СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ИСПАРЕНИЯ ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ
METHOD FOR DETERMINING LOSSES OF OIL AND OIL PRODUCTS IN RESULT OF EVAPORATION AT STORAGE AND TRANSPORTATION

Способ определения потерь применим как в процессе сбора, подготовки, транспортировки и хранения нефти на промыслах, так и при транспортировке нефти по магистральным нефтепроводам, а также может быть использован на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, хранением, транспортировкой и распределением нефтепродуктов.
Способ определения массы потерь нефти и нефтепродуктов от испарения углеводородов во время «больших» и «малых дыханий» при хранении в резервуарах и транспортировке основан на расчетно-экспериментальном методе определения ее составляющих. При этом объем выбросов в результате вытеснения паров в процессе заполнения резервуара жидкостью («большое дыхание») или при изменении термодинамического состояния паровоздушной смеси в емкости («малого дыхания») определяется расчетным путем, а значения концентрации паров углеводородов, давления и температуры паровоздушной смеси в емкости определяется по результатам их измерений в газовом пространстве резервуара.
Значение массы потерь от испарения нефти и нефтепродуктов, налитой в емкость, определяется по формуле
где
M - масса потерь, кг;
3
V - объем вытесненной из резервуара газовоздушной смеси, м;
ср
3
C - средняя массовая концентрация паров углеводородов в вытесненной из резервуара газовоздушной смеси, кг/м.
Известен способ определения объема углеводородов, теряемых от одного «малого дыхания» (Константинов Н.Н. Борьба с потерями от испарения нефти и нефтепродуктов - М.: Гостоптехиздат, 1961), описываемый формулой
где
ГП
3
V - объем газового пространства (ГП) емкости, м;
min
max
С, С - минимальная и максимальная объемная концентрация паров углеводородов в ГП резервуара в течение суток, %;
Пmin
Пmax
Т, Т - минимальная и максимальная температура ГП резервуара в течении суток, K;
КВ
КД
Р, Р - давление срабатывания дыхательного клапана резервуара на вакуум и избыточное давление, Па;
А
Р - атмосферное давление, Па.
Недостатком данного способа является необходимость применения сложной и дорогой измерительной аппаратуры, значительная трудоемкость и сложность определения минимальных и максимальных значений объемной концентрации и температуры паров углеводородов в газовом пространстве, неточность определения которых приводит к увеличению погрешности определения. Кроме того, данная формула применима только для «малых дыханий», что снижает функциональность способа.
БД
ЗАК
Величина потерь паров углеводородов V при «большом дыхании», как правило, принимается равной объему поступившей в резервуар (цистерну, танк) жидкости V (Абузова Ф.Ф., Бронштейн И.С. и др. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировании и хранении - М.: Недра, 1981)
Такой подход имеет большую погрешность, т.к. не учитывает дополнительный объем потерь, связанный с испарением углеводородов в процессе заполнения резервуара.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения углеводородов по концентрации паров, вытесняемых из резервуара за одно заполнение (РД 153-39-019-97 «Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации»).
Этим способом предусматривается определение величины потерь углеводородов нефти и нефтепродуктов от испарения по формуле
где
i
i+1
V, V - объемы газового пространства в моменты времени i, i+1;
i
i+1
C, C - объемные концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара в моменты времени i, i+1;
i
i+1
i
i+1
T, T, P, P - температура и давление газового пространства в моменты времени i, i+1;
ср
С, - средняя объемная концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара;
То, Ро - температура и давление при нормальных условиях, K, МПа;
3
ρ - средняя плотность паров углеводородов в выходящей паровоздушной смеси за весь период заполнения, кг/м.
Реализация данного способа заключается в том, что значение массы выброса паров углеводородов определяется расчетным путем с учетом измерений:
i
i+1
V, V - объемов газового пространства резервуара в моменты времени i, i+1,
i
i+1
i
i+1
Т, T, P, P - температуры и давления газового пространства в моменты времени i, i+1,
То, Ро - температуры и давления газового пространства при нормальных условиях,
ср
С - средней объемной концентрация углеводородов в выходящей паровоздушной смеси за весь период заполнения,
3
ρ - средней плотности паров углеводородов в выходящей паровоздушной смеси за весь период заполнения, кг/м.
Недостатком данного способа является невозможность определения дополнительных потерь, образующихся от испарения углеводородов в процессе заполнения емкости, а также потерь от «малых дыханий».
