-цистернах, насосах, арматуре и другом оборудовании;

2) от несвоевременной смены различного рода набивок и прокладок (сальниковых, фланцевых);

3) при спуске отстоявшейся воды из резервуаров через водоспускной кран без надлежащего наблюдения;

4) в результате переполнения сливного желоба во время нижнего слива вагонов-цистерн;

5) при переливе нефтепродуктов через верх резервуаров, вагонов-цистерн, автоцистерн и мелкой тары (бочек, бидонов);

6) при выбросе нефтепродуктов через колпак вагонов-цистерн вследствие увеличения объема от повышения температуры, а также при выплескивании через неплотно закрытый люк во время движения;

7) из-за неисправности наливных устройств, сливных клапанов и т. д.;

8) от рассыхания деревянных бочек и несвоевременной осадки обручей.

Вопросы сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения рассмотрим более подробно.

2. Современные технологии уменьшения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения

Нефть и нефтепродукты проходят сложный путь транспортировки, хранения и распределения. От скважин до установки нефтеперерабатывающего завода, от завода до потребителя. При этом они подвергаются многочисленным транспортным операциям, которые сопровождаются потерями, составляющими около 9% от годовой добычи нефти. Из них 2-2,5% приходятся на потери в сфере транспорта, хранения и распределения нефтепродуктов. Эти потери подразделяются на количественные (утечки, разливы, аварии), качественно-количественные (испарение, смешение). Значительную долю в общем балансе потерь составляют потери от испарения в резервуарах и при сливо-наливных операциях.

Испарение нефти и бензинов приводит к изменению их физико-химических свойств, уменьшению выхода светлых нефтепродуктов при переработке нефти, ухудшению эксплуатационных характеристик двигателей. В связи с этим затрудняется запуск двигателей, надежность их работы, увеличивается расход топлива и сокращается срок эксплуатации. Теряемые легкие углеводороды загрязняют окружающую среду и повышают пожароопасность предприятий.

Потери от испарения жидких веществ происходят в результате недостаточной герметизации при транспортировании, хранении, приеме и отпуске. Величина этих потерь зависит от физико-химических свойств и состава нефтепродуктов. Эти потери более значительны, чем потери от утечек, и являются не только количественными, но и качественными, так как остающиеся в резервуаре продукты могут значительно изменить свои свойства.

Склонность нефтей и нефтепродуктов к испарению характеризуется упругостью их паров и фракционным составом, определяющим качественную сторону потерь. Наибольшей испаряемостью обладают легкие нефти, богатые бензиновыми фракциями, и светлые нефтепродукты (бензины, лигроин, керосины).

Нефть и нефтепродукты, обладающие высокой упругостью паров, насыщают воздух парами наиболее ценных легких фракций, которые, выходя вместе с воздухом в атмосферу, безвозвратно теряются.

Сохранение нефтепродуктов, теряемых при испарении, могло бы сэкономить народному хозяйству значительное количество самых ценных сортов горючего.

Потери от испарения происходят:

1) при наливе (сливе) нефтей и нефтепродуктов в наливные суда, вагоны-цистерны и автоцистерны через открытые люки;

2) при заполнении резервуаров и различных емкостей, газовое пространство которых сообщается с атмосферой;

3) при увеличении давления в газовом пространстве резервуаров.

При хранении сырых нефтей и светлых нефтепродуктов имеют место потери наиболее ценных фракций от больших и малых «дыханий» резервуаров.

Суточные колебания температуры наружного воздуха вызывают изменение температуры и упругости смеси паров нефтепродукта с воздухом, насыщающих газовое пространство резервуара. Днем при нагревании резервуара и верхнего слоя нефтепродукта количество паров и их упругость в герметически закрытом резервуаре увеличиваются, и если давление превысит расчетное, то часть паров и воздуха выйдет из резервуара в атмосферу через предохранительные клапаны, устанавливаемые на резервуаре. Ночью наблюдается обратное явление: температура наружного воздуха и паров нефтепродукта понижается, часть паров конденсируется, давление в резервуаре падает, и в газовое пространство резервуара, при достижении вакуума сверх расчетного, будет входить наружный воздух.

Этот процесс выпуска паровоздушной смеси и впуска воздуха, вызываемый изменением температуры, носит название малых «дыханий» резервуара. Малые «дыхания» возникают также при изменении наружного барометрического давления.

