Сокращение потерь нефтепродукта от испарения

3 Сокращение  потерь нефтепродукта от испарения 

3.1 Возможные  методы сокращения потерь нефтепродукта  от испарения

    Все мероприятия, направленные на сокращение потерь нефтепродуктов могут быть разделены  на две группы [2]:

1. уменьшающие объемы «выдохов» резервуаров;
2. уменьшающие концентрацию углеводородов в «выдохах».

К первой группе методов относится:

• применение газовых обвязок;
• применение газоуравнительных сиситем;
• организационные мероприятия.

    Газовая обвязка (ГО) – система трубопроводов, объединяющих ГП резервуаров с одинаковым нефтепродуктом. В тех случаях, когда  операция заполнения одних резервуаров  совпадает по времени с опорожнением других, часть ПВС из заполняемых  резервуаров вытесняется не в  атмосферу, а в опорожняемые резервуары. 

    

    Рисунок 1 – Схема газовой обвязки:

    1,2,3 – резервуары с нефтепродуктом; 4 – дыхательный клапан; 5 – задвижка;

    6 – отвод; 7 – коллектор; 8 - конденсатосборник 

    Газоуравнительная система (ГУС) отличается от газовой обвязки наличием специального газосборника. Он служит для того, чтобы аккумулировать часть ПВС при несовпадении операций закачки-выкачки. Благодаря этому сокращение потерь нефтепродуктов при применении ГУС больше, чем при применении ГО.

    Возможно  применение газосборников постоянного и переменного объема. В первых аккумулирование ПВС происходит благодаря небольшому избыточному давлению, на которое рассчитана дыхательная арматура. Газосборники переменного объема изготавливают из эластичных материалов, либо из тонколистового металла. Однако эластичные (например, резино-тканевые) газосборники недолговечны, а газосборники из тонколистового металла (типа «дышащий баллон») – ненадежны.

Рисунок 2 – Газоуравнительная система:

1 –  резервуар; 2 – дыхательный клапан; 3 – газгольдер; 4 – регулятор  давления; 5 – сборный газопровод; 6 – конденсатосборник; 7 – насос для откачки конденсата; 8 - конденсатопровод

    К организационным мероприятиям, приводящим к уменьшению «выдохов», относятся:

    1) хранение нефтепродуктов при  максимальном заполнении резервуаров  (снижаются потери от «малых  дыханий»);

    

    2) сокращение числа внутрискладских перекачек (снижаются потери от «больших дыханий»);

    3) контроль за герметичностью дыхательной арматуры и резервуаров.

    Ко  второй группе методов относятся:

• применение дисков-отражателей;
• применение покрытий, плавающих на поверхности продукта;
• применение систем улавливания легких фракций.

    Диск-отражатель устанавливается под монтажным  патрубком дыхательного клапана. С  его помощью изменяется направление  струи входящего воздуха с вертикального на горизонтальное. Благодаря этому вошедший воздух оттесняет пары нефтепродукта вниз, а сам занимает положение под кровлей. При последующем заполнении резервуара в атмосферу вытесняется этот воздух с примесью паров нефтепродукта, проникающих в него, благодаря диффузии и конвекции.

    В ходе многочисленных экспериментов  было установлено, что эффективность  дисков-отражателей увеличивается  с уменьшением номинальной вместимости  резервуаров, при пасмурной погоде, а также при увеличении объема откачиваемого бензина. Также необходимо, чтобы коэффициент оборачиваемости  резервуаров был не менее 40 1/год.

    

Рисунок 3 – Диск-отражатель для атмосферных резервуаров:

1 –  диск; 2 – стойка; 3 – монтажный  патрубок; 4 – промежуточный фланец; 5 – дыхательный клапан; 6 – болт  для крепления стойки к промежуточному  фланцу

    Покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта, уменьшают поверхность испарения  и, соответственно, скорость насыщения  ГП резервуара углеводородами. В качестве таких покрытий могут применяться  слой микрошариков,  а также жесткие конструкции (понтоны).

    Микрошарики изготавливают из фенольно-формальдегидной или карбамидной смолы. Это полые сферы, заполненные азотом. Благодаря их небольшой массе и малому диаметру, шарики, насыпанные на поверхность нефтепродукта, распределяются по ней в несколько слоев и хорошо закрывают ее. Однако в ходе многочисленных опытов было установлено, что микрошарики сокращают потери от испарения всего на 35-50%, что недостаточно. Также недостатками являются их унос при опорожнении резервуаров и последующее засорение фильтров; нарушение целостности защитного слоя из шариков под воздействием струй закачиваемого нефтепродукта; слипание и смерзание шариков на свободной поверхности нефтепродукта под воздействием отрицательных температур. Поэтому на сегодняшний момент микрошарики как средство сокращения потерь от испарения в настоящее время не применяются.

    Понтоны представляют собой жесткую газонепроницаемую  конструкцию, закрывающую не менее 95% поверхности нефтепродукта, снабженную кольцевым затвором, герметизирующим  оставшуюся поверхность.

