способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров и гелеобразующая композиция для его осуществления. Испарение нефти в резервуаре


Статья «ПОТЕРИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ИСПАРЕНИЯ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ И ИХ СОКРАЩЕНИЕ»

_______________________________________________________

Тема:

«ПОТЕРИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ

ИСПАРЕНИЯ ИЗ

РЕЗЕРВУАРОВ И ИХ СОКРАЩЕНИЕ»

Автор: студент ТО-14 группы ГАПОУ КК КАТТ

Николаев Сергей Геннадьевич

Научный руководитель: преподаватель специальных дисциплин

Красильникова Ирина Николаевна

Место выполнения работы: Краснодарский край, г. Курганинск

2017

Содержание:

Стр.

Введение

3

1

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

5

1.1

Виды потерь нефтепродуктов.

5

1.1.1.

Количественные потери нефти и нефтепродуктов

6

1.1.2.

Смешанные (количественно-качественные) потери

9

1.1.3.

Качественные потери

11

2

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.

17

Заключение

24

Использованная литература

25

Введение.

Значительное количество нефтепродуктов в объемах, исчисляемых миллионами тонн в год, пропускается через систему топливо-обеспечения России, которая осуществляет связь между производителями нефтепродуктов и многомиллионными потребителями этих продуктов.

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.

По данным исследований Всероссийского Научного исследовательского института по сбору, подготовке и транспорту нефти (ВНИИСПТ нефти), при испарении 2% по весу легких фракций автобензин октановое число снижается в среднем Na=0,4 единицы, а удельная мощность двигателя Na= 0,24-0,4%.Этому снижению октанового расхода топлива Na0,3 – 0,36% для различных марок автобензина.

Потери нефтепродуктов на нефтебазах происходят в результате нарушения правил технической эксплуатации сооружений и технологического оборудования. Эти потери (от утечек, смешения, загрязнения, обводнения, не слитого остатка и др.) должна быть полностью ликвидирована или уменьшена путем повышения технического уровня эксплуатации, проведения организационно-технических и профилактических мероприятий.

Одним из основных видов потерь нефти и нефтепродуктов являются потери от «больших дыханий» резервуаров при закачке продукции. «Зеркало» нефтепродуктов при этом как торец поршня в поршневом насосе поднимается вверх и, снимая газовое пространство резервуара, заставляет открыться тарелкам механических дыханий клапанов. В связи с этим актуальность темы состоит в том, что ущерб, наносимый потерями нефтепродуктов на этапах слив, хранение, заправка состоит не только в уменьшении топливных ресурсов, ухудшении их качества и стоимости теряемых продуктов, но и в негативном воздействии на атмосферный воздух, а так же окружающую природную среду в целом. При решении этих вопросов очень большую важность приобретает проблема выбора средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения. Для этого требуется определенная технология, которая подбирается в зависимости от многих факторов: климатических условий, мощности и оборачиваемости резервуарного парка, экономической возможности предприятия.

Цель проекта: анализ существующих организационно-технических решений в вопросе снижения выбросов паров углеводородов при хранении.

Задачи проекта: изучить основные виды потерь нефтепродуктов и пути их сокращения.

Проблема: особенности выбора средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения.

На данном этапе развития общества, при постоянном росте сельскохозяйственного производства и парка автомобильных средств, борьба с потерями нефтепродуктов является одним из актуальных направлений.

  1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

    1. Виды потерь нефтепродуктов.

Потери от испарения являются результатом следующих причин:

Потери при опорожнении и заполнении резервуаров, т.е. потери от «больших дыханий».

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

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

Потери от «малых дыхании» происходят по двум причинам:

от суточного колебания температуры, а следовательно, от порционального давления паров, вследствие чего изменяется и абсолютное давление в газовом пространстве резервуара. При достижении давления, превышающего необходимую величину для подъема клапана, приподнимается тарелка клапана и часть паро-воздушной (среды) смеси выходит в атмосферу(получается как бы «выдох»). В ночное время суток газовое пространство и поверхность нефтепродукта охлаждается, газ сжимается и частичная конденсация паров нефтепродукта, давление в газовом пространстве падает, и как только вакуум в резервуаре достигает величины, равной расчетной, откроется вакуумный клапан и из атмосферы в резервуар начнет поступать чистый воздух(получается как бы «вдох»)

от расширения паро-воздушной смеси при понижении атмосферного давления, в следствии чего часть газа выйдет из резервуара.

Потери от вентиляции газового пространства резервуаров происходят при наличии двух отверстий на крыше, расположенных на расстоянии по вертикали. Вследствие того, что плотность паро-воздушной смеси больше плотности воздуха в резервуаре образуется газовый сифон, при котором паро-воздушная 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

В своем проекте я произвёл сравнительную оценку потерь между всеми изученными по МДК 01.02 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта в разделе «Автомобильные эксплуатационные материалы» видами топлива и смазочных материалов и построил доминирующий ряд в порядке убывания.

