Мероприятия по борьбе с потерями нефтепродуктов

Таблица 19

Годовые потери (в %) нефтепродуктов от «малых и больших  дыханий» в резервуарах  вместимостью 5 тыс. м3

Анализируя данные этой таблицы, можно сделать вывод, что при годовой оборачиваемости резервуаров, превышающей двенадцатикратную, хранить легкоиспаряющиеся нефтепродукты целесообразно в резервуарах с плавающей крышей, поэтому такие резервуары рекомендуется устанавливать на перевалочных нефтебазах.

В средней и северной полосах хранение легкоиспаряющихся  нефтепродуктов в  резервуарах с  плавающей крышей из-за неблагоприятных  атмосферных условий  осложняется. В этих условиях легкоиспаряющиеся  нефтепродукты можно  хранить в каплевидных резервуарах, так как они менее подвержены атмосферным влияниям (обледенение, снег, ветер). Применение этих резервуаров целесообразно также при малой оборачиваемости резервуаров.

Газовая обвязка резервуаров (газоуравнительная система, улавливание и конденсация паров) — это система газопроводов, соединяющих между собой газовые пространства резервуаров, в которых хранятся нефтепродукты одного сорта. Одновременно с применением газовой обвязки можно применять и специальные газосборники, подключенные трубопроводом к системе газовой обвязки. Газовая обвязка обеспечивает циркуляцию паровоздушной смеси по замкнутому контуру, что предотвращает потери паров нефтепродуктов в атмосферу, способствует снижению потерь нефтепродуктов при приеме и отпуске (газовая обвязка предназначается для взаимной компенсации вытесняемых и всасываемых объемов газов при перекачках нефтепродуктов из одной емкости в другую).

На  рис. 26 представлена принципиальная схема  газоуравнительной  системы резервуарного  парка. Выход паровоздушной смеси при «малых дыханиях» из резервуаров с продуктом 1 осуществляется в резервуар с подъемной крышей 2. Система снабжена огневыми предохранителями 3, запорными задвижками 4, задвижкой для спуска конденсата 5, сборником конденсата 6 и насосом 7 для его откачки. На случай отключения резервуаров при ремонте газоуравнительной системы или заливе другого сорта нефтепродукта резервуары имеют дыхательное оборудование.  

Рис. 26. Схема газовой  обвязки резервуаров  

Дыхательные клапаны (с огневыми предохранителями) 8 резервуаров, подключенных к указанной газоуравнительной системе, должны быть отрегулированы на открытие лишь при максимальном или минимальном давлениях газового пространства резервуара с подъемной крышей (газосборника).

Огневые предохранители устанавливаются на газоуравнительных трубопроводах у каждого резервуара и обеспечивают нераспространение пожара в случае загорания одного из них.

Газовая обвязка резервуаров  должна быть выполнена  из труб, диаметр  которых обеспечивал  бы прохождение паровоздушной смеси при максимальной выкачке или закачке нефтепродукта и устранение вакуума при понижении температуры окружающего воздуха.

В качестве газосборников (газокомпенсаторов) могут применяться  резервуары обычные  с подъемной крышей и гидравлическим или сухим затвором, с мембранной «дышащей» крышей, с баллонными крышами типа «дышащий баллон», а также мягкие «дышащие» резервуары из синтетических материалов. Последний тип газосборника по опыту эксплуатации за рубежом используется для предотвращения потерь из резервуаров малой и средней вместимости, а также для сбора паровоздушной смеси, выходящей из железнодорожных цистерн при наливе. Допустимое внутреннее давление в нем достигает 0,015—0,07 кгс/см2.

В качестве газосборников  могут быть использованы дополнительные резервуары того же типа, что и основные емкости с нефтепродуктом, включенные в газоуравнительную систему. Конструкция указанных газосборников постоянного объема проще конструкции газосборников переменного объема. В случае необходимости газосборник может применяться для залива нефтепродуктов. Для исключения потерь при использовании газосборников постоянного объема необходимо обеспечить высокое избыточное давление в газоуравнительной системе, достигающее 0,7 кгс/см2.

Наиболее  экономичным по стоимости  и эксплуатационным расходам для резервуарного парка с большой годовой оборачиваемостью является газосборник типа «дышащий баллон» (рис. 27). Изменение объема в нем производится за счет подъема или прогиба металлических днищ. Стенка баллона с помощью тросов соединена с противовесами, которые меняют свое положение в зависимости от степени наполнения баллона. Разработаны проекты газосборннков типа «дышащий баллон» вместимостью 1 и 10 тыс. м3.

Газосборник вместимостью 10 тыс. м3 имеет диаметр 49 м и наибольшую высоту в наполненном состоянии 8,4 м. Максимальное внутреннее давление в нем может достигать 60 мм вод. ст. Газосборник изготовляется из листовой стали толщиной 4 мм: общая масса металлоконструкций 185 т.  

Рис. 27. Газокомпенсатор  типа «дышащий баллон»

а — при максимальном наполнении; б —  в порожнем состоянии; 1 — противовес; 2—  труба для отвода конденсата; 3 — труба  к предохранительному клапану   

В газоуравнительную  систему следует  включать резервуары, залитые нефтепродуктами  одинакового химического  состава и физико-химических свойств. Невыполнение этого требования может привести к изменению качества одного из нефтепродуктов. Например, соединение газоуравнительной системой резервуаров, в которых находятся нефтепродукты с разной упругостью паров, способствует переходу легких фракций в резервуар с более тяжелым нефтепродуктом и последующей их абсорбции. Установлено, что совместная обвязка резервуаров с этилированными и неэтилированными бензинами ведет к ухудшению качества неэтилированных бензинов ввиду перехода в него паров ТЭС. Для включения в общую газовую обвязку резервуаров с этилированными и неэтилированными бензинами необходимо применение специальных поглотителей ТЭС, которые экономически невыгодны.