При наполнении резервуара из него вытесняется в атмосферу воздух, насыщенный парами нефтепродукта, а при опорожнении, наоборот, в него поступает наружный воздух. В этом случае происходит опять процесс «дыхания», но с большей амплитудой. В отличие от первого случая, процесс впуска воздуха и выпуска смеси паров и воздуха при опорожнении и наполнении резервуара нефтепродуктом принято называть большими «дыханиями».

3. Некоторые методы снижения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения

Потери от испарения следует отнести к естественным потерям нефтепродуктов. Ущерб, наносимый потерями топлива при его испарении, определяется не только их стоимостью, но и загрязнением окружающей среды. Потери топлива при использовании наиболее широко распространённого современного оборудования полностью предотвратить, как правило, невозможно. Их можно в значительной степени снизить путём рациональной организации работ и поддержания на должном уровне технического состояния резервуаров и других сооружений.

К числу основных организационных мер относятся:

1) соблюдение полной герметизации сооружений и устройств, используемых для хранения и транспорта нефтепродуктов, а также при проведении сливно-наливных операций;

2) уменьшение объема газового пространства или поверхности хранимого продукта и сокращение амплитуды колебаний температуры в резервуарах для хранения нефти и светлых нефтепродуктов;

3) хранение легко испаряющихся нефтепродуктов под повышенным давлением и в резервуарах специальных конструкций;

4) рациональная эксплуатация нефтескладских установок и сооружений;

5) предотвращение потерь от аварий, утечек и смешения различных сортов;

6) прогрессивное нормирование снижения естественной убыли и обеспечение точного учета нефтепродуктов.

4. Традиционные средства сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения

ресурсосбережение нефть бензин

В настоящее время в качестве средств, уменьшающих потери нефтепродуктов от испарения и соответствующее загрязнение окружающей среды, применяются:

* дыхательная и предохранительная арматура;

* диски-отражатели;

* газовые обвязки (ГО);

* газоуравнительные системы трубопроводов (ГУС);

*покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта (плавающие крыши и понтоны).

Дыхательная и предохранительная арматура

Дыхательная арматура предназначена для герметизации газового пространства резервуаров с нефтью и нефтепродуктами и регулирования давления в этом пространстве в заданных пределах. Дыхательную арматуру устанавливают на стационарной кровле резервуаров с целью обеспечения проектных величин внутреннего давления и вакуума или их отсутствия (для атмосферных резервуаров и резервуаров с понтоном). В первом случае дыхательную арматуру выполняют в виде дыхательных клапанов для регулирования избыточного давления и вакуумметрического давления (вакуума) и предохранительных клапанов. Во втором случае предусматривают вентиляционные патрубки (отверстия), равномерно расположенные по периметру на расстоянии не более 10 м друг от друга (но не менее двух) и один патрубок в центре. Общая открытая площадь этих патрубков (отверстий) должна быть не меньше 0,06 м² на 1 м диаметра резервуара -- для проветривания надпонтонного пространства с целью предотвращения образования пожароопасной смеси. Патрубки должны быть закрыты сеткой из нержавеющей стали с ячейками 10х10 мм и снабжены предохранительным кожухом для защиты от атмосферных осадков.

Минимальная пропускная способность дыхательных и пре-дохранительных клапанов, вентиляционных патрубков определяется в зависимости от максимальной производительности приемо-раздаточных операций, включая аварийные ситуации.

Предохранительный клапан настраивают на повышенное давление и пониженный вакуум на 5-10 % по сравнению с дыхательным. Предохранительный гидравлический клапан должен быть заполнен незамерзающей жидкостью, которая образует гидравлический затвор. Резервуары, которые в холодный период года заполняют нефтепродуктами с температурой выше 0 °С, следует оснащать непримерзающими дыхательными клапанами.

В общем случае клапаны различаются по типу затвора -- с механическим затвором и гидравлическим затвором. Первые используют в качестве дыхательных и предохранительных, вторые - только в качестве предохранительных, что связано с недостатком таких клапанов - возможной потерей жидкости в гидрозатворе.