      1. Количественные потери нефти и нефтепродуктов

Количественные потери нефтепродуктов на нефтебазах происходят в основном по причине различного рода утечек и разливов нефти и нефтепродуктов.

Причины утечек и разливов:

  • неудовлетворительное техническое состояние резервуаров, трубопроводов и оборудования;

  • несовершенство технологических процессов;

  • несоблюдение установленного регламента проведения технологических операций;

  • низкий уровень технического обслуживания технологического оборудования;

  • отказ систем автоматического контроля, регулирования и сигнализации процессов налива нефти и нефтепродуктов в резервуары и транспортные средства;

  • халатное отношение обслуживающего персонала к выполнению своих функциональных обязанностей, то есть от «человеческого фактора», и т.д.

При хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах:

  • нарушение герметичности днищ и корпусов стальных резервуаров по причине коррозии;

  • нарушение герметичности подземных трубопроводов по причине коррозии;

  • утечки через сальниковые уплотнения коренных задвижек, управлений хлопушками, сифонных кранов;

  • износ прокладок фланцевых соединений лазовых люков, приемораздаточных патрубков и задвижек;

  • при спуске подтоварной воды через сифонные краны;

  • при зачистке резервуаров от остатков нефтепродуктов и другие причины.

Аварийные потери нефти и нефтепродуктов при хранении могут быть в случаях:

  • разливов при разрушении корпуса резервуара;

  • переливов резервуаров при их заполнении по причине отказа средств КИПиА или по халатности обслуживающего персонала;

  • при коррозии подземных трубопроводов;

  • при коррозии днищ резервуаров и другие;

При проведении технологических операций:

1. При проведении железнодорожных сливо-наливных операций:

  • неисправные клапана железнодорожных цистерн;

  • негерметичные шарнирные узлы сливных приборов и наливные рукава;

  • негерметичные сальниковые устройства задвижек и фланцевые соединения;

  • прокорродированные подземные трубопроводы и коллекторы;

  • неполный слив нефтепродуктов из цистерн и другие.

Аварийные потери при железнодорожных операциях могут быть:

  • при разливе нефтепродуктов при произвольном разъединении сливной линии и заклинивание клапанов цистерн;

  • при переливах цистерн по причине отказа средств КИПиА или по халатности наливщиков;

  • при неправильном режиме подогрева нефтепродуктов в цистернах, сопровождающимся выбросом нефтепродуктов из колпаков цистерн;

  • при переливах «нулевых резервуаров» или переполнении сливных коллекторов эстакад;

2. При проведении операций по сливу и наливу судов:

  • при нарушении герметичности шарнирных узлов стендеров или резиново-тканевых рукавов;

  • при нарушении герметичности са

infourok.ru

Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров и гелеобразующая композиция для его осуществления

 

Изобретение относится к способам сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при хранении их в резервуарах. При реализации способа смешивают ингредиенты гелеобразующей композиции. Вспенивают ее, получая пеногель. Пеногель непосредственно наносят на поверхность нефти (нефтепродукта) таким образом, чтобы время растекания пеногеля было на 3 - 5 мин меньше времени гелеобразования используемой композиции. Плотность пеногеля равной 0,3 - 0,55 г/см3. Толщину слоя пеногеля h выбирают из соотношения h > 4 : где - плотность пеногеля, h - толщина слоя. В качестве гелеобразующей композиции используют следующий состав, мас.% : водорастворимый полимер 0,3 - 2, ПАВ неиногенного или смешанного типа 2 - 4, сшиватель 0,05 - 0,12, соль минеральной кислоты 3 - 10, вода пресная остальное. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов при их хранении в резервуарах.

Известны способы предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов путем нанесения на их поверхность плавающей крыши экрана (авт. св. NN 832057, 1752669, 15411142). Эти способы недостаточно эффективны, так как крыши-экраны не могут герметично покрыть всю поверхность нефтепродукта. Известны способы предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, включающие покрытие поверхности нефти и нефтепродуктов армированным ковром, выполненным в форме дисков или гофр. Обычно эти ковры выполняются из эластичного и синтетического материала (авт. св. NN 1757967, 1274876). Недостатками этих способов являются сложность изготовления указанных выше покрытий, возможность их постоянной пропитки. Кроме этого, при плановых ремонтах резервуара покрытия необходимо извлекать из резервуара для обеспечения огневых работ. Известны также способы для предотвращения испарения нефтепродуктов путем размещения на их поверхности поплавков, выполненных из различных материалов, например из материала вулканического происхождения (Нефтепереработка и нефтехимия N 3, 1991, с. 32 - 34, Перспективные материалы для сокращения испарения нефтепродуктов из резервуаров). Этот способ и предложенные материалы так же недостаточно эффективны, как и покрытия из поплавков, так как полностью не закрывают поверхность нефти (нефтепродукты). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемым техническим решениям является способ предотвращения испарений легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения с помощью аэрированного вязкоупругого материала (патент РФ N 2060920 - прототип). Согласно этому способу на поверхность нефтепродукта через его толщу наносят аэрированный вязкоупругий материал при отношении плотностей нефтепродукта и аэрированного вязкоупругого материала 1: (0,66- 0,93). В качестве покрытия используют состав при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Полиакриламид - 1,020 - 1,120 Сульфоэтоксилат натрия - 0,350 - 0,500 Бихромат калия - 0,940 - 0,948 Хромкаливые квасцы - 0,070 - 0,200 Недостатками способа по патенту РФ N 2060920 являются: 1. Низкая технологичность процесса, так как при закачке аэрированного вязкоупругого состава под слой нефти необходимо преодолевать давление столба жидкости в резервуаре (дополнительный расход электроэнергии), а в случае резервуара большого диаметра будет иметь место неравномерное распределение аэрированного вязкоупругого материала по поверхности нефти, что препятствует созданию монолитного покрытия. 2. При барбатаже аэрированного вязкоупругого материала через слой нефти или нефтепродукта будет происходить интенсивный вынос легких фракций со всего объема продукта, находящегося в резервуаре. В настоящее время актуальной является задача расширения технологических возможностей, снижение потерь нефти и нефтепродуктов из резервуаров большой емкости за счет нанесения на их поверхность аэрированного вспененного материала способом, не имеющим перечисленных выше недостатков. Поставленная цель достигается способом предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуара, при котором непосредственно на их поверхность наносят вспененную гелеобразующую композицию на базе полимеров(пеногель) таким образом, чтобы время растекания пеногеля на 3-5 мин было меньше времени его гелеобразования, причем плотность пеногеля выбирают равной 0,3 - 0,55 г/см3, а толщину пеногеля выбирают из соотношения h 4 см, где плотность пены, г/см3. В качестве гелеобразующей композиции материала используют следующий состав, мас.%: Водорастворимый полимер - 0,3 - 2 [ Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2-4 Сшиватель (соль трехвалентного хрома) - 0,05 - 0,12 Соль минеральной кислоты - 3-10 Вода пресная - Остальное В качестве водорастворимого полимера можно использовать полиакриламид, карбоксилметилцеллюлозу и другие водорастворимые полимеры. В качестве ПАВ используются ПАВ неиногенного или смешанного типов, например МЛ-72, МЛ-80, АФ9-12, СНО-3Б, ОП-10. В качестве сшивателя - хромкаливые квасцы (ХКК), а в качестве соли минеральной кислоты NaCl. Способ осуществляется следующим образом. В пресной воде растворяют соль минеральной кислоты, в полученный раствор подают водорастворимый полимер, равномерно распределяя его по объему воды, и доводят его до полного растворения. При продолжении перемешивания раствора полимера в него равномерно дозируют расчетное количество ПАВ и в течение 10 -15 мин доводят до полного растворения. Полученную смесь насосом подают в пожарный пеногенератор или на пожарный ствол специальной конструкции с расходом 3-10 л/с. На выходе из пенообразующих устройств получают пеногель плотностью 0,3 - 0,55 г/см3, который открытой струей поступает на поверхность нефти или нефтипродукта. Пеногель растекается по поверхности нефти или нефтепродукта, образуя покрытие расчетной толщины. Результаты экспериментов с композициями пеногеля различного состава приведены в табл. 1. Из рассмотрения табл. 1 следует, что в выбранном диапазоне концентраций ингредиентов состава для приготовления вспененного гелеобразующего материала плотность приготовленного пеногеля находилась в диапазоне 0,3 - 0,55 г/см3, т. е. на 0,2 - 0,67 г/см3 ниже плотности нефти и нефтепродуктов (по крайним значениям). Для справки: плотность при 20oC бензина 0,75 г/см3; диз. топлива 0,83 г/см3; нефти 0,85 - 0,97 г/см3. Скорость растекания пеногеля составляет 5 - 8 м/мин, т.е. при подаче его, например, к стенке резервуара РВС-20000, радиус которого 23 м, пеногель успеет достичь центра резервуара за 3 - 5 мин, что меньше времени гелеобразования пенного покрытия, после которого скорость растекания пены резко снижается. В резервуарах меньших размеров условия формирования пенного покрытия еще более благоприятны, так как время растекания значительно меньше времени пенообразования. Были проведены эксперименты по определению степени защиты от испарения бензина путем нанесения на его поверхность пенного покрытия различной толщины. В емкости одинакового размера объемом по 10 л наливали бензин марки АИ-93 и нефть с плотностью 0,854 г/см3. Поверхность продукта покрывалась пеногелем различной толщины. Во всех случаях плотность пеногеля составляла 0,3 г/см3. Температура эксперимента 16 - 20oC. Продолжительность эксперимента 30 сут. Потери бензина и нефти от испарения определялись путем взвешивания емкостей в начале и в конце эксперимента. Результаты приведены в табл. 2. При толщине менее 1 см пеногель не всегда однороден по всей его поверхности, возможны прорывы паров бензина. Из рассмотрения табл. 2 следует, что потери исследуемых продуктов отсутствуют при толщине пеногеля h > 4/. Для бензина эта толщина составила 6 см > 4:0,75 = 5,3 см, а для нефти 5 см > 4:0,854 = 4,68 см.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров, включающий нанесение на их поверхность покрытия из аэрированного вязко-упругого материала, отличающийся тем, что непосредственно на поверхность нефти или нефтепродукта наносят вспененную гелеобразующую композицию пеногель так, чтобы время растекания его на 3 - 5 мин было меньше времени гелеобразования используемой гелеобразующей композиции, причем плотность пеногеля выбирают 0,3 - 0,55 г/см3, а толщину пеногеля выбирают из соотношения h > 4/, где h - толщина пеногеля, см; - плотность нефти/нефтепродукта, г/см3. 2. Гелеобразующая композиция на основе водорастворимого полимера и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поверхностно-активное вещество, сшиватель и соль минеральной кислоты при следующих соотношениях, мас. %: Водорастворимый полимер - 0,3 - 2,0 Поверхностно-активное вещество - 2,0 - 4,0 Сшиватель - 0,05 - 0,12 Соль минеральной кислоты - 3,0 - 10,0 Вода пресная - Остальноер

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Потери нефти и нефтепродуктов от испарения в сырьевых, товарных и промежуточных резервуарах

из "Технико-экономический анализ потерь нефти и нефтепродуктов"

Установлено, что основным источником безвозвратных потерь (до 80%) является испарение нефти и нефтепродуктов. [c.58] От суммы всех этих потерь 80% падает на потери при больших дыханиях резервуаров, а 20% составляют потери от вентиляции газового пространства и малых дыханий. [c.59] Испарение низкомолекулярных углеводородов происходит вследствие высоких температур и давления насыщенных паров нефти и нефтепродуктов (которое с увеличением концентрации легких фракций возрастает) или вследствие понижения давления газового пространства в резервуаре. [c.59] Из этих данных видно, что одним из условий сокра-шения потерь от испарения в резервуарах должно быть максимальное их наполнение, а следовательно, минимальное газовое пространство. На нефтеперерабатывающих заводах между технологическими установками расположено большое число промежуточных резервуаров емкостью от 100 до 1000 м . По конструкции это обычные цилиндрические реервуары с кровельной рышей, имеющие большую оборачиваемость, особенно при эксплуатации технологических установок большой мощности. Например, на установке мощностью 6 млн. т за 1 сут вырабатывают примерно 8000 т светлых нефтепродуктов при этом оборачиваемость каждого промежуточного резервуара составляет несколько раз в 1 сут в зависимости от территориального расположения заводов (южная и северная зоны). Вследствие высокой температуры нефтепродуктов они сильно испаряются (в особенности бензины). Годовые потери бензина от испарения при хранении в типовых резервуарах в зависимости от их оборачиваемости приведены в табл. 18 [9]. [c.60] Из табл. 18 видно, что потери бензина при его хранении в обычных цилиндрических резервуарах весьма значительны. [c.60] На многих заводах, где ЭЛОУ и АВТ работают синхронно, промежуточных резервуаров между ними нет. [c.60] Поскольку около половины всех потерь от испарения составляют потери из промежуточных емкостей, расположенных между атмосферно-вакуумными трубчатками и другими технологическими установками, необходимо ускорить строительство комбинированных установок. Это позволит значительно сократить промежуточный резервуарный парк. Следовательно, основная задача при борьбе с потерями — максимально ликвидировать промежуточные резервуарпые парки на заводах и в первую очередь — после атмосферно-вакуумных установок. При ликвидации промежуточных парков для учета потоков нефтепродуктов завод необходимо обеспечить счетчиками достаточной точности. [c.61] Многие заводы США и Европы имеют минимальный промежуточный резервуарный парк, но даже при минимальных размерах такой парк для сокращения потерь оснащен необходимым оборудованием. [c.61] Ниже приводятся некоторые мероприятия, осуществленные на заводах с целью уменьшения потерь. [c.61] Завод Паскагуле (шт. Миссисипи, США) [10]. Все резервуары оборудованы плавающими крышами с автоматической регистрацией результатов замеров, дистанционным измерением температуры и автоматическим замером уровня продуктов в отдельных резервуарах. Дистанционный замер уровня жидкости и измерение температуры во всех резервуарах осуществляется автоматически или по вызову с помощью импульсно-кодовой системы Варек . Сбор показаний получают автоматически с заданной периодичностью. [c.61] Предусмотрена возможность перерыва цикла записи, если требуется произвести замеры в одном из резервуаров. При возобновлении автомагического отбора данных прерванный цикл начинается с момента перерыва. Имеется дополнительное устройство для записи данных на ленте или перфокарте. [c.62] Нефтеперерабатывающий завод в Карлсруэ (ФРГ) [10]. Строительство завода завершено в 1967 г., мощность его около 12 млн. т нефти в 1 год. Запроектирован завод и работает так, что технологические потоки нефтепродуктов с установок (без промежуточных резервуаров для компонентов и заводских фракций) поступают непосредственно на компаундирование, а товарные продукты стандартных качеств направляются в продуктовые резервуары. [c.62] Таким образом, одно из основных мероприятий по сокращению безвозвратных потерь нефти и нефтепродуктов — высокая степень комбинирования, полная ликвидация промежуточных резервуаров, а также наличие большой емкости сырьевых и товарных резервуаров, обеспечивающих герметизацию нефтепродуктов и сырой нефти, поступающей на заводы. [c.63] Поскольку до 80% всех потерь подогретого нефтепродукта составляют в основном потери в различного вида резервуарах, остановимся вкратце на резервуар-ном хозяйстве заводов. [c.63] Основные размеры резервуаров большой емкости с плавающими крышами, сооружаемых за рубежом, приведены в табл. 19. Конструкция резервуаров давно отработана и приспособлена к различным климатическим условиям [11]. [c.64] На резервуаре емкостью 50 тыс. м установлен затвор мягкого типа. Он находится между вертикальным корпусом резервуара и вертикальной стенкой понтонного кольца и состоит из 98 секций уплотнения, выполненных из пенополиуретана и обтянутых бензостойкой резиной. Затвор этой конструкции проще и надежнее в эксплуатации, чем показанный на рис. 19. [c.66] О полной работоспособности резервуаров описанной конструкции можно будет судить после выявления и ликвидации всех конструктивных их недостатков, в основном затвора, а также после более полного обследования работы таких резервуаров в разных климатических условиях, при максимальном наполнении их сырой нефтью и нефтепродуктами. [c.67] Все ведущие иностранные фирмы США Дженерал Америкен, Гревер Тенк К°, Питсбург де Моинс Стил К° и Чикаго Бридж энд Айрон [12], — считают, что резервуары с понтонами в недалеком будущем полностью вытеснят другие типы резервуаров, так как они обладают многими преимуществами. Эти преимущества следующие. Стационарная крыша резервуара полностью защищает понтон от атмосферных осадков в любое время года и тем самым ликвидирует опасность порчи оборудования и нефтепродукта понтон, защищенный стационарной крышей, требует меньших расходов на ремонт центральной части, коробов, кольца и оборудования. Благодаря отсутствию других специальных конструкций, необходимых для отвода ливневых и талых вод, значительно снижаются затраты на сооружение и эксплуатацию резервуаров. Понтоны легко могут быть установлены в эксплуатируемых резервуарах без существенных затрат. [c.68] Применяют понтоны металлические, эластичные синтетические и комбинированные [13]. Уплотнением для понтонов служит петлевая конструкция из резинотканевого материала. Благодаря понтонам потери от испарения сокращаются на 85—90%. Несмотря на то, что резервуары с металлическими понтонами более металлоемки, чем оборудованные плавающими крышами, на нефтеперерабатывающих заводах СССР они получили большое распространение. [c.68]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Технические средства сокращения потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров (стр. 1 из 5)

Содержание

Введение

1 Традиционные средства сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения

1.1 Диски-отражатели

1.2 Газоуравнительные системы

1.3 Покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта

1.3.1 Защитные эмульсии

1.3.2 Микрошарики

1.3.3 Понтоны

1.3.4 Плавающие крыши

2 Применение систем улавливания легких фракций

2.1 Адсорбционные и абсорбционные системы УЛФ

2.2 Конденсационные системы УЛФ

2.3 Компрессионные системы УЛФ

2.4 Комбинированные системы УЛФ

3 Выбор технических средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения

Список использованных источников

Введение

Одним из основных средств улучшения экономических показателей производства является максимальное использование имеющихся резервов (например, сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на промыслах, на нефтеперерабатывающих заводах, при транспортировке, на нефтебазах и в процессе потребления). Ориентировочные подсчёты показывают, что годовые потери нефти при перекачке от скважины до установки нефтеперерабатывающего завода и нефтепродуктов при доставке от завода до потребителя включительно составляют около 9% от годовой добычи нефти. При этом в результате испарения из нефти уходит главным образом наиболее легкие компоненты, являющиеся основным и ценнейшим 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.

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.

Потери нефти и нефтепродуктов, имеющие место при их транспортировке, хранении, приеме и отпуске, условно можно разделить на естественные, эксплуатационные и аварийные.

