Метод определения технологических потерь нефтепродуктов при приеме в резервуары

УДК 629.735.015

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ПРИЕМЕ В РЕЗЕРВУАРЫ

О.В. МОЛЧАНОВ, С.В. СТАРЫЙ, М.В. НОВИКОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Коняевым Е.А.

В целях совершенствования методов определения потерь от испарения нефтепродуктов при естественной убыли и при технологических операциях предложен метод определения потерь нефтепродуктов от испарения в вертикальных стальных резервуарах, повышающий достоверность определения потерь.

Ключевые слова: метод определения, технологические потери, потери нефти и нефтепродуктов, резервуары.

Нефть и нефтепродукты на пути от пунктов сбора нефти и нефтеперерабатывающих заводов до непосредственного потребителя подвергаются большому количеству технологических операций: транспортировка, хранение и сливно-наливные операции, в результате которых около 2% от их количества безвозвратно теряется в окружающую природную среду, в большей части по причине испарения.

Потери от испарений нефти и нефтепродуктов из резервуаров определяются [1] тремя способами - непосредственным измерением, расчетно-экспериментальным и расчётным методами.

В первом случае фактические потери продукта определяют по количеству паров углеводородов, выходящих из резервуара или цистерны при дыханиях. Для их определения [2] необходимо измерение объема паровоздушной смеси, выходящей из емкости, с использованием расходомерного устройства, а также приборов измерения массовой концентрации паров в потоке, которые позволяют получить фактическое количественное значение потерь нефти и нефтепродуктов с погрешностью, определяемой только погрешностью применяемых приборов.

При применении расчетно-экспериментального метода значение объема выброса определяется расчетным путем с использованием характеристик объекта, технологической схемы приема-выдачи продукта, среднестатистических данных и результатов измерений отдельных параметров. Величина массовой концентрации определяется для рассматриваемого объекта с учетом физико-химических свойств нефти или нефтепродукта, климатических и температурных условий эксплуатации, оборачиваемости резервуара или цистерны, среднестатистических данных или результатов экспериментальных измерений концентрации во время выбросов.

При использовании расчетных методов резервуар с продуктом рассматривается как замкнутая система, в которой за счет измерения одних показателей, прогнозируется изменение других. Так величина выбросов паров из резервуаров, сообщающихся с атмосферой через дыхательные клапаны, может определяться по различным методикам, которые применимы для определённых ситуаций (расчёт потерь от «малых», «больших дыханий»), либо использующие средние значения некоторых параметров, входящих в расчетные зависимости.

Проведенный анализ методов определения потерь нефтепродуктов от испарения показал, что наиболее подходящими методами для определения потерь от испарения при хранении и транспортировке являются расчетно-экспериментальные методы.

В настоящее время используется метод определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения по концентрации паров углеводородов, вытесняемых из резервуаров (РД 153-39-019), основанный на теории потерь Черникина В.И. [3]:

где G - масса углеводородов, вышедших из резервуара; ¥и ¥¡+2 - объемы газового пространства в моменты времени ¡, ¡+1; СС^+2 - объемные концентрации углеводородов в газовом про-

О = У1(1 - С;)|-- У1+1(1 - с

А1

странстве резервуара в моменты времени ¡, г+1; Ти Т,+1, Ри Р+1 - температура и давление газового пространства в моменты времени ¡, ¡+1; Сср,- средняя объемная концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара; М - молекулярный вес паров углеводородов; Я - универсальная газовая постоянная.

Данный метод в целом решает задачу определения потерь нефтепродуктов, дает достаточно объективную картину, однако имеет существенную погрешность в связи с тем, что он не учитывает неравномерность распределения концентрации паров нефтепродуктов по высоте газового пространства и не учитывает дополнительный объем потерь, связанный с интенсивным испарением нефтепродуктов с высоким давлением паров, происходящим в процессе заполнения емкости.

Основываясь на теории потерь Черникина В.И., разработан метод определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения, при реализации которого значение объема выбросов углеводородов в результате вытеснения паровоздушной смеси в процессе заполнения емкости нефтепродуктом («большого дыхания») или изменения термодинамического состояния паровоздушной смеси в емкости («малого дыхания») определяется расчетным путем, а значения концентрации паров углеводородов, давления и температуры паровоздушной смеси в емкости по результатам их измерений в газовом пространстве отличаются тем, что объем потерь Уп, связанный с испарением углеводородов и изменением термодинамического состояния паровоздушной смеси в процессе «большого» или «малого» дыхания, определяют по выражению

ад

ГП

Сом ^То РМП

С0МТ0

-1

где УГП - объем газового пространства емкости, м ; С0М, С1М - массовая концентрация углеводородов в парах до и после дыхания, кг/м3; Я0 - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); МП - молекулярная масса паров углеводородов, кг/моль; Ра, - атмосферное давление, кПа; То, Т1 - температура паров углеводородов до и после дыхания, К.

