CC BY
42
УДК 66-948.1
ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ И НОРМИРОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ УБЫЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЭЛАСТИЧНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ
Ю.Н. РЫБАКОВ
Разработана эффективная технология проведения экспериментальных исследований по определению потерь нефтепродуктов в эластичных резервуарах. Определены нормы технологических потерь нефтепродуктов от проницаемости, набухания и смачивания оболочки эластичных резервуаров.
Ключевые слова: проницаемость, солнечная радиация, технологические потери, эластичные резервуары, масса нефтепродуктов, нормы.
Технологические потери нефтепродуктов в эластичных резервуарах (ЭР) складываются из потерь, связанных с максимальной проницаемостью (ГОСТ 27896) [1] - массой нефтепродукта, прошедшего через материал ЭР за определенное время, и диффузионной сорбцией, следствием которой является увеличение массы и объёма оболочки.
Технологические потери нефтепродуктов, связанные с максимальной проницаемостью, набуханием и смачиванием, зависят от температуры климатического района использования, интенсивности солнечной радиации, подгруппы и марки нефтепродукта и постоянной площади внутренней поверхности ЭР [2].
Распределение среднедневных сумм солнечной радиации на территории РФ представлено на рис. 1.
40
40 60 80 100 120 140 160 180
Долгота, град.
Рис. 1. Среднедневные суммы солнечной радиации
Обобщенные данные замеров температуры прогрева нефтепродуктов на различной глубине при испытаниях ЭР приведены в табл. 1.
Анализ представленных в табл. 1 результатов показал, что характер зависимости температуры по высоте нефтепродукта существенно меняется в течение суток, однако можно утверждать, что на глубине более 50 см температура остается практически неизменной.
Таблица 1
Суточное колебание температур в резервуаре ЭР-25 при солнечной радиации 5,0 кВтч/м сут.
Время суток, ч Температура, 0С
окружающего воздуха нефтепродукта на глубине, см
2 5 10 20 30 40 50
945-1000 29 36 33 32 28 28 28 28
1215-1235 35 59 55 46 40 35 34 28
1520-1555 38 63 60 54 42 35 33 28
1710-1730 37 60 60 55 45 38 36 29
1910-1930 35 54 54 53 46 39 36 30
2145-2200 34 47 47 47 47 44 39 31
745 ^00 23 28 28 28 28 28 28 28
Принципиальная схема температурных полей в ЭР, установленных в обваловании, представлена на рис. 2.
Т - температура воздуха
Солнечная радиация
Температура внутренней поверхности - 1в
Температура наружной поверхности
Температура нефтепродукта по высоте
Рис. 2. Принципиальная схема температурных полей в ЭР
Если в качестве основного определяющего параметра взять температуру верхнего слоя нефтепродукта (непосредственно примыкающего к оболочке резервуара - 10 см), которая практически равна температуре внутренней поверхности верхнего полотнища ЭР, то с погрешностью не более 2оС температура по глубине нефтепродукта х (см) может быть аппроксимирова-
на линейной функцией вида
г - 30
*(х) = гсП -
т 50
• х,
(1)
где 1;ст - температура стенки, С.
Нагрев нефтепродукта в ЭР выше температуры окружающего воздуха возможен только за счёт солнечной радиации. В этой связи основной задачей исследований являлось определение температуры нагрева внешней поверхности ЭР, определяющей параметры процесса теплопередачи через полотнища резервуара и толщу нефтепродукта (рис. 3).
По результатам исследований установлено [3], что при интенсивности солнечной радиации 4,0, 4,5 и 5,0 кВтч/м2сут. (рис. 3) среднесуточная температура нефтепродукта в ЭР на глубине 10 см (1;10 ,0С) соответственно равна
^о = t
окр.возд.
+ 10, 13 и 15°С.
(2)
Результаты определения массы нефтепродуктов в зоне максимального нагрева в ЭР представлены в табл. 2.
а 40
о к
о £
20--Ц—1—И — 1 —
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40
Температура, С
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Температура, С
20 30 40
Температура, 0 С
5,7 50
100 80 60 ■ 40 20 0
-30 -20 -10 0 10 20 30 40
Температура, 0 С
120 100 ! 80 60 40 20 0
120 100 80 60 40 20 0
140 120 > 100 80 60 40 20 0
120 100 80
Умеренный
0,45
81,7
-20 -10 0 10 20 30 40 50
Температура, 0 С
-10 0 10 20 30 40 50
Температура, 0 С
-10 0 10 20 30 40
Температура, 0 С
10 20 30 40 50
Температура, 0 С
Рис. 3. Характеристика температуры нагрева внешней поверхности ЭР по среднесуточной температуре с учётом среднедневных сумм солнечной радиации
80
0
107,2
97,9
44,65
35,7
6,25
10
Таблица 2
Масса нефтепродуктов в зоне максимального нагрева в ЭР
Тип резервуара Объем, м3 Масса нефтепродукта М10, кг
V V1 Vlо Регуляр-92 р420=750кг/м3 Нормаль-80 р420=730кг/м3 ТС-1 Р420=780кг/м3 ДЗ Р420=840кг/м3
ЭР-4 6,60 5,44 1,16 870 847 905 974
ЭР-6 9,42 7,83 1,59 1193 1161 1240 1336
ЭР-10 19,12 16,64 2,48 1860 1810 1934 2083
ЭР-25 35,75 31,58 4,17 3128 3044 3253 3503
ЭР-50 73,23 65,65 7,58 5685 5533 5912 6367
ЭР-150 144,07 130,19 13,88 10410 10132 10826 11659
ЭР-250 255,68 233,82 21,86 16395 15958 17051 18362
Технология проведения экспериментальных исследований по определению потерь нефтепродуктов представлена на рис. 4.
Расчётные нормы технологических потерь нефтепродуктов от проницаемости, набухания и смачивания оболочки ЭР представлены в табл. 3, 4 соответственно [4; 5].
Таким образом, установлено, что технологические потери нефтепродуктов при хранении в ЭР складываются из потерь за счет проницаемости, набухания и смачивания оболочки. При этом потери от проницаемости в десятки раз превышают величину потерь от других причин.
Таблица 3
Нормы естественной убыли нефтепродуктов в месяц в ЭР за счёт проницаемости
Тип резервуара Нефтепродукт Норма убыли, кг
Климатический район по ГОСТ 16350, период действия
11, 12, 112 113, 114, 115 116, 117 119, 1110 1111, 1112
май- апрель- февраль- февраль- январь-
сентябрь октябрь ноябрь декабрь декабрь
ЭР-4 Нормаль-80 27 33 35 39 45
Регуляр-92 45 54 59 63 78
ТС-1 18 21 22 24 28
ДЗ 6 9 9 10 11
ЭР-6 Нормаль-80 36 45 47 53 61
Регуляр-92 60 75 80 85 106
ТС-1 24 27 30 33 38
ДЗ 9 12 12 13 14
ЭР-10 Нормаль-80 57 69 74 82 96
Регуляр-92 96 117 124 134 166
ТС-1 36 45 47 52 60
ДЗ 15 18 18 20 23
ЭР-25 Нормаль-80 96 117 123 136 159
Регуляр-92 159 195 207 222 276
ТС-1 60 75 78 86 99
ДЗ 24 30 30 33 38
ЭР-50 Нормаль-80 174 210 221 245 286
Регуляр-92 288 354 375 402 499
ТС-1 111 135 141 156 179
ДЗ 45 54 55 61 69
ЭР-150 Нормаль-80 315 381 403 448 522
Регуляр-92 531 645 701 753 942
ТС-1 204 243 257 284 326
ДЗ 81 93 99 109 124
ЭР-250 Нормаль-80 492 597 632 701 819
Регуляр-92 822 1008 1070 1148 1425
ТС-1 321 384 404 447 513
ДЗ 126 147 156 171 195
Таблица 4
Нормы естественной убыли нефтепродуктов при хранении в ЭР за счет набухания и смачивания оболочки
Тип резервуара Норма убыли, кг
Нормаль-80 Регуляр-92 ТС-1 ДЗ
ЭР-4 2 4 1 1
ЭР-6 2 5 1 1
ЭР-10 4 8 1 1
ЭР-25 8 18 2 1
ЭР-50 12 27 2 1
ЭР-150 20 44 4 2
ЭР-250 31 68 6 3
| Подготовка образцов |
]
1Е
Подготовка к испытаниям I -^-'
Протирка спиртом образцовом ячейки
Кондиционирование при _
_(23±2)0С_
Измерение толщины *
Пр ов едение испытани й * "
Залив рабочей среды
Л
«
ч
I
I
о
Ьн
I
т
Установка образца,
сбор ячейки +
Взвешивание ячейки
Конструкционный материал ЭР Измерение толщины образца и диффузионная ячейка
Термостатирование и определение проницаемости ЭР 300
Термостатирование при заданных температуре и продолжительности
Обработка результатов
з:
Потери, кг/сут, 1т мах
Пт =Пт мах /1000 х 8
£ 250
г, 200
СО
га
1 150
<и ев Я
■а _
0 <и <и ^
55 >н
1 *
х о
О V®
о. <я
и ^
а и
Т
1
>н ¡3
(Я
0
= 1 8 ш в
§ и
т
о Л
с
100
50
Протокол испытаний
10 20 30 40 50 60 70
Температура, 0С
» Регуляр-92 —■-ТС-1 —■-ДЗ —■-Нормаль 80
1
2
0
Рис. 4. Технология проведения и результаты экспериментальных исследований по определению потерь нефтепродуктов за счёт проницаемости конструкционных материалов эластичных резервуаров
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 27896-88. Резины, полимерные эластичные материалы, прорезиненные ткани и ткани с полимерным эластичным покрытием. Методы определения топливонепроницаемости. - М.: Изд-во стандартов, 1988.
2. Исследования по разработке временных норм естественной убыли нефтепродуктов при их хранении и транспортировке: отчет о НИР. - М.: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 2009.
3. Внедрение новых конструкционных материалов и покрытий для оборудования и технических средств нефтепродуктообеспечения: отчет о НИР. - М.: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 2009.
4. Передвижные эластичные резервуары. Оценка потерь нефтепродуктов при проведении испытаний: ВМИ 23-ПЭР.275-2009. - М.: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 2009.
5. Акт государственных испытаний. Передвижные эластичные резервуары из синтетических материалов вместимостью 4, 10, 25, 50, 150, 250 м3: утв. решением № 357, 2009.
EVALUATION AND RATIONING OF NATURAL LOSS OF OIL PRODUCTS IN FLEXIBLE TANKS
Ribakov Y.N.
An effective technique for experimental studies to determine the losses of petroleum products in flexible tanks is suggested. Standards of technological losses of petroleum products on the permeability, swelling and wetting flexible tanks are defined.
Key words: permeability, solar radiation, technological losses, flexible tanks, rationing.
Сведения об авторе
Рыбаков Юрий Николаевич, 1961 г.р., окончил МИНХ и ГП им. И.М. Губкина (1983), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заслуженный изобретатель РФ, начальник 23 отдела «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», автор более 200 научных работ, область научных интересов - нефтепродуктообеспечение, полимерные материалы.