Одним из основных источников естественной убыли нефтепродуктов являются их потери от испарения из резервуаров при больших и малых «дыханиях». «Большие дыхания» имеют место при операциях заполнения резервуаров.

Эксплуатационные потери в отличие от естественной убыли могут быть полностью устранены.

Аварийные потери возникают вследствие повреждения резервуаров, трубопроводов и оборудования в результате каких-либо непредвиденных ситуаций. Поскольку на всех объектах отрасли производится планомерная работа по предотвращению аварий, то вклад этого вида потерь в их общую величину относительно невелик.

Независимо от вида потерь жидких углеводородов в конечном итоге они оказываются в атмосфере, что отрицательным образом сказывается на окружающей среде, и особенно на здоровье людей.

Таким образом, сокращение всех видов потерь нефтепродуктов является актуальной задачей не только с экономической, но и, что не менее важно, с экологической точки зрения.

В данной работе рассматриваются вопросы применения различных технических средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров.

Сокращение потерь нефтепродуктов – одно из важнейших направлений ресурсосбережения.

1. Традиционные средства сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения

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

- диски-отражатели;

- газоуравнительные системы;

- покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта.

1.1 Диски-отражатели

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

Рисунок 1 - Дыхательный клапан с диском-отражателем: 1—дыхательный клапан; 2 — огневой предохранитель; 3—монтажный патрубок; 4—диск-отражатель

Назначением диска-отражателя является предотвращение перемешивания содержимого газового пространства резервуаров при их опорожнении.

Рисунок 2 - Распределение концентрации по высоте ГП резервуара: 1 —до выкачки; 2 — после выкачки при отсутствии диска-отражателя; 3—то же при его наличии

Как правило, распределение концентрации углеводородов по высоте газового пространства (ГП) резервуаров является неравномерным: вблизи поверхности нефтепродукта она равна концентрации насыщенных паров Cs, а с удалением к кровле - постоянно убывает (кривая 1 на рис. 2).

Пусть в резервуаре высотой Нр 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).

Если же на пути подсасываемого воздуха установить преграду (ей и является диск), то при ударе о нее энергия струи гасится почти наполовину, а направление движения струи изменяется на горизонтальное. В последующем происходит постепенное замещение 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. Положительный эффект будет достигнут даже если взлив изменится от Н2 до Н1 поскольку на момент окончания выкачки в резервуаре с диском-отражателем средняя концентрация углеводородов в ГП ниже. Это связано с тем, что после изменения направлений струй воздуха уменьшается интенсивность омывания ими поверхности нефтепродукта, а, следовательно, снижается скорость испарения.

В "Правилах технической эксплуатации нефтебаз" [4] указывается, что диски-отражатели уменьшают потери бензина от испарения на 20...30 %.

1.2 Газоуравнительные системы

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

Роль газосборников могут играть газгольдеры низкого или высокого давления. Эластичные емкости, а также металлические емкости переменного объема (газосборники типа «дышащий баллон»). Возможные варианты их присоединения к резервуарам показаны на рис. 3.

Рисунок 3 - 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

Конструкции сухих и мокрых газгольдеров низкого (до 4000 Па) давления известны. Преимущество сухих газгольдеров перед мокрыми заключается в сокращении расхода металла, занимаемой площади, капитальных и эксплуатационных расходов, в устранении увлажнения паровоздушной смеси. Однако сухие газгольдеры имеют также существенные недостатки. В зимнее время влага, присутствующая в газе, образует на внутренней поверхности газгольдера легкую корку, затрудняющую передвижение подвижного диска. При утечках через уплотнения диска в пространстве между подвижным диском и крышей газгольдера возможно образование взрывоопасной смеси газа с воздухом. Кроме того, при изготовлении газгольдеров требуется повышенная точность.

Газгольдеры высокого (до 1,8 МПа) давления представляют собой стальные сосуды цилиндрической или сферической формы. При равном геометрическом объеме с газгольдерами низкого давления их аккумулирующая способность в десятки и даже в сотни раз больше. Газгольдеры высокого давления не имеют подвижных элементов и поэтому их проще изготавливать и эксплуатировать.

Общим недостатком применения газгольдеров являются большие металлозатраты.

С целью уменьшения металлозатрат в системы улавливания легких фракций нефти и нефтепродуктов предложено выполнять газосборники из достаточно эластичного материала (хлопчатобумажная ткань, пропитанная нефте и бензостойким составом) в виде мешков или баллонов.

Работа эластичных газосборников в принципе не отличается от работы резервуаров с «дышащими крышами». Их объем достигает 500 м3 при диаметре 7,6 м.

Вследствие короткого срока службы эластичных газосборников они не получили распространения.