    Понтоны бывают металлические и синтетические. Металлический понтон состоит из металлических коробов-сегментов, расположенных  по окружности и соединенных металлическим  настилом (ковром). Короба бывают открытого (без верхней крышки) и закрытого  типа. Понтоны с коробами второго  типа более металлоемки, но зато и  более надежны – они не могут  быть перекошены и даже затоплены  из-за попадания в них нефтепродуктов через верхнюю крышку. Синтетические  понтоны значительно менее металлоемки. В последнее время получили распространение  синтетические понтоны из пенополиуретана. Они монтируются из предварительно изготовленных жестких пенополиуретановых сегментов.

     Рисунок 4 - Резервуар с металлическим  понтоном:

     1 — настил понтона; 2 — металлические короба-сегменты; 3—уплотняющие затворы металлического понтона и направляющих; 4 — труба для ручного отбора проб; 5 — кожух пробоотборника ПСМ; 6 — опорные стойки

     Стоит отметить, что одним из важнейших  узлов любого понтона является уплотняющий  затвор между ковром понтона и  стенкой резервуара, потому что от качества герметизации данного кольцевого зазора во многом зависит величина сокращения потерь нефтепродукта в  результате применения понтона.

    Интересно, что в условиях нефтебаз, где преобладают  резервуары емкостью 1000 м³ и менее, понтоны обеспечивают сокращение потерь не более чем на 40% [2].

    

    Плавающие крыши (ПК) в отличие от понтонов применяются в резервуарах, не имеющих  стационарной кровли. Отсутствие стационарной кровли диктует необходимость изготовления коробов обязательно герметичными. Для удобства удаления осадков, выпавших на ПК, последняя должна иметь листовой настил с уклоном к центру. Дождевая вода с ПК отводится через дренажную систему либо из шарнирно-сочлененных, либо из гибких гофрированных груб. Для спуска на поверхность ПК служит передвижная (катучая) лестница, конструкция которой обеспечивает горизонтальное расположение ступенек при любом положении крыши. Верхним концом катучая лестница шарнирно опирается на переходную площадку, соединенную с шахтной лестницей, по которой персонал поднимается на резервуар. Нижний конец этой лестницы снабжен катками и перемещается по специальным рельсам, уложенным на поверхности ПК. По мере опускания плавающей крыши и передвижения лестницы угол ее подъема изменяется от 5 до 50 градусов. С целью усиления жесткости верхней части корпуса резервуара с плавающей крышей вдоль верхнего пояса монтируют кольцевую площадку для сохранения устойчивости и восприятия ветровой нагрузки. Для удаления паровоздушной смеси и газов из-под плавающей крыши на ней установлен предохранительный клапан.

    

    Рисунок 5 - Резервуар с плавающей крышей: 1 —приемо-раздаточный патрубок с хлопушкой; 2—запасной трос хлопушки; 3—кольца жесткости; 4—стенка резервуара; 5—кольцевая площадка жесткости; 6—огневой предохранитель; 7—трубопровод раствора пены; 8—опорные стойки плавающей крыши; 9—водоприемник атмосферных осадков; 10—сухопровод орошения стенки резервуара; 11—плавающая крыша; 12 — опорная ферма; 13—катучая лестница; 14 — бортик удерживания пены; 15 — опорная ферма; 16—периферийный кольцевой понтон плавающей крыши; 17—уплотнитель (затвор) плавающей крыши; 18—переходная площадка; 19—шахтная лестница; 20—трубчатая направляющая плавающей крыши; 21—дренажная система; 22—днище резервуара

    

   Для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения применяются системы  улавливания легких фракций (УЛФ), под  которыми понимается совокупность технологического оборудования, обеспечивающего отбор и утилизацию легких фракций нефтепродуктов при повышении давления в ГП резервуаров до того, как произойдет их «выдох» в атмосферу. В системах УЛФ применяются следующие методы отделения углеводородов от ПВС: конденсация компримированием, конденсация охлаждением, адсорбция, абсорция. В общем случае выбор типа системы УЛФ должен быть обоснован технико-экономическим расчетом. Однако для небольших нефтебаз с малыми коэффициентами оборачиваемости наибольшее применение получили абсорбционные системы УЛФ.

   Метод абсорбции заключается в том, что низколетучая жидкость (абсорбент) поглощает углеводороды из ПВС, вытесняемой из резервуаров. Достаточно сложной и энергоемкой является система регенерации абсорбента. Все это ведет к удорожанию рассматриваемой системы. 

     

Рисунок 5 - Абсорбционная система УЛФ:

     1 — резервуар с бензином; 2 — дыхательный клапан; 3 — газовая обвязка; 4 — абсорбер; 5 — емкость дата абсорбента; 6 — насос; 7—форсунки; 8 — регулятор давления типа «до себя»; 9 — емкость для отработанного (насыщенного) абсорбента; 10 — датчик давления