Для оценки точности разработанного метода проведен эксперимент, заключающийся в моделировании процесса «большого дыхания» в вертикальном резервуаре и улавливании вышедших паров нефтепродукта. На рис. 1 представлена схема экспериментальной установки для определения массы потерь нефтепродукта при испарении. Нефтепродукт из емкости 1 поступает в емкость 2 и выдавливает паровоздушную смесь в пластиковую емкость 3. Эксперимент проводился на следующих продуктах - пентан, гексан, которые составляют основную часть паровоздушной смеси бензинов. Масса вышедших паров определялась тремя методами - разработанным методом, методом, основанным на теории Черникина В.И., и методом статического взвешивания. Результаты проведенного эксперимента представлены в табл. 1, 2.

Рис. 1. Схема установки для определения массы потерь нефтепродукта при испарении:

1 - емкость с нефтепродуктом; 2 - емкость, моделирующая вертикальный стальной резервуар;

3 - пластиковая емкость для улавливания паров; 4, 5 - краны; 6, 7, 8 - отверстия с клапанами для забора газовых проб хроматографическим шприцом; 9 - трубка для отвода паров

Таблица 1

Результаты проведенного эксперимента

№ п/п Масса паров гексана, вышедшая из резервуара, гр Время заполнения емкости, мин.

Разработанный метод По Черникину Взвешивание

1 0,0989 0,0325 0,0757 10

2 0,0803 0,0267 0,0857 10

3 0,0747 0,0241 0,0720 10

4 0,0393 0,0128 0,0410 10

5 0,0355 0,0116 0,0240 10

6 0,1366 0,0444 0,1262 20

7 0,1366 0,0444 0,1262 20

8 0,1462 0,0470 0,1216 20

9 0,1242 0,0401 0,1192 20

Таблица 2

Результаты проведенного эксперимента

№ п/п Масса паров пентана, вышедшая из резервуара, гр Время заполнения емкости, мин.

Разработанный метод По Черникину Взвешивание

1 0,9354 0,4326 0,9725 20

2 1,1518 0,5265 1,1417 20

3 1,2580 0,5711 1,2517 20

4 0,9482 0,0128 0,9925 20

5 1,0038 0,0116 1,0117 20

6 1,3395 0,4401 1,2282 20

7 1,1252 0,4672 1,1410 20

8 0,0393 0,6088 0,0410 10

9 0,0355 0,3526 0,0240 10

Результаты проведенного эксперимента показывают высокую сходимость разработанного расчетно-экспериментального метода определения массы выброса паров углеводородов из резервуаров при большом «дыхании» с методами прямых измерений массы выброса, что говорит о большей точности разработанного метода, в сравнении с прототипом - методом Черникина.

ЛИТЕРАТУРА

1. Молчанов О.В., Навмятуллин А.З., Дмитриев С.В. Определение потерь нефтепродуктов из резервуаров в результате испарений // Научно-технический сб. - 2000. - № 32. - С.70-86.

2. РД 153-39-019-97. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации.

3. Черникин В.И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз. - М.: Гостоптехиздат, 1955.

METHOD FOR DETERMINING THE LOSS OF PETROLEUM PROCESS FOR ADMISSION TO THE TANKS

Molchanov O.V., Starii S.V., Novikov M.V.

In order to improve methods for determining the loss from evaporation of petroleum products by natural wastage and technological operations, a method for determining loss of oil from the evaporation of vertical steel tanks, which increases the reliability of the losses.

Key words: method for determining, technological losses, loss of oil and petroleum products, tancs.

Сведения об авторах

Молчанов Олег Владиславович, 1966 г.р., окончил УВВТУ (1988), кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника управления ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии МО РФ», автор более 100 научных работ, область научных интересов - учет и сокращение потерь нефти и нефтепродуктов.

Старый Сергей Викторович, 1980 г.р., окончил УФВАТТ (2002), кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела эксплуатации технических средств и объектов службы горючего ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии МО РФ», автор 10 научных работ, область научных интересов - методы неразрушающего контроля технических средств объектов нефтепродуктообеспечения, учет и сокращение потерь нефти и нефтепродуктов.

Новиков Максим Валерьевич, 1984 г.р., окончил УВВТУ (ВИ) (2006), младший научный сотрудник отдела эксплуатации технических средств и объектов службы горючего ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии МО РФ», область научных интересов - учет и сокращение потерь нефти и нефтепродуктов.