В качестве альтернативы эластичным газосборникам были предложены «дышащие баллоны» из стали. Они представляют собой плоские резервуары большого (12...45 м) диаметра и малой (1... 1,5 м) высоты. Крыша и днище газосборников изготовлены из листовой стали толщиной 2 мм. При наполнении парами крыша газосборников поднимается на высоту 2...4,5 м. Газосборники типа «дышащий баллон» (за рубежом их называют «баллоны Виггинса» не требуют больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

ЛПДС «Салават» Уральского управления магистральных нефтепродук-топроводов (ныне ОАО «Уралтранснефтепродукт») — одно из немногих мест в СССР, где такие газосборники были внедрены. В 1962 г. здесь была сооружена ГУС с двумя газосборниками типа «дышащий баллон» объемом 1000 м3 каждый. Их испытания показали следующее. При заполнении и опорожнении газосборников образуются многочисленные трещины длиной 20...35 мм; их количество увеличивается в прогрессии с увеличением числа циклов заполнения и опорожнения. Подъем и опускание кровли происходит резкими толчками с образованием в металле острых углов, где и возникают трещины. Поскольку эксплуатация газосборников типа «дышащий баллон» оказалась небезопасной, они были демонтированы и списаны в металлолом.

mirznanii.com

способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров и гелеобразующая композиция для его осуществления - патент РФ 2115608

