CC BY
155
- © K.B. Дьяков, P.E. Левитин,
Ю.Д. Земенков, 2014
УДК 621.642.84
К.В. Дьяков, Р.Е. Левитин, Ю.Д. Земенков
СВЕРХНОРМАТИВНЫЕ ПОТЕРИ ТОПЛИВА ОТ ИСПАРЕНИЯ ПРИ ХРАНЕНИИ В РЕЗЕРВУАРАХ
На данный момент оценка потерь от испарения производится как правило расчетным путем и основывается на большом количестве косвенных параметров. Ввиду незначительного количества используемых в расчете параметров, получаемых напрямую с исследуемого резервуара, точность таких методик оставляет желать лучшего. Представлена методика, разработанная на основе данных полученных в результате проведения лабораторных исследований.
Ключевые слова: испарение, потери топлива, нормирование выбросов, естественная убыль.
В общем объеме потерь топлива, потери от испарения составляют более 50 %. Их можно классифицировать на два вида: количественные потери, вызванные непосредственно испарением, и качественные потери, причиной возникновения которых является изменение состава жидкости. Качественные потери более характерны для многокомпонентных продуктов, когда для однокомпонентных нефтепродуктов и продуктов с узким фракционным составом изменение состава будет менее значимо [1].
Если для оценки качественных потерь необходимо проведение лабораторного анализа состава вещества, то оценка количественных потерь производится, как правило, расчетным путем. Сам по себе процесс испарения представляет собой процесс перехода вещества из жидкого агрегатного состояния в газообразное. При этом если процесс испарения происходит в замкнутой системе, то это неминуемо приведет к росту давления в системе. В случае если емкость для хранения не герметичная, то процесс испарения будет отражаться лишь в снижении массы хранимого продукта [2].
Для того чтобы получить не оценочные, а более точные фактические значения таких параметров необходимо производить измерения объема вытесненной паровоздушной смеси и концентрации паров продукта в ней, причем такие измерения должны проводиться постоянно в течение всего времени рабо-
ты резервуара, что сопряжено с некоторыми техническими сложностями. Так, например, использование расходомеров воздуха не всегда удобно т.к. объемы вытесненной смеси могут быть относительно небольшими при малых дыханиях и не всегда попадать в диапазон рабочих произ-водительностей расходомера. А определение концентрации паров в вытесненной смеси требует проведения постоянного отбора проб с последующим лабораторным анализом, что может быть не только не рентабельно, но и потребует значительных трудовых затрат.
Поэтому для оценки количественных потерь в работе предложено определить Давление насыщенного пара (ДНП). И через него, с минимальным количеством косвенных измерений спрогнозировать количественные изменения при хранении топлива.
Для определения ДПН автобензинов на основе государственного стандарта была собрана экспериментальная установка, которая позволила определить давление, создаваемое паровоздушной смесью в модельном резервуаре при разных соотношениях фаз. Температуру испытуемых бензинов изменяли в рабочем диапазоне с помощью криотермостата жидкостного LOIP FT-311-80 (рис. 1).
Наиболее значимым фактором, оказывающие влияние на концентрацию паров нефтепродукта при хранении является давление насыщенных паров компонентов, входящих в состав нефтепродукта, которое для многокомпонентной жидкости зависит от соотношения газо-жидкостной фаз и температуры в резервуаре.
Российские ученые А.А. Абузова, П.А. Рыбаков, Н.И. Тихонов и другие исследовали давление насыщенных паров неф-
Рис. 1. Экспериментальное определение давления насыщенных паров бензина в условиях реальных температур и соотношений фаз
тепродуктов в зависимости от соотношения фаз и температур, и описывают их следующими зависимостями [3]:
1. Упрощенный расчет ДНП в интервале температур от -30 до +100 °С по П.А. Рыбакову:
РНП = р38 ■ 104,6-1430/Т, мм рт. ст.