Технический результат предлагаемого способа - повышение точности определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения углеводородов при хранении и транспортировке, а также расширение функциональности за счет возможности его применения как для «больших», так и для «малых дыханий».
n
Указанный технический результат достигается тем, что объем потерь V, связанный с испарением углеводородов и изменением термодинамического состояния паровоздушной смеси в процессе «большого» или «малого» дыхания, определяется по формуле
или
где
ГП
3
V - объем газового пространства резервуара, м;
0М
1М
3
С, С - массовая концентрация углеводородов в парах до и после дыхания, кг/м;
0П
1П
C, C - объемная концентрация углеводородов в парах до и после дыхания, объемные доли;
0
R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·K);
П
М - молекулярная масса паров углеводородов, кг/моль;
а
Р, - атмосферное давление, кПа;
0
1
Т, T - температура паров углеводородов до и после дыхания, K.
n
n
Данные отличительные признаки в совокупности с известными являются существенными для достижения технического результата, так как в формуле определения потерь V углеводородов в процессе заполнения емкости и изменения термодинамического состояния паровоздушной смеси учтены потери от испарения углеводородов в процессе выброса от начального до конечного состояния, что позволит повысить точность и достоверность способа. Кроме того, величина V характеризует количество потерь углеводородов от «малых дыханий» при хранении, если отсутствуют технологические операции заполнения емкости.
В
Способ реализуется следующим образом. Масса одного выброса паров углеводородов М при «малом дыхании» определяется по формуле
где
n
3
V - объем выброса паровоздушной среды от «малого дыхания», м;
м
3
С - массовая концентрация паров углеводородов в выбросах паровоздушной среды, кг/м.
Вытесняемый объем паровоздушной среды из резервуара от одного «малого дыхания» определяется по формуле
или
где
ГП
3
V - объем газового пространства в резервуре, м;
0М
1М
3
С, С - средние значения массовой концентрации углеводородов в парах до и после дыхания, кг/м;
0П
1П
C, С - объемная концентрация углеводородов в парах до и после дыхания, объемные доли;
0
1
Т, Т - средние значения температуры углеводородов нефти или нефтепродуктов в парах до и после дыхания, K;
0
R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·K);
П
М - молекулярная масса паров, кг/моль;
a
P - атмосферное давление, Па.
ГП
ПН
Объем газового пространства резервуара V определяется статическими методами по ГОСТ 8.595-2004 как разница геометрического объема резервуара (данные из паспорта на резервуар) и его объема, заполненного углеводородами по результатам измерения уровня (по градуировочной таблице на резервуар). Средние значения температуры паровоздушной смеси до и после дыхания газового пространства резервуара в течение суток определяются экспериментально в середине газового пространства резервуара с помощью измерителя температуры. Среднее значение массовой концентрации или объемной концентрации паров углеводородов в газовом пространстве резервуара определяется из отобранных проб в лаборатории с помощью хроматографического анализа или газоанализатора до и после дыхания по высоте газового пространства. Количество измерений прямо пропорционально зависит от объема газового пространства резервуара. Молекулярная масса паров нефти М определяется по результатам хроматографического анализа.
Масса одного выброса паров углеводородов при «больших дыханиях» определяется по формуле
где
БД
3
V - объем выброса паровоздушной среды от «большого дыхания», м;
м
3
С - среднее значение массовой концентрации углеводородов паровоздушной среды, кг/м.
БД
Δ
n
Величина объема потерь углеводородов V при «большом дыхании» принимается равной сумме объемов поступившего в резервуар продукта V и дополнительного объема потерь V, связанного с испарением углеводородов в процессе заполнения емкости и изменением термодинамического состояния паровоздушной смеси
Δ
n
Значение V определяется статическими или динамическими методами измерения объема по ГОСТ 8.595-2004. Значение V определяется по формулам 8 или 9. Среднее значение температуры паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара до дыхания определяется экспериментально с помощью измерителя температуры в середине газового пространства резервуара, после дыхания - в выходящей паровоздушной смеси при завершении технологической операции заполнения емкости. Среднее значение массовой концентрации паров углеводородов в газовом пространстве резервуара до дыхания определяется из отобранных проб в лаборатории с помощью хроматографического анализа или газоанализатора массовой концентрации по высоте газового пространства, после дыхания - в выходящей паровоздушной смеси. Измерения проводятся через n равных отрезков времени в соответствии с уровнями измерения концентраций, количество измерений прямо пропорционально зависит от объема газового пространства резервуара.
n
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ, учитывающий дополнительный объем потерь V, связанный с испарением углеводородов в процессе заполнения емкости и изменением термодинамического состояния газовой смеси.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы, широко распространенные в области измерительной техники.