Изобретение относится к способам сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при хранении их в резервуарах. При реализации способа смешивают ингредиенты гелеобразующей композиции. Вспенивают ее, получая пеногель. Пеногель непосредственно наносят на поверхность нефти (нефтепродукта) таким образом, чтобы время растекания пеногеля было на 3 - 5 мин меньше времени гелеобразования используемой композиции. Плотность пеногеля равной 0,3 - 0,55 г/см3. Толщину слоя пеногеля h выбирают из соотношения h > 4 : где - плотность пеногеля, h - толщина слоя. В качестве гелеобразующей композиции используют следующий состав, мас.% : водорастворимый полимер 0,3 - 2, ПАВ неиногенного или смешанного типа 2 - 4, сшиватель 0,05 - 0,12, соль минеральной кислоты 3 - 10, вода пресная остальное. 2 с.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов при их хранении в резервуарах. Известны способы предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов путем нанесения на их поверхность плавающей крыши экрана (авт. св. NN 832057, 1752669, 15411142). Эти способы недостаточно эффективны, так как крыши-экраны не могут герметично покрыть всю поверхность нефтепродукта. Известны способы предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, включающие покрытие поверхности нефти и нефтепродуктов армированным ковром, выполненным в форме дисков или гофр. Обычно эти ковры выполняются из эластичного и синтетического материала (авт. св. NN 1757967, 1274876). Недостатками этих способов являются сложность изготовления указанных выше покрытий, возможность их постоянной пропитки. Кроме этого, при плановых ремонтах резервуара покрытия необходимо извлекать из резервуара для обеспечения огневых работ. Известны также способы для предотвращения испарения нефтепродуктов путем размещения на их поверхности поплавков, выполненных из различных материалов, например из материала вулканического происхождения (Нефтепереработка и нефтехимия N 3, 1991, с. 32 - 34, Перспективные материалы для сокращения испарения нефтепродуктов из резервуаров). Этот способ и предложенные материалы так же недостаточно эффективны, как и покрытия из поплавков, так как полностью не закрывают поверхность нефти (нефтепродукты). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемым техническим решениям является способ предотвращения испарений легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения с помощью аэрированного вязкоупругого материала (патент РФ N 2060920 - прототип). Согласно этому способу на поверхность нефтепродукта через его толщу наносят аэрированный вязкоупругий материал при отношении плотностей нефтепродукта и аэрированного вязкоупругого материала 1: (0,66- 0,93). В качестве покрытия используют состав при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Полиакриламид - 1,020 - 1,120 Сульфоэтоксилат натрия - 0,350 - 0,500 Бихромат калия - 0,940 - 0,948 Хромкаливые квасцы - 0,070 - 0,200 Недостатками способа по патенту РФ N 2060920 являются: 1. Низкая технологичность процесса, так как при закачке аэрированного вязкоупругого состава под слой нефти необходимо преодолевать давление столба жидкости в резервуаре (дополнительный расход электроэнергии), а в случае резервуара большого диаметра будет иметь место неравномерное распределение аэрированного вязкоупругого материала по поверхности нефти, что препятствует созданию монолитного покрытия. 2. При барбатаже аэрированного вязкоупругого материала через слой нефти или нефтепродукта будет происходить интенсивный вынос легких фракций со всего объема продукта, находящегося в резервуаре. В настоящее время актуальной является задача расширения технологических возможностей, снижение потерь нефти и нефтепродуктов из резервуаров большой емкости за счет нанесения на их поверхность аэрированного вспененного материала способом, не имеющим перечисленных выше недостатков. Поставленная цель достигается способом предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуара, при котором непосредственно на их поверхность наносят вспененную гелеобразующую композицию на базе полимеров(пеногель) таким образом, чтобы время растекания пеногеля на 3-5 мин было меньше времени его гелеобразования, причем плотность пеногеля выбирают равной 0,3 - 0,55 г/см3, а толщину пеногеля выбирают из соотношения h 4 см, где плотность пены, г/см3. В качестве гелеобразующей композиции материала используют следующий состав, мас.