Различают одно- и многоразовые предохранительные клапаны. Одноразовые предохранительные клапаны выполняют в виде разрывных мембран, однако, из-за необходимости их замены при срабатывании и возможности примерзания ограничивается их применение. Предохранительные клапаны устанавливают на резервуарах с газоуравнительной системой, а также на резервуарах с возможным поступлением недегазированной нефти.

Монтаж дыхательной аппаратуры ведется при помощи установочных фланцев, рассчитанных на давление 0,16 - 0,25 МПа (по ГОСТ 12815). В настоящее время корпуса дыхательной арматуры выполняют из алюминиевых сплавов для легкости монтажа. Так, например, масса клапана КДС 3-1500-500 (конструкция 2009 г.) была снижена по сравнению с массой клапана КД1 в 4 раза при сохранении пропускной способности 1500 м³/ч. При применении алюминиевых сплавов и стального крепежа, во избежание электролитической коррозии в местах контакта, применяются разделительные шайбы из аустенитной коррозионно-стойкой стали.

Для снижения ветровых нагрузок корпуса дыхательной аппа-ратуры выполняют обтекаемой формы. С целью увеличения устойчивости и снижения вероятности повреждения узла врезки монтажного патрубка в крышу резервуара установка оборудования ведется с помощью симметричного размещения растяжек. На оборудовании их закрепляют при помощи деталей, предназначенных для транспортировки. Монтажные патрубки рекомендуется выполнять с минимальной высотой.

Наиболее совершенными являются универсальные клапаны типа КДС (клапан дыхательный совмещенный). Клапаны работают как в режиме дыхательных, так и предохранительных. При установке на резервуары в качестве предохранительных дыхательные клапаны КДС должны быть того же типоразмера, что и дыхательные, и настроены на те же рабочие параметры. По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды клапаны изготавливают в исполнении УХЛ (умеренный, холодный климат с нижним пределом температуры эксплуатации до - 60 °С), V категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69.

Механические дыхательные клапаны типа КДМ предназначены для герметизации газового пространства резервуаров со светлыми нефтепродуктами (бензин, керосин, дизтопливо и др.). Их оснащают встроенными огнепреградителями для предотвращения попадания пламени или искры во внутреннюю полость резервуара через дыхательный клапан.

Диски-отражатели

Диск-отражатель -- это препятствие в форме диска, устанавливаемое на некотором расстоянии под монтажными патрубками дыхательной арматуры (рис. 1).



Рис. 1. Дыхательный клапан с диском-отражателем

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

Диски-отражатели предназначены для уменьшения потерь нефтепродуктов при сбросе дыхательными клапанами избыточного давления в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами.

Механизм сокращения потерь состоит в том, что диск-отражатель, подвешенный под монтажным патрубком дыхательного клапана, не дает струе входящего в резервуар воздуха свободно распространяться вглубь газового пространства, изменяет ее направление с вертикального на почти горизонтальное. Поэтому перемешивание паровоздушной смеси в основном происходит в слоях, примыкающих к кровле резервуара. Наиболее насыщенные слои газового пространства, расположенные у поверхности продукта, почти не участвуют в процессе конвективного перемешивания. Таким образом, диск-отражатель уменьшает концентрацию паров и потери от испарения.

Как правило, распределение концентрации углеводородов по высоте газового пространства (ГП) резервуаров является неравномерным: вблизи поверхности нефтепродукта она равна концентрации насыщенных паров С_s, а с удалением к кровле - постоянно убывает (кривая 1 на рис. 5.2).

Пусть в резервуаре высотой Н_р в результате выкачки взлив нефтепродукта изменяется с Н₁ до Н₂. При этом через дыхательную арматуру в резервуар подсасывается воздух со скоростью до нескольких метров в секунду.

При отсутствии на пути струи воздуха каких-либо препятствий она пронизывает газовое пространство резервуаров, интенсивно перемешивая его содержание. В результате распределение концентрации углеводородов по высоте ГП, исключая поверхностные слои, становится примерно одинаковым (кривая 2).