В каждом конкретном случае вопрос о возможности  соединения резервуаров с разными нефтепродуктами в одну газоуравнительную систему следует решать исходя из требований, предъявляемых к качеству нефтепродуктов.

Объем газосборннков в  газоуравнительной  системе обычно определяется по среднесуточному  движению нефтепродукта через данную группу резервуаров с учетом коэффициента несовпадения операций по приему и выдаче и выхода паровоздушной смеси в результате «малых дыханий». Однако выбор объема газосборников следует производить, руководствуясь технико-экономическими расчетами. Считается, что объем газосборников оптимален лишь тогда, когда достигается минимум затрат на их сооружение и эксплуатацию, а также минимум потерь от испарения.

Помимо  только улавливания  паров нефтепродуктов имеются способы  улавливания их с  последующей конденсацией следующими способами:

• абсорбция паров активированным углем или маслом с последующей их десорбцией и конденсацией;
• конденсация паров охлаждением в специальных холодильных установках;
• конденсация компрессией паров с охлаждением водой.

Опыт  эксплуатации углеабсорбционных  и маслоабсорбционных установок на нефтяных промыслах показал  целесообразность их применения для улавливания  паров нефтепродуктов, вытесняемых из резервуаров  при перекачках.  

Сокращение  газового пространства резервуаров дает наибольший эффект в борьбе с потерями нефтепродуктов от испарения. Наиболее эффективное средство уменьшения газового пространства резервуара с нефтепродуктами — применение плавающих крыш и понтонов, а также микрополых шариков из пластмасс и защитных эмульсий.

По  опыту эксплуатации применение плавающих  понтонов (металлических  и пластмассовых) в резервуарах  со стационарной кровлей  дает следующие результаты:

1. Срок окупаемости  понтонов зависит  от оборачиваемости  резервуара. Чем больше  число полных наполнений резервуара за год, тем меньше срок окупаемости понтона. Для металлических понтонов при коэффициенте оборачиваемости 30 срок окупаемости составляет приблизительно 2 года, при 100— 8 месяцев; для понтонов из полимерных материалов этот срок несколько меньше — соответственно 1,5 и 0,5 года. При отсутствии движения продукта в резервуаре или при коэффициенте оборачиваемости менее 10—12 срок окупаемости капитальных затрат в зависимости от вместимости резервуара возрастает до 4—8 лет, т. е. применение плавающих понтонов становится нерентабельным.

2. Срок окупаемости  плавающего понтона  зависит от температуры  окружающего воздуха.  Чем ниже средняя  температура окружающего  воздуха, тем больше  срок его окупаемости.

3. Эксплуатационные  расходы и срок  окупаемости резервуаров с плавающими понтонами уменьшается с возрастанием их вместимости. Так, в южном климатическом поясе срок окупаемости понтона для резервуара вместимостью 5000 м3 при коэффициенте оборачиваемости 50 составляет около 1 года, для резервуара вместимостью 400 м3 (при тех же условиях) — 2 года.

Поверхность нефтепродуктов от газового пространства резервуара может изолироваться  с помощью микрополых шариков и защитных эмульсий, применение которых возможно в обычных атмосферных резервуарах независимо от их конструкции без капитальных затрат на переоборудование. Это один из самых простых способов уменьшения газового пространства резервуаров (табл. 20).

Микрополые  шарики изготовляются  из фенольных и  карбомидных смол размером 5—130 мкм. Внутри они заполнены  азотом. Плотность микрошариков 60—140 кг/м3. Шарики в резервуар могут вводиться через верхний люк резервуара или совместно с нефтепродуктом путем подключения к приемной трубе специальной линии. В резервуаре шарики всплывают и образуют покрытие на поверхности продукта. Толщина слоя микрошариков должна быть тем больше, чем больше оборачиваемость резервуара. Обычно она достигает 15—50 мм (табл. 21).

Испытания, проведенные НИИТранснефтью, по покрытию микрошариками поверхности нефти и бензинов в резервуарах подтвердили высокую эффективность их применения. Потери от испарения в таких резервуарах сокращались для бензина в 2 раза, нефти — в 19 раз.

Покров  из микрошариков —  хорошее средство уменьшения выделения  ядовитых газов из резервуаров с  сернистой нефтью. Применение в таких резервуарах слоя микрошариков уменьшает выделение сероводорода в паровоздушное пространство до 90%, благодаря чему улучшаются условия эксплуатации резервуара и значительно уменьшается коррозия крыши.

Наряду  с положительными качествами покрытие из полых микрошариков имеет определенные недостатки. По сравнению с плавающими понтонами оно менее надежно, так как целостность покрытия может нарушаться при большой скорости заполнения или выкачки резервуара. Интенсивное перемешивание нефтепродукта в резервуаре ведет к перемешиванию микрошариков с нефтепродуктом, т. е. их рассеиванию, поэтому между заливом и выкачкой нефтепродукта из резервуара необходим некоторый интервал (5—20 ч), за который микрошарики всплывают и располагаются на поверхности нефтепродукта. Для предотвращения попадания микрошариков в трубопроводы целесообразно применять специальные предохранительные устройства. Перекачку нефтепродукта следует вести с малой скоростью. Качество покрытия из микрошариков значительно ухудшается при температуре ниже 5° С. Увлажнение водой может привести к их затоплению.

Таблица 20

Эффективность применения микрошарпков из фенольных и  карбомидных смол