%: Водорастворимый полимер - 0,3 - 2 [ Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2-4 Сшиватель (соль трехвалентного хрома) - 0,05 - 0,12 Соль минеральной кислоты - 3-10 Вода пресная - Остальное В качестве водорастворимого полимера можно использовать полиакриламид, карбоксилметилцеллюлозу и другие водорастворимые полимеры. В качестве ПАВ используются ПАВ неиногенного или смешанного типов, например МЛ-72, МЛ-80, АФ9-12, СНО-3Б, ОП-10. В качестве сшивателя - хромкаливые квасцы (ХКК), а в качестве соли минеральной кислоты NaCl. Способ осуществляется следующим образом. В пресной воде растворяют соль минеральной кислоты, в полученный раствор подают водорастворимый полимер, равномерно распределяя его по объему воды, и доводят его до полного растворения. При продолжении перемешивания раствора полимера в него равномерно дозируют расчетное количество ПАВ и в течение 10 -15 мин доводят до полного растворения. Полученную смесь насосом подают в пожарный пеногенератор или на пожарный ствол специальной конструкции с расходом 3-10 л/с. На выходе из пенообразующих устройств получают пеногель плотностью 0,3 - 0,55 г/см3, который открытой струей поступает на поверхность нефти или нефтипродукта. Пеногель растекается по поверхности нефти или нефтепродукта, образуя покрытие расчетной толщины. Результаты экспериментов с композициями пеногеля различного состава приведены в табл. 1. Из рассмотрения табл. 1 следует, что в выбранном диапазоне концентраций ингредиентов состава для приготовления вспененного гелеобразующего материала плотность приготовленного пеногеля находилась в диапазоне 0,3 - 0,55 г/см3, т. е. на 0,2 - 0,67 г/см3 ниже плотности нефти и нефтепродуктов (по крайним значениям). Для справки: плотность при 20oC бензина 0,75 г/см3; диз. топлива 0,83 г/см3; нефти 0,85 - 0,97 г/см3. Скорость растекания пеногеля составляет 5 - 8 м/мин, т.е. при подаче его, например, к стенке резервуара РВС-20000, радиус которого 23 м, пеногель успеет достичь центра резервуара за 3 - 5 мин, что меньше времени гелеобразования пенного покрытия, после которого скорость растекания пены резко снижается. В резервуарах меньших размеров условия формирования пенного покрытия еще более благоприятны, так как время растекания значительно меньше времени пенообразования. Были проведены эксперименты по определению степени защиты от испарения бензина путем нанесения на его поверхность пенного покрытия различной толщины. В емкости одинакового размера объемом по 10 л наливали бензин марки АИ-93 и нефть с плотностью 0,854 г/см3. Поверхность продукта покрывалась пеногелем различной толщины. Во всех случаях плотность пеногеля составляла 0,3 г/см3. Температура эксперимента 16 - 20oC. Продолжительность эксперимента 30 сут. Потери бензина и нефти от испарения определялись путем взвешивания емкостей в начале и в конце эксперимента. Результаты приведены в табл. 2. При толщине менее 1 см пеногель не всегда однороден по всей его поверхности, возможны прорывы паров бензина. Из рассмотрения табл. 2 следует, что потери исследуемых продуктов отсутствуют при толщине пеногеля h > 4/. Для бензина эта толщина составила 6 см > 4:0,75 = 5,3 см, а для нефти 5 см > 4:0,854 = 4,68 см.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров, включающий нанесение на их поверхность покрытия из аэрированного вязко-упругого материала, отличающийся тем, что непосредственно на поверхность нефти или нефтепродукта наносят вспененную гелеобразующую композицию пеногель так, чтобы время растекания его на 3 - 5 мин было меньше времени гелеобразования используемой гелеобразующей композиции, причем плотность пеногеля выбирают 0,3 - 0,55 г/см3, а толщину пеногеля выбирают из соотношения h > 4/, где h - толщина пеногеля, см; - плотность нефти/нефтепродукта, г/см3. 2. Гелеобразующая композиция на основе водорастворимого полимера и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поверхностно-активное вещество, сшиватель и соль минеральной кислоты при следующих соотношениях, мас. %: Водорастворимый полимер - 0,3 - 2,0 Поверхностно-активное вещество - 2,0 - 4,0 Сшиватель - 0,05 - 0,12 Соль минеральной кислоты - 3,0 - 10,0 Вода пресная - Остальноер

www.freepatent.ru