СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ХРАНЯЩИХСЯ В РЕЗЕРВУАРАХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ
METHOD FOR REDUCING LOSS OF PETROLEUM PRODUCTS STORED IN VERTICAL STEEL TANKS

Изобретение относится к системам обеспечения заданных параметров эксплуатации, способствующих снижению потерь нефти и нефтепродуктов от физических явлений, с использованием автономных, возобновляемых систем выработки энергии (солнечную радиацию).
В настоящее время на нефтеперекачивающих станциях, нефтебазах, нефтехранилищах, отдаленных автономных пунктах хранения, нефтепродуктов хранятся преимущественно в резервуарах, самые распространенные из которых резервуары вертикальные, стальные, 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.], где хранятся основные объемы нефти и нефтепродуктов.
Особенностью эксплуатации наземных резервуары вертикальные, стальные 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 T - минимальная и максимальная температуры газового пространства резервуара в течение суток;
а
Р - атмосферное давление;
кв
Р - уставка клапана вакуума;
кд
Р - уставка клапана давления.
г max
г
min
г
Из формулы (1) следует, что при стремлении T ≈ Т, 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, 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]. Преимуществом является то, что он распространяется и на резервуары вертикальные, стальные в составе, например, нефтебазы, так и на автономном, отдаленном объекте, без источников энергии. 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, которые обеспечиваются автономными устройствами, использующими солнечную радиацию (солнечные панели) для выработки электрической энергии, направленной на снижение и стабилизацию температуры нефтепродуктов, а значит и улучшения экологических показателей эксплуатации.
Технический результат от изобретения заключается в снижении потерь нефтепродуктов от «малых дыханий» и, соответствующего снижения выбросов в атмосферу по линии экологии.
Технический результат достигается следующим образом: наружную поверхность резервуаров вертикальных стальных окрашивают в белый цвет, по внутренней поверхности резервуара прокладывают по кольцевой схеме систему с хладагентом, на боковых стенках и крыше резервуаров вертикальных стальных, по траектории движения солнца на угол α от восхода до захода солнца монтируют солнечные батареи, связанные с аккумуляторными батареями и автоматической системой управления, регулирующей температуру хладагента.
опт
max
min
max
min
При этом солнечные панели имеют переменный угол наклона в вертикальной плоскости, составляющий примерно ϕ=(ϕ+ϕ)/2, где: ϕ - максимальный угол восхождения солнца по траектории дневного движения (в летнее время), а ϕ - минимальный (в зимнее время).
Солнечные панели предохраняют большую часть окрашенной белой краской внешней боковой стенки и крыши резервуара вертикального стального от прямого воздействия солнечных лучей - пассивный фактор, вырабатывают электроэнергию, которая передается на хладагент, который проложен по кольцевой схеме по внутренней боковой поверхности резервуара вертикального стального охлаждает ее и, одновременно охлаждает нефтепродукты, при этом уровень нефтепродукта может быть выше и ниже верхнего уровня хладагента. Бесперебойность питания обеспечивается за счет использования аккумуляторных батарей. Управление электроснабжением осуществляется автоматической компьютерной системой, которая поддерживает заданную температуру продукта (понижает и стабилизирует днем и ночью). Чем выше температура воздуха, а значит воздействие солнечной радиации, тем больше солнечные панели вырабатывают электроэнергию, обеспечивая понижение и стабилизацию температуры внутренней, боковой поверхности резервуара вертикального стального и нефтепродукта.
В зимнее время снижаются температура воздуха и воздействие солнечной радиации, но соответственно снижается и потребность в понижении температуры нефтепродукта и внутренней поверхности резервуара вертикального стального, а значит и в электроэнергии, но полученной электроэнергии должно быть достаточно, чтобы обеспечить заданную стабильную температуру нефтепродукта.
На фиг. 1 представлен резервуар вертикальный стальной с боковой поверхностью 1, крышей 2, на которых расположены солнечные панели 3, По внутренней боковой поверхности резервуара проложена по кольцевой схеме система 4 с хладагентом. Солнечные панели связаны с аккумуляторными батареями 5 и автоматической системой управления (на фигуре не показана),
На фиг. 2 приводится вид сверху крыши резервуара вертикального стального, где показана схема расположения солнечных панелей по сторонам света юг - север, и угол дневной траектории солнца а.
Пример осуществления способа.
На боковой поверхности резервуаров вертикальных стальных 1 и крыше 2 устанавливают солнечные панели 3, по периметру, примерно на угол α≈240° (продолжительность светового дня от восхода до захода солнца в г. Оренбург, 22.06 составляет 16, 42 часа, т.е. около 2/3 суток [Азимут и высота солнца над горизонтом в привязке к координатам и часовым поясам городов - URL: https://planetcalc.ru/ (дата обращения: 01.02.2021). - Текст: электронный.], поэтому принято α=240°) по круговой траектории перемещения солнца, угол максимального подъема солнца должен совпадать с углом примерно 120°, южное направление, т.е. с учетом дневной, угловой траектории солнца, максимального охвата по суточному движению солнца. Солнечные панели, соединенные между собой, вырабатывают электрическую энергию. Полученная электроэнергия передается на аккумуляторы 5 и автоматическую систему управления, которая понижает и регулирует температуру хладагента 4. Хладагент понижает и стабилизирует температуру внутренней поверхности резервуаров вертикальных стальных, а также нефтепродукта в заданных пределах (диапазоне), например 7,5°±1°.
опт
max
min
опт
При этом уровень нефтепродукта может быть как выше, так и ниже верхнего уровня хладагента. Особенностью является переменный, по траектории движения солнца, угол наклона солнечных панелей 3, обращенного к солнцу, составляющий примерно ϕ=(ϕ+ϕ)/2 (применительно к г. Оренбургу ϕ=35,5°).