Способ снижения потерь нефтепродуктов, хранящихся в резервуарах вертикальных стальных
METHOD FOR REDUCING LOSSES OF OIL PRODUCTS STORED IN VERTICAL STEEL TANKS

Изобретение относится к системам обеспечения заданных параметров эксплуатации, способствующих снижению потерь нефти и нефтепродуктов от физических явлений, а значит и выбросу их в атмосферу.
В настоящее время на нефтеперекачивающих станциях, нефтебазах, нефтехранилищах, нефтепродукты хранятся преимущественно в резервуарах, самые распространенные из которых резервуары вертикальные стальные (РВС), как варианты РВСП или РВСПК [П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, A.M. Шаммазов. Типовые расчеты при проектировании эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. - 658 с].
Особенностью эксплуатации наземных резервуаров вертикальных стальных являются неизбежные потери нефтепродуктов, которые происходят вследствие изменения температуры паровоздушной смеси и хранимого продукта в течение суток (малые дыхания). Днем (особенно летом) температура нефтепродукта повышается, испарение и объем паровоздушной смеси увеличиваются, давление паровоздушной смеси увеличивается, давление в газовом пространстве растет, срабатывает дыхательный клапан и часть паровоздушной смеси выходит из резервуара в атмосферу. Ночью температура снижается, давление в газовом пространстве резервуара уменьшается, при вакууме свыше допустимого срабатывает дыхательный клапан, впуская воздух из атмосферы в резервуар. Днем этот воздух насыщается парами нефтепродуктов и описанный процесс повторяется [П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, A.M. Шаммазов. Типовые расчеты при проектировании эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. - 658 с].
Потери нефтепродуктов или нефти от «малых дыханий» вычисляются по формуле Н.Н. Константинова [П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, A.M. Шаммазов. Типовые расчеты при проектировании эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. - 658 с]
где σ - среднее массовое содержание паров нефтепродукта в ПВС;
г
V - объем газового пространства резервуара;
min
max
P и P - соответственно минимальное и максимальное парциальные давления паров нефтепродукта в газовом пространстве резервуара в течение суток;
г max
г min
Т и Т - минимальная и максимальная температуры газового пространства резервуара в течение суток;
а
Р - атмосферное давление;
кв
Р - уставка клапана вакуума;
кд
Р - уставка клапана давления.
гmax
гmin
г
Из формулы (1) следует, что при стремлении T≈T, а также при снижении температуры Т потери нефтепродуктов будут минимальны, так как выражение в квадратных скобках будет приближаться к единице, а значит все выражение к нулю, дыхательным клапанам нет необходимости срабатывать на открытие и закрытие резервуара.
Известен способ понижения температуры поверхности резервуаров вертикальных стальных, принятый нами за прототип, заключающийся в окраске его наружной поверхности (стенки) и крыши белой краской [РД - 01.075.00-КТН-052-11, Типовые цветовые решения для объектов и оборудования магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов], которая помимо антикоррозионного эффекта (пассивная защита), отражает солнечные лучи. Это требование является обязательным для промышленных резервуаров вертикальных, стальных [ГОСТ 31385 - 2016 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия]. Недостатком является малая эффективность; измерения температуры продукта в резервуарах вертикальных, стальных показывают, что температура нефтепродуктов повышается вместе с температурой воздуха и солнечной радиацией, процесс ее изменения и стабилизации нерегулируемый, но положительный эффект имеет место.
Задача изобретения - снижение потерь нефтепродуктов при хранении их в резервуарах вертикальных стальных, точнее, потерь при «малых дыханиях», за счет снижения и стабилизации их температуры.
Технический результат от изобретения заключается в снижении потерь нефтепродуктов от «малых дыханий» и, соответствующего снижения выбросов в атмосферу по линии экологии.
Технический результат достигается тем, что наружную поверхность резервуаров вертикальных стальных окрашивают в белый цвет, устанавливают электрическую, автоматическую систему управления, включающую хладоагент, проложенный по кольцевой схеме по внутренней поверхности резервуаров вертикальных стальных, понижающую температуру, конденсатор воздушного охлаждения, до средней ночной и стабилизирующую температуру нефтепродукта в заданных пределах, например ±0,5°С.
Управление электроснабжением осуществляется автоматической компьютерной системой, которая снижает и стабилизирует заданную температуру.
На фигуре представлена принципиальная схема РВС с системой охлаждения и стабилизации нефтепродукта, где показаны: резервуар вертикальный стальной с боковой стенкой 1, автоматическая система управления, включающая проложенный по внутренней боковой поверхности резервуара по кольцевой схеме хладоагент 2, а также конденсатор воздушного охлаждения 3.
Пример осуществления способа.
Электроэнергия передается на автоматическую систему управления, которая понижает и стабилизирует температуру хладоагента. Хладоагент понижает и стабилизирует температуру нефтепродукта в заданных пределах (диапазоне), например ±0,5°.
Расчет потерь нефтепродукта от малых дыханий проводится согласно формуле 1, для заполненного нефтью РВС - 20000, таблица 1. Средняя, помесячная температура воздуха, днем и ночью, применительно к Оренбургу приводится в 2ой (дневная) и 3ей (ночная) строчках таблицы 1. В 4 строчке посуточные потери нефтепродукта, 5ой - помесячные.
Анализ полученных результатов (таблица 1) показывает, что:
- суммарные годовые потери составили 30364,4 кг;
- чем ниже температура продукта, тем меньше потери, хотя линейной зависимости нет;
- прослеживается зависимость от температурного перепада, например, январь -5…-6, потери 11,9 кг, февраль -4…-8, потери 17,1 кг.
Средняя температура в январе - 5,5°С, в феврале - 6°С, т.е. разница в температурном перепаде - 0,5°С, а разница в потерях от малого дыхания -17,1-11,9=5,2 кг, что составляет около 30%, из чего следует, что фактор минимизации температурного перепада - преобладающий.
Рассмотрим вариант, при котором температурный режим, преимущественно соответствует ночной температуре с минимумом температурного перепада в 1°С, таблица 2.
Суммарные годовые потери составили 19935,9 кг, т.е. сократились на 10428,5, что составляет 65,65%, т.е. более чем на 1/3.
Объединим таблицы 1 и 2, по критерию помесячных потерь и определим помесячную разницу в каждом из вариантов, таблица 3.
Данные таблицы 3 показывают, что если, в РВС, понизить температуру нефтепродукта до уровня средней ночной и стабилизировать температурный перепад в пределах ±0,5°С, с апреля по ноябрь (8 месяцев в году), то экономия составит 10211,9 кг, около 30% от годовых потерь, это же количество нефтепродукта не попадет в атмосферу.
Осуществляется способ таким образом, устанавливают электрическую, автоматическую систему управления, понижающую до уровня средней ночной и стабилизирующую температуру хладоагента, проложенного по кольцевой схеме по внутренней поверхности стенки резервуаров вертикальных стальных, где она понижает и стабилизирует температуру нефтепродукта в заданных пределах.
Таким образом, если понизить температуру нефтепродукта до средней ночной и стабилизировать ее, например в пределах ±0,5°С, потери от «малого дыхания» можно минимизировать, а значит, в значительной степени, предотвратить выбросы нефтепродукта в атмосферу.