2. Давление насыщенных паров нефтепродуктов от соотношения фаз описывает зависимость Н.И. Тихонова
Г >0,31
Р _ Р | 14 I 104,0283-1252/ Т
Рнп _ Р38 [ 10+/ уж) 10
3. По методике Ф.Ф. Абузовой Рнп = 1,29(1/38)0'69(Уж/У)0'19р38,
где ТД - температура жидкости, РНП — давление насыщенного пара, Уп -объем газовой фазы, Уж — объем жидкой фазы.
Однако эти зависимости имеют существенные упрощения. Например П.А. Рыбаков определяет ДНП в зависимости от температуры но не учитывает соотношение фаз. Ф.Ф. Абузова и Н.И. Тихонов определяют ДНП в зависимостиот температуры и соотношения фаз, но полученные зависимости в некоторых случаях имеют узкий температурный интервал. Известна также зависимость ДНП, полученная ЦНИД (Центральная научно-исследовательская лаборатория) которая прямо пропорциональна температуре. Однако методики получены по старому составу автобензина (А-66 и А-70) (рис. 2).
Все это приводит к невозможности определить ДНП при разных соотношениях фаз и температурах для современных бензинов.
Поэтому была проведена серия лабораторных исследований по определению ДНП автомобильных бензинов в зависимости от соотношения фаз и температур в рабочем диапазоне (около 200 проб) (рис. 3).
Для натурных экспериментальных исследований были взяты бензины, которые были помещены в вертикальные резервуары одного типа и номинального объема 3000 м3.
С целью повышения точности, определение фактических потерь проводилось в резервуарах, расположенных на одной нефтебазе в один и тот же временной и температурный интервал, и с однотипной дыхательной арматурой.
Рис. 2. Зависимость давления насыщенного пара от температуры
В результате исследования были получены экспериментальные данные по изменению давления ГП и объема паровоздушной смеси.
Эти данные были обработаны с учетом концентрации углеводородов в паровоздушной смеси и получены массы потерянных нефтепродуктов (рис. 4).
Из графиков видно, что для бензина наблюдается высокий уровень испаряемости и это связано с отсутствием средств со-крашения потерь углеводородов на испытуемых резервуарах. Необходимо также обратить внимание на высокую зависимость полученных экспериментальных данных от температуры. Нормы естественной убыли нефтепродуктов такой зависимостью не обладают(синие точки).
Рис. 4. Выбросы паров бензина при хранении в резервуаре
Графики фактических потерь бензина находятся выше нормативных потерь определенных по приказу № 364 «Об утверждении норм естественной убыли нефтепродуктов при хранении» начиная с -15 0С.
Основные выводы:
В результате исследований доказана не линейная зависимость испарений от температуры. Нормы естественной убыли нефтепродуктов такой зависимостью не обладают. Это приводит к искажению реальных потерь нефти и нефтепродуктов.
Получены зависимости давления насыщенного пара от температур в диапазоне от - 25 до +25 0С при эксплуатационном соотношении фаз.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сальников A.B. Потери нефти и нефтепродуктов: учебное пособие /
A. В. Сальников; Минобрнауки России, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Ухтинский гос. технический ун-т» (УГТУ). Ухта, 2012.
2. Левитин P.E. Изменение качества нефтепродуктов в процессе доставки их потребителю / Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2007. № 1. С. 89.
3. Тугунов П. И. и др. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов: Учеб.пособие для вузов / П. И. Тугунов,
B. Ф. Новоселов, А. А. Коршак, А. М. Шаммазов, под ред. А. А. Коршака. 3-е изд., испр. — Уфа: Дизайн ПолиграфСервис, 2008. — 658 с.
4. Эксплуатация объектов хранения и распределения жидких углеводородов: Учебное пособие. / Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. - СПб.: Недра, 2007. - 534 с.
5. Орхон Лувсанжамц. Проблемы качества нефтепродуктов в России и Монголии. /Орхон Лувсанжамц, Левитин P.E., Земенков Ю.Д.// Территория нефтегаз. № 9 2010. - C. 50-51.
6. Левитин P. E. Разработка методики определения потерь нефтепродуктов на основе оперативных диспетчерских данных. /Левитин Р. Е.,Орхон Лувсанжