CC BY
0
МЕТОД ПРИМЕНЕНИЯ ПАРОВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ В ПРОЦЕССЕ РЕКУПЕРАЦИИ НА НЕФТЕБАЗАХ, ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОВОЙ
ЭНЕРГИИ
И.И. Малышев1, магистрант Э.М. Колос2, магистрант
Дальневосточный федеральный университет
2Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина 1(Россия, г. Владивосток) 2(Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2025-1-3-190-193
Аннотация. В статье представлен новый метод применения паров нефтепродуктов, образующихся в процессе рекуперации на нефтебазах, для генерации тепловой энергии. Авторами разработана технологическая схема, включающая этапы сбора, концентрации и последующего термического использования паров. Предложенный метод позволяет эффективно утилизировать углеводородные выбросы, сокращая их воздействие на окружающую среду, и преобразовывать их в полезную тепловую энергию. Применение данной технологии открывает перспективы для повышения энергоэффективности работы нефтебаз, минимизации экологического ущерба и снижения затрат на традиционные источники тепловой энергии. Предложенный подход демонстрирует высокий потенциал для интеграции в существующие промышленные процессы и может быть адаптирован для различных объектов топливно-энергетического комплекса.
Ключевые слова: пары нефтепродуктов, рекуперация углеводородов, комбинированная установка, адсорбция, абсорбция, тепловая энергия, экологическая безопасность.
Ежегодно в атмосферу выбрасывается от 50 до 90 миллионов тонн паров углеводородов, образующихся в процессе хранения, перекачки и транспортировки нефтепродуктов [1, 2]. Эти выбросы не только наносят значительный экологический ущерб, способствуя загрязнению воздуха и увеличению парникового эффекта, но и представляют собой утраченный энергетический ресурс, который может быть использован с пользой.
В то же время многие нефтебазы используют мазут и другие тяжелые углеводороды в своих котельных для производства тепловой энергии. Однако их сжигание сопровождается образованием значительных объемов вредных продуктов горения, таких как сернистый ангидрид ^О2), оксиды азота ^Ох), сажа, угарный газ (СО). Улавливаемые пары нефтепродуктов, проходящие через системы рекуперации, при сжигании выделяет намного меньше вредных веществ и могли бы стать экологически безопасной и экономически выгодной альтернативой традиционным видам топлива.
Разработка и внедрение предложенного метода открывает перспективы для создания экологически безопасных и энергоэффектив-
ных технологий в топливно-энергетическом комплексе, что актуально в условиях усиления требований к устойчивому развитию и снижению углеродного следа.
Материалы и методы исследования
Рекуперация паров углеводородов (РУГ) является ключевым процессом на нефтебазах, позволяющим улавливать углеводородные выбросы, возникающие при хранении, перекачке и транспортировке нефтепродуктов. Существующие методы рекуперации подразделяются на несколько основных типов [3]:
1. Адсорбционные установки: пары углеводородов улавливаются на поверхности пористых материалов, таких как активированный уголь. Метод эффективен при низких концентрациях паров, однако требует периодической регенерации адсорбента и высоких эксплуатационных затрат [4].
2. Абсорбционные установки: пары углеводородов поглощаются жидкостью (например, углеводородными абсорбентами). Данный метод прост в реализации, но имеет ограничения по диапазону концентраций паров, что снижает его эффективность на объектах с переменными условиями.
3. Конденсационные установки: пары охлаждаются до температуры, при которой они переходят в жидкую фазу. Этот метод наиболее эффективен при высоких концентрациях паров, однако требует значительных затрат энергии на охлаждение.
4. Комбинированные (адсорбционно-абсорбционные) установки: включают этапы адсорбции и абсорбции, что позволяет достичь высокой эффективности улавливания паров даже при значительных колебаниях концентраций.
Каждый из перечисленных методов имеет свои преимущества и недостатки. Однако для объектов с высокой пропускной способностью и значительными объемами перерабатываемых нефтепродуктов требуется установка, обеспечивающая высокую эффективность рекуперации в широком диапазоне концентраций паров.
В результате анализа и сравнения технологий рекуперации на основе следующих критериев:
1. эффективность улавливания паров углеводородов;
2. энергоемкость процесса;
3. универсальность применения для различных видов нефтепродуктов;
4. экономическая целесообразность.
Наиболее оптимальной установкой была
признана установка рекуперации паров (УРП) комбинированного типа. Данный тип оборудования сочетает преимущества адсорбции и
абсорбции, что позволяет обеспечить: высокую степень улавливания паров (до 99%); стабильную работу при переменных условиях эксплуатации; универсальность применения для различных нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо, керосин) [5].
УРП комбинированного типа рекомендуется к применению на крупных объектах с широким диапазоном пропускной способности, что делает её наиболее подходящей для условий нефтебаз.
Конденсат, полученный в результате работы УРП комбинированного типа, представляет собой высокоэнергетический углеводородный продукт, который может быть использован в качестве топлива. Для реализации предлагаемого метода в исследовании рассматривался сценарий, при котором конденсат направляется в специально оборудованный котел для генерации тепловой энергии.
Основные этапы работы системы:
1. Сбор паров углеводородов с резервуаров хранения и транспортных трубопроводов.
2. Рекуперация паров в УРП комбинированного типа с получением конденсата.
3. Подача углеводородного конденсата в котел для его сжигания с целью генерации тепловой энергии.
4. Использование тепловой энергии для хозяйственных нужд нефтебазы, включая обогрев помещений и технологические процессы.
Технологическая схема процесса рассмотрена на рисунке 1.
Рис. 1. Технологическая схема утилизации паров нефтепродутко
Условные обозначения: РП- резервуарный парк; Ф - фильтр, КС -конденсатосборник; АБС - абсорбер; БА - блок адсорберов; Н(К) - насос конденсата; КУ- котельная установка; ПН(А) - питающий насос абсорбента; ВН(А) - возвратный насос абсорбента; Р(А) - емкость абсорбента
Паровоздушная смесь из резервуарного парка по входной линии поступает в фильтр Ф, где очищается от механических примесей и гетероатомных частиц, после чего попадает в конденсатосборник КС, где происходит разделение паровой и жидкой фаз. Жидкая фаза, представленная конденсатом насосом Н(К) нагнетается в котельную установку КУ, где происходит ее сжигание. Паровоздушная смесь поступает в абсорбер АБС, а далее - в блок адсорберов БА, в которых происходит очистка смеси от паров нефтепродуктов, полученный на выходе из БА чистых воздух сбрасывается в атмосферу.
Результаты и выводы
Установка рекуперации паров (УРП) комбинированного типа показала высокий коэффициент улавливания, достигающий 98-99%, что позволяет значительно сократить выбросы углеводородов в атмосферу.
Конденсат, получаемый с УРП, обладает высокой теплотворной способностью, что делает его эффективным топливом для котлов. Экспериментально подтверждено, что сжигание конденсата позволяет заменить традиционные источники топлива, такие как мазут, без потери энергоэффективности.
Применение предложенного метода позволяет снизить выбросы СОг, NOx и других вредных соединений в атмосферу. Это способствует улучшению экологической обстановки в районе эксплуатации нефтебазы.
Использование конденсата в качестве топлива позволяет сократить затраты на приобретение мазута и других традиционных видов топлива. Внедрение системы окупается в течение нескольких лет за счет снижения эксплуатационных расходов.
Заключение. Предложенный метод применения паров нефтепродуктов, полученных в процессе рекуперации, для генерации тепловой энергии демонстрирует высокую экологическую и экономическую эффективность. Улавливаемые пары, вместо выброса в атмосферу, используются в хозяйственных целях, что способствует сокращению вредного воздействия на окружающую среду.
Установка рекуперации паров комбинированного типа является оптимальным выбором для нефтебаз, работающих с большими объемами нефтепродуктов и имеющих значительный диапазон пропускной способности. Комбинация процессов адсорбции и абсорбции обеспечивает стабильную работу оборудования при переменных условиях эксплуатации.
Использование углеводородного конденсата в котлах для производства тепловой энергии позволяет эффективно заменить традиционные виды топлива, такие как мазут. Это решение не только снижает затраты на топливо, но и минимизирует выбросы вредных веществ, образующихся при сгорании мазута.
Внедрение данной технологии открывает перспективы для повышения энергоэффективности и экологической безопасности нефтебаз, а также способствует сокращению углеродного следа и улучшению качества воздуха в регионах эксплуатации.
Таким образом, предложенный метод представляет собой эффективное, экологически чистое и экономически оправданное решение для переработки паров углеводородов и их использования в хозяйственных нуждах нефтебаз. Результаты исследования могут быть полезны для разработки и внедрения новых технологий утилизации паров нефтепро-
дуктов в промышленной практике.
Библиографический список
1. Пшенин В.В., Закирова Г.С. Повышение эффективности систем улавливания паров нефти при товарно-транспортных операциях на нефтеналивных терминалах // Записки Горного института. - 2024. - №265. - DOI 10.31897/PMI.2023.29.
2. Архипова О.В., Иванова А.В., Безбородов Ю.Н. Методы и установки по рекуперации углеводородных паров при сливо-наливных операциях на нефтебазах и АЗС // X Всероссийская конференция «Молодежь и наука». - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ww.openrepository.m/artide?id=419393&ysdid=lq92w9m6n2703989851.
3. Макушев Ю.П., Рындин В.В. Хранение нефтепродуктов и Снижение их потерь // Наука и техника Казахстана. - 2011. - № 3-4.
4. Слесаренко В.В., Лапшин В.Д., Соколова П.А. Совершенствование установок рекуперации паров нефти для снижения вредных выбросов в атмосферу // ГИАБ. - 2013. - №3.
5. Сафронова Е.В., Спиридонов А.В., Голубев Т.В. Современные методы улавливания углеводородов при хранении и транспортировке // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки. - 2021. - №11.
METHOD OF USING OIL AND OIL PRODUCT VAPORS OBTAINED IN THE PROCESS OF RECOVERY AT OIL DEPOTS TO GENERATE THERMAL ENERGY
I.I. Malyshev1, Graduate Student
E.M. Kolos2, Graduate Student
1Far Eastern Federal University
2Gubkin Russian State University of Oil and Gas
1(Russia, Vladivostok)
2(Russia, Moscow)
Abstract. The paper presents a new method of using oil product vapors generated in the process of recovery at oil depots to generate thermal energy. The authors have developed a technological scheme that includes the stages of collection, concentration and subsequent thermal use of vapors. The proposed method makes it possible to efficiently utilize hydrocarbon emissions, reducing their environmental impact, and convert them into useful thermal energy. Application of this technology opens prospects for improving energy efficiency of oil depots, minimizing environmental damage and reducing costs for traditional heat energy sources. The proposed approach demonstrates a high potential for integration into existing industrial processes and can be adapted for various facilities of the fuel and energy complex.
Keywords: oil product vapors, hydrocarbon recovery, combined unit, adsorption, absorption, heat energy, environmental safety.
