Основные параметры при расчёте конструкции вертикального резервуара ГНПС.

Определение потерь нефти при хранении в резервуарах от «малых и больших дыханий».

Потери от испарения и методы их сокращения.

Источники потерь от испарения

Потери от больших дыханий происходит вследствие вытесне- ния паров нефтепродуктов из газового пространства закачиваемым нефтепродуктом. Нефтепродукт, поступая в резервуар, сжимает паро- воздушную смесь до давления, на которое установлена арматура. Как только давление станет равным расчетному давлению дыхательного клапана, из резервуара будут выходить пары нефтепродукта, начнется «большое дыхание» («выдох»). При откачке нефтепродукта из резервуара происходит обратное явление: как только вакуум в резервуаре станет равным вакууму, на ко- торый установлен дыхательный клапан, в газовое пространство начнет входить атмосферный воздух – происходит «вдох» резервуара.

Потери от малых дыханий происходят в результате следую- щих причин: а) из-за повышения температуры газового пространства в дневное время (при нагреве солнечными лучами). Паровоздушная смесь стре- мится расшириться, концентрация паров нефтепродукта повышается, давление растет. Когда давление в резервуаре станет равным давлению, на которое установлен дыхательный клапан, он открывается и из резер- вуара начинает выходить паровоздушная смесь – происходит «выдох». В ночное время из-за снижения температуры часть паров конденсируется, паровоздушная смесь сжимается, в газовом пространстве создается ва- куум, дыхательный клапан открывается и в резервуар входит атмо- сферный воздух – происходит «вдох»; 6) из-за снижения атмосферного давления. При этом разность давлений в газовом пространстве резервуара и атмосферного может превысить перепад давлений, на который установлен дыхательный кла- пан, он откроется и произойдет «выдох» (барометрические малые ды- хания). При повышении атмосферного давления может произойти «вдох».

Наибольшее удельное значение в числе хранимых жидкостей имеют нефть и продукты ее переработки. Во время их хранения происходит испарения и потери наиболее летучих, самых ценных компонентов. Кроме прямых убытков это явление оказывает вредное воздействие на окружающую среду. Потери нефтепродуктов происходит главным образом вследствие больших и малых «дыханий» резервуара. Малые дыхания возникают вследствие колебаний температуры нефтепродуктов и газовой смеси над их поверхностью (в газовой «подушке»), а также колебаний атмосферного давления. Когда давление в газовой подушке становиться ниже атмосферного, в резервуаре образуется вакуум, что может привести к потери устойчивости корпуса. Для избежания этого предусматривают дыхательный клапан, через который атмосферный воздух попадает в резервуар. При повышении температуры увеличивается внутреннее давление вмести с ним - опасность разрушения резервуара. Для защиты резервуара от разрыва предусматривают предохранительный клапан, через который воздушная смесь наполненная парами хранимого продукта, выбрасывается в атмосферу. Чем ниже давление, при котором срабатывает клапан, тем больше потери хранимого продукта, но дешевле стоимость резервуара вследствие простоты его конструкции и малой толщины корпуса. Годовые потери от малых дыханий составляет в среднем 0,5…1 % хранимого нефтепродукта.