Рис. 2. Распределение концентрации по высоте газового пространства (ГП) резервуара

1 - до выкачки, 2 - после выкачки при отсутствии диска-отражателя, 3 - то же при его наличии

Если же на пути подсасываемого воздуха установить преграду (ей и является диск), то при ударе об нее энергия струи гасится почти наполовину, а направление движения струи изменяется на горизонтальное. В последующем происходит постепенное замещение паровоздушной смеси (ПВС) вошедшим воздухом, сопровождающееся их смешением. При этом в верхней части ГП преобладает воздух, а в нижней - пары нефтепродукта (кривая 3). Нетрудно видеть, что при последующем заполнении резервуара с диском-отражателем в атмосферу, благодаря искусственно созданному неравномерному распределению концентрации по высоте ГП, будет вытеснено меньшее количество углеводородов, чем из резервуара без диска-отражателя. В «Правилах технической эксплуатации нефтебаз» указывается, что диски-отражатели уменьшают потери бензина от испарения на 20 - 30 %.

Результаты экспериментальных исследований эффективности применения дисков-отражателей в промышленных условиях представлены в работе [5]. Испытания проводились в июне - сентябре 1964 г. на перекачивающей станции магистрального нефтепродуктопровода Уфа - Омск. Из выбранных двух резервуаров РВС 5000 один был оборудован дисками-отражателями под монтажными патрубками двух его дыхательных клапанов, а другой являлся контрольным. Резервуары одновременно заполнялись бензином.

На рис. 3 приведены кривые изменения концентрации углеводородов в ПВС, вытесняемой при заполнении резервуаров с диском-отражателем и без него. В ходе исследований установлено, что фактическое сокращение потерь S_d, обеспеченное применением дисков-отражателей, составило от 0 до 86 %. Диски-отражатели не давали эффекта в сокращении потерь, если в резервуар при выкачке бензина входил холодных воздух: поскольку он при этом был тяжелее паровоздушной смеси, то проникал вглубь ГП к поверхности нефтепродукта, перемешивая насыщенные слои. Это позволило авторам [5] сделать вывод: « можно предположить, что в период похолодания осенью и зимние месяцы диски будут малоэффективны».

Рис. 3. Изменение концентрации углеводородов в ПВС, вытесняемой из резервуара с бензином при «больших дыханиях»

а) время простоя перед закачкой 15 ч, б) то же 70 ч, 1 - резервуар без диска-отражателя, 2--резервуар с диском-отражателем

Фактическое сокращение потерь S_d также зависят от суммарного времени выкачки (рис. 5.4.). Максимальный эффект был получен, когда после непродолжительного простоя взлив бензина в резервуарах изменился с 1,3 - 1,35 до 3,35 - 3,65 м. При суммарном времени выкачки и простоя, составляющем около 5 суток, применять диск-отражатель в резервуаре РВС 5000 бесполезно. Это объясняется тем, что неравномерное распределение концентрации углеводородов по высоте ГП, искусственно сформированное с помощью диска-отражателя в процессе выкачки бензина из резервуара, не может сохраняться бесконечно. В результате молекулярной и конвективной диффузии молекулы углеводородов перемещаются к кровле резервуаров, и после определенного времени ?_с распределение концентрации по высоте ГП в резервуарах с диском-отражателем и без него становится практически одинаковым.

По результатам испытаний авторы [5] сделали следующие выводы:

* диски-отражатели сокращают потери от испарения, в основном, при «больших дыханиях» из резервуара в теплые месяцы года (весна, лето, осень);

* процент сокращения потерь дисками может значительно колебаться даже для одного и того же резервуара в зависимости от условий проведения операций;

* увеличения эффективности дисков-отражателей можно достичь, уменьшая время простоя резервуара и увеличивая коэффициент использования емкости резервуара, особенно уменьшая уровень в конце выкачки («мертвый остаток»).



Рис. 4. Зависимость сокращения потерь бензина от «больших дыханий» при использовании дисков отражателей в резервуаре РВС 5000

К сожалению, результаты промышленных экспериментов и последующих численных расчетов не смогли охватить все возможные условия применения дисков-отражателей:

* не изучено влияние на S_d номинальной емкости резервуаров и места их расположения;

* выводы о влиянии на S_d времени года и коэффициента использования резервуарной емкости не в полной мере подкреплены экспериментальными данными;

* расчеты эффективности дисков-отражателей выполнены не для всех состояний атмосферы и амплитуды изменения уровня бензина в резервуарах.