Большие дыхания происходят при опорожнении и наполнении резервуара. При опорожнении в резервуар засасывается атмосферный воздух, при наполнении воздух вмести с парами продукта, выбрасывается в атмосферу. В среднем потери при заполнении резервуара бензином составляют в зимнее время 0,35 кг/м3 емкости, в летнее время 0,55кг/м3 за один цикл. Определяющее влияние на потери при больших дыханиях имеет число циклов наполнения – опорожнения в год (оборачиваемость резервуара). Это число зависит от назначения нефтехранилищ (перевалочные или распределительные) и колеблется в переделах от 12 до 96 циклов в год. Соотношение величины потерь от «больших дыханий» и «малых дыханий» зависит от вида хранимого нефтепродукта и конкретных условий эксплуатации резервуара. Так, при хранении темных нефтепродуктов или тяжелых нефтей эти потери незначительны. И, наоборот, при хранении легкоиспаряющихся нефтепродуктов и нефтей с потенциалом бензина 5 % и более они могут быть более 2кг в месяц с 1м2 поверхности испарения. Для снижения этих потерь применяют резервуары с понтонами и плавающими крышами, сооружают системы для улавливания паров нефти и нефтепродуктов и применяют резервуары специальных конструкций. Выбор тех или иных конструктивных мер для уменьшения потерь зависит от назначения резервуара и условий хранения. Так, при длительном хранении и малой оборачиваемости преобладают потери от «малых дыханий». В этом случаи становятся эффективными резервуары специальных конструкций, теплоизоляция резервуаров, применение заглубленных стальных резервуаров. При большой оборачиваемости (10…12раз в год) большая часть потерь происходит от «больших дыханий». При этом уменьшение величины потерь может быть достигнуто применением резервуаров с плавающими крышами и понтонами. Системы для улавливания паров нефти и нефтепродуктов (газоуравнительная система-ГУС) эффективны как в том, так и в другом случае, однако из-за большой стоимости они предпочтительны при большой оборачиваемости резервуаров. ГУС на группу однотипных резервуаров наиболее эффективна при оборачиваемости каждого из них не менее 12 циклов налива-опорожнения в год, когда прием и отпуск нефтепродуктов из них в значительной степени происходит одновременно. Изложенными причинами, а также стремлением к большей экономичности, технологичности сооружения и надежности эксплуатации и объясняется многообразие резервуарных конструкции, которые и будут рассмотрены ниже.

Методы сокращения потерь

Все известные методы сокращения потерь нефтепродуктов можно разделить на пять групп. Первая группа- сокращение объѐма газового пространства резервуара. Это условие конструктивно осуществлено в резервуарах с плавающими крышами или понтонами, которые позволяют сократить потери до 90%. Расчѐты показывают, что резервуары с плавающей крышей и понтоном наиболее эффективны при коэффициенте оборачиваемости больше 12. Дальнейшее повышение экономической эффективности плавающих крыш и понтонов может быть достигнуто за счет применения прочных полимерных материалов. Вторая группа- хранение под избыточным давлением. Если конструкция резервуара рассчитана на работу под избыточным давлением, то в таком резервуаре могут быть полностью ликвидированы потери от «малых дыханий» и частично от «больших дыханий». На оптимальную величину избыточного давления сильно влияет оборачиваемость резервуара, физические свойства нефтепродукта и метеорологические условия: · с увеличением значения избыточного давления срок окупаемости возрастает, достигая максимального значения в северной климатической зоне; · чем меньше коэффициент оборачиваемости при данном избыточном давлении, тем больше срок окупаемости; · наиболее эффективны резервуары повышенного давления в южной полосе России, так как с повышением температуры окружающего воздуха резко сокращается срок окупаемости капитальных затрат. Третья группа- уменьшение амплитуды колебания температуры газового пространство резервуара. Для создания условий изотермического хранения нефтепродуктов или значительного уменьшения амплитуды колебания температур газового пространства резервуаров существует следующие способы: • тепловая изоляция резервуара; • охлаждение резервуаров водой в летнее время; • подземное хранение. Четвѐртая группа- улавливания паров нефтепродуктов, уходящих из ѐмкости. Наибольшее распространение получила газоуравнительная система представляющая сеть газопроводов, соединяющих через огневые предохранители газовые пространства резервуаров между собой. Рис24. Газоуравнительная система 1 - резервуар, 2 - дыхательный клапан, 3 - газгольдер, 4 - регулятор, 5 - сборный газопровод, 6 -конденсатосборник; 7 - насос для откачки конденсата, 8 - конденсатопровод, 9 - транспортная ѐмкость. Эта система весьма эффективна на предприятиях с высоким коэффициентом оборачиваемости, когда прием и отпуск нефтепродуктов в значительной степени производятся одновременно. Пятая группа- организационно-технические мероприятия. Правильная организация эксплуатации резервуаров - одно из важнейших средств уменьшения потерь нефтепродуктов. Поскольку применение ГУС, представленной на рис24. при отрицательных температурах в условия Западной Сибири малоэффективно, то вместо мокрого газгольдера переменного объѐма 3 в системе газовой обвязки резервуарного парка в качестве газокомпенсатора предпочтительно использовать резервуар с дышащей крышей.