Таким образом, необходимо учитывать и некоторые особенности (по методу численного анализа на ЭВМ) применение дисков-отражателей наиболее эффективно на резервуарах небольшой вместимости, расположенных в средних широтах, в теплое время года при переменной и пасмурной погоде и при высоких уровнях взлива бензина в них. В тоже время диски-отражатели являются эффективным средством сокращения потерь от «больших дыханий». Так как простота конструкции и короткий срок окупаемости позволяют широко внедрять диски-отражатели в резервуарах.

Газовые обвязки

Газовой обвязкой называется система трубопроводов, соединяющая газовые пространства резервуаров с одинаковым нефтепродуктом (рис.5).

Если одновременно с заполнением резервуара 1 (объем V_з) производится выкачка нефтепродукта из резервуара 2 или 3 (объем V_от), то благодаря газовой обвязке (ГО), часть ПВС из резервуара 1 не пойдет в атмосферу, а по ГО перетечет в резервуар 2.

Рис. 5. Схема газовой обвязки

1, 2, 3--резервуары с нефтепродуктом, 4 - дыхательный клапан, 5 - задвижка, 6 - отвод, 7 - коллектор, 8 - конденсатосборник

Газовая обвязка обеспечивает циркуляцию паровоздушной смеси по замкнутому контуру, что предотвращает потери паров нефтепродуктов в атмосферу, способствует снижению потерь нефтепродуктов при приеме и отпуске. Достигаемое при этом сокращение потерь нефтепродуктов принято характеризовать величиной так называемого коэффициента совпадения операций:

Нетрудно видеть, что при отсутствии откачки К_с = 0, т. е. уменьшение потерь не достигается. Наоборот, при V_oт> V_з величина К_с = 1, т. е. вся паровоздушная смесь из резервуара 1 полностью перетечет в резервуар 2, и, следовательно, потерь не будет совсем. В остальных случаях (V_oт< V_з при Q_oт ? 0) 0 < К_с< 1, т. е. сокращение потерь нефтепродукта будет частичным.

Следует помнить, коэффициент совпадения операций, рассчитанный по формуле (5.1), не является долей, на которую газовая обвязка сокращает потери от испарения. Для определения величины сокращения потерь необходимо выразить долю расхода ПВС, которая перетекает из заполняемого резервуара в опорожняемые.

Газоуравнительные системы

Газоуравнительной системой (ГУС) (рис.6) называется газовая обвязка, к которой подключен какой-либо газосборник. Благодаря этому при несовпадении операций закачки и откачки часть ПВС аккумулируется в нем, что делает ГУС более эффективной, чем ГО.

При заполнении резервуара вытесняемая паровоздушная смесь по газоуравнительной системе поступает в другой резервуар (из которого идёт выкачка жидкости) или в газгольдер. Газоуравнительными системами оборудуются резервуары, предназначенные для хранения жидкостей, сходных по своим физико-химическим свойствам и работающих с одинаковыми рабочими давлениями. Этим обеспечивается эксплуатация газоуравнительной системы без срабатывания дыхательных и предохранительных клапанов, а также выпуска паровоздушной смеси в атмосферу. Для исключения скопления конденсата газоуравнительная система прокладывается с уклоном в сторону конденсатосборников.



Рис.6. ГУС с газосборником переменного объема:

1 - резервуар с бензином; 2 - дыхательный клапан, 3 - газовая обвязка, 4 - газгольдер низкого давления, 5 - газосборник типа «дышащий баллон», либо резинотканевый газосборник

Покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта

В качестве покрытий, плавающих на поверхности нефтепродукта и препятствующих его испарению, применялись и применяются плавающие защитные эмульсии, микрошарики из пластмасс, понтоны и плавающие крыши.

Рассмотрим резервуары с понтонами и резервуары с плавающими крышами.

Резервуары с металлическими и синтетическими понтонами

Понтоном называется жесткое плавающее покрытие, помещаемое в резервуар со стационарной кровлей с целью уменьшения скорости насыщения ГП парами нефтепродуктов (рис 7).

Конструктивно понтон представляет собой жесткую газонепроницаемую конструкцию в форме диска, закрывающую не менее 90 % поверхности нефтепродукта и снабженную затвором, уплотняющим кольцевой зазор между диском и стенкой резервуара. По материалу, из которого изготовлен диск, различают металлические и синтетические понтоны.

Синтетические понтоны практически непотопляемы вследствие отсутствия полых поплавков, могут легко быть смонтированы как во вновь строящихся, так и в действующих резервуарах, имеют значительно меньший вес и меньшую стоимость по сравнению с металлическими понтонами, незначительно уменьшают полезную емкость резервуара.

Впервые в 1968 г. Ново - Горьковском НПЗ был смонтирован понтон из синтетических материалов в резервуаре с крекинг-бензином. Уменьшение потерь от испарения составило 70 % .

Рис. 7. Резервуар с металлическим понтоном

1 - настил понтона, 2 - металлические короба-сегменты, 3 - уплотняющие затворы металлического понтона и направляющих, 4 - труба для ручного отбора проб, 5 - кожух пробоотборника ПСМ, 6 - опорные стойки

Герметичность понтона, плотность затвора и, следовательно, эффективность его эксплуатации характеризуется степенью насыщения бензиновыми парами газового пространства, заключённого между кровлей и понтоном в резервуаре.

Степень насыщения газового пространства в момент замера определяется величиной, измеренной концентрации бензиновых паров, делённой на величину концентрации насыщения при минимальной суточной температуре, имея в виду, что концентрация насыщения по своей величине будет соответствовать давлению насыщенных паров.

При удовлетворительном монтаже понтона и отсутствии дефектов это отношение не должно превышать 0,3, что соответствует сокращению потерь топлива в размере около 80 % по сравнению с резервуаром без понтона. Если отношение меньше 0,3, то понтон работает удовлетворительно, а если больше 0,3, то понтон не имеет достаточной герметичности.

При применении понтонов сокращение потерь нефтепродуктов от испарения составляет 80 - 90 %.

Резервуары с плавающей крышей

В отличие от резервуара с понтоном в резервуаре с плавающей крышей отсутствует кровля (рис.8). Существуют резервуары емкостью 3000, 10000, 50000 м³ с плавающими крышами.

Рис. 8. Схема устройства резервуаров с плавающей крышей (а) и понтоном (б)

1 - корпус резервуара; 2 - стационарная крыша; 3 - нижние опоры понтона, 4 - направляющие плавающей крыши; 5 - плавающая крыша; 6 - уплотняющий скользящий затвор; 7- скользящая лестница; 8 -пластиковые покрытия понтона; 9 - пенополиуретановый слой; 10 - уплотнители; 11 - кольца жесткости; 12 - сборник осадков; 13 - дренажная система

Плавающая крыша имеет расположенные по периметру 32 короба - понтона трапециевидной формы. В нижнем положении она покоится на трубчатых опорных стойках на отметке 1800 мм от днища, а при заполнении -- поднимается вместе со стойками. Положение плавающей крыши фиксируется двумя направляющими из труб диаметром 500 мм, предназначенных для отбора проб и замера уровня. Вода с плавающей крыши отводится по дренажной системе, состоящей из стальных труб с шарнирами. Спуск с площадки на плавающую крышу происходит по лестнице. Зазор между плавающей крышей и корпусом резервуара по проекту составляет 200 мм (максимальный - 300 мм и минимальный - 120 мм). Для герметизации кольцевого зазора между плавающей крышей и корпусом применен мягкий уплотняющий затвор РУМ-1.

Плавающие крыши в целом не всегда является высокоэффективными, а, следовательно, они не универсальны и имеют свою область применения.

5. Анализ методов и средств сокращения потерь бензина АИ-95 от испарения на резервуаре РГП-25

В данной курсовой работе для хранения бензина АИ-95 используется резервуар РГП-25 (резервуар горизонтальный с плоской торцевой стенкой с номинальным объемом 25 м³). Горизонтальные стальные цилиндрические резервуары используются для того, чтобы хранить нефть, светлые и темные нефтепродукты и прочие жидкости. Горизонтальные резервуары изготавливаются для различных способов установки наземной и подземной, двустенные или одностенные, с коническими и плоскими днищами, а также оборудуются горловинами с люками. Резервуар сварной стальной горизонтальный РГСД устанавливают при строительстве АЗС для того, чтобы хранить нефтепродукты - топливный двустенный резервуар. При этом резервуары горизонтальные двустенные устанавливаются подземным методом, что существенно экономит свободное пространство в условиях ограниченной площади. Межстенное пространство в резервуаре горизонтальном двустенном заполняется азотом или тосолом. Также может производиться установка дополнительного оборудования для того, чтобы контролировать герметичность межстенного пространства резервуара.

Преимуществом горизонтальных цилиндрических резервуаров перед другими типами резервуаров является возможность их поточного изготовления, доставка в готовом виде на строительную площадку и быстрота монтажа. По желанию заказчика резервуары могут быть укомплектованы технологическим оборудованием с запорной арматурой.

Перекачиваемый продукт - бензин АИ-95 (наряду с керосином, дизтопливом и др.) обладают несравненно большей испаряемостью, чем вязкие нефтепродукты (мазут, битум, гудрон, масла и др.). Если исходить из эксплуатационных требований к резервуарам для нефти и нефтепродуктов, то испаряемость хранящихся в них нефтепродуктов - свойство отрицательное, так как оно требует обязательного решения ряда специфических технических и технологических задач при проектировании, сооружении и эксплуатации этих резервуаров.

Ни для кого не секрет, что:

· Суточные потери усредненной АЗС от «больших и малых дыханий» 50-80 кг, годовые 18 - 20 тонн с учетом выбросов паров при заправке автомобилей до 60 тонн в год.

· При сливе бензина происходит залповый выброс легких углеводородов в количестве 0,3 - 0,6% от количества сливаемого топлива, при хранении («малом дыхании») испарения составляют 0,1 - 0,4 % от общего объема хранения, т. е., АЗС с общим объемом емкостей 40 м³ выбрасывает в атмосферу 4 - 4,5 тонн легких углеводородов в год.

· При наливе любых емкостей открытым способом из последних вытесняется паровоздушная смесь с концентрацией, в зависимости от температуры от 500 до 1500 мл жидкого продукта в 1 м³ смеси, что увеличивает опасность пожаров, влияет на здоровье человека, наносит вред окружающей среде.

Наиболее эффективный способ сокращения потерь испарения нефти и нефтепродуктов - использование понтонов или плавающих крыш (плавающих покрытий). Однако его применяют в стальных вертикальных резервуарах. Потери путем испарения могут быть сокращены таким образом в 10 раз, но инвестиции для этого достаточно большие.

Преимущественными направлениями уменьшения потерь бензина на АЗС являются системы улавливания паров I, II уровня и рекуперации (возврат для повторного использования паров бензина) и применение двустенных резервуаров.

Система улавливания паров уровень I - это дыхательная система резервуара. Это одно из средств сокращения потерь от испарения, направленных на сохранение полезных свойств хранимых светлых нефтепродуктов (октанового числа, зависящего от содержания легких фракций углеводородов), снижение загрязнения атмосферы. Это менее эффективный способ экономии нефтепродуктов по сравнению с применением понтонов, однако, он привлекателен с точки зрения экономии капитальных вложений, их срока окупаемости, а также минимальным временем, затрачиваемых на монтаж.

Система улавливания паров уровень II - это улавливание паров во время заправки. Эта система была разработана с целью улавливания топливных паров испаряющихся во время заправки автомобиля. Правильно установленная и функционирующая система улавливает около 95% паров, испаряющихся во время заправки автомобиля. Система возврата паров включает в себя топливораздаточный пистолет, который собирает пары, рукав, возвращающий пары обратно в резервуар. По существу количество топлива в резервуаре пополняется за счет улавливаемых и возвращенных паров.

Существует два типа системы улавливания паров уровень II: балансовая система и вакуумная система. На сегодняшний момент балансовая система сохранилась «точечно» в некоторых штатах США, в Европе она отсутствует вообще. В РГП-25 применяется вакуумная система (рис. 5.9). Она включает в себя вакуумный насос, откачивающий пары. Не нужно дополнительной прокладки уплотнения между топливораздаточным пистолетом и горловиной бака. Пистолет улавливает пары из окружающего пространства.

Схема упрощена. В реальности паропровод замыкается на дыхательную систему резервуарного парка АЗС. В свою очередь дыхательная система резервуарного парка АЗС, является элементом системы улавливания паров уровень I. То есть, по сути, система улавливание паров уровень II замыкается на систему улавливания паров уровень I, превращаясь, таким образом, в единую систему улавливания паров на АЗС.

Рис. 9.Типовая схема системы улавливания паров уровень II

1 - счетчик; 2 - топливопровод; 3 - вакуумный насос MEX-08; 4 - переходник пар/топливо; 5 - топливораздаточный пистолет Emco; 6 - паропровод; 7 - насос; 8 - резервуар

Что же касается рекуперации, то при сливе нефтепродуктов из автоцистерн пары нефтепродуктов, вытесняемые из емкости, проходят, через установку улавливания и возврата паров, где с помощью технологии абсорбции улавливаются. Очищенный от паров воздух выбрасывается в атмосферу. Степень очистки при использовании установки составляет от 80 до 95%. Это техническое решение позволяет преодолеть ограничения по нормам проектирования ввиду приближенности АЗС к жилым зданиям и объектам.

Хранение бензина в подземных емкостях представляет собой самое лучшее решение для снижения потерь в результате температурных испарений. В сравнении с надземными емкостями снижение потерь в данном случае составляет 70 - 80%. Однако хранение в подземных емкостях имеет и недостатки - невозможность контроля случайных утечек, возникших в результате коррозии. Монтаж емкости в бетонное основание исключает проведение основательного технического и экономического анализа. В таблице .1 приведены нормы потерь при испарении при хранении автобензина в горизонтальных цилиндрических резервуарах объемом 25 м³.

Одним из направлений решения проблемы сокращения потерь от испарения является внедрение организационно-технологических мероприятий (хранение нефтепродуктов при максимальном заполнении резервуаров с целью снижения потерь от «малых дыханий» резервуаров, окрашивание наружной поверхности резервуара светоотражающими эмалями и красками, сокращение числа внутрискладских перекачек, постоянный контроль за исправностью дыхательной арматуры и др.).

Таблица.1 Нормы потерь при испарении при хранении автобензина в горизонтальныхцилиндрических резервуарах объемом 25 м³

Степень заполнения	Дневные потери в зависимости от высоты жидкости в резервуаре, кг/день
Процент от диаметра %	Высота жидкости в см	Надземный резервуар	Подземный резервуар
		Цвет покраски:
		Блестящ. алюминий	Диффуз. алюминий	Красный, зеленый
		летом	зимой	летом	зимой	летом	зимой	летом	зимой
95	263.0	0.51	0.27	0.64	0.34	1.04	0.51	0.26	0.07
90	249.1	0.91	0.50	1.13	0.60	1.83	0.92	0.47	0.12
80	221.4	1.48	0.83	1.83	1.00	2.93	1.51	0.80	0.21
70	193.8	1.87	1.07	2.31	1.29	3.66	1.93	1.04	0.27
60	166.1	2.16	1.24	2.66	1.50	4.19	2.24	1.23	0.32
50	138.4	2.38	1.38	2.93	1.67	4.58	2.48	1.38	0.36
40	110.7	2.55	1.50	3.13	1.80	4.89	2.68	1.50	0.39
30	83.0	2.69	1.59	3.30	1.91	5.13	2.82	1.60	0.41
20	55.4	2.80	1.66	3.44	2.00	5.33	2.95	1.68	0.43
10	27.7	2.90	1.73	3.55	2.08	5.50	3.05	1.76	0.45

Другое направление - разработка и внедрение в производство покрытий, конструкций и оборудования для резервуаров, обеспечивающих существенное сокращение потерь от испарения, например, диски-отражатели. Поскольку внедряются они очень быстро и электроэнергия для их работы не нужна. В последнее время, изготавливают диски-отражатели универсальной конструкции с регулировкой зазоров междмонтажным патрубком и поверхностью диска.

Проблема сокращения потерь от испарения также может быть решена применением систем полной герметизации газовоздушного пространства резервуаров - газоуравнительных систем (ГУС), систем газовых обвязок; показатель эффективности в сокращении потерь может достигать 40 % (таблица 2).

Все вышеперечисленные технико-организационные мероприятия могут быть осуществлены на хранилищах без особых инвестиций и со значительным эффектом для уменьшения потерь путем испарения.

Таблица 2 Показатели эффективности технические средств сокращения потерь нефти от испарения

Техническое средство	Показатель эффективности в сокращении потерь, %
Плавающие крыши, понтоны Газоуравнительная система Дыхательные клапаны типа КДС Диски-отражатели в зависимости от оборачиваемости резервуара Окраска резервуаров: До 2 лет эксплуатации От 2 до 4 лет	80-95 40 3 1 5-30 7 3

Размещено на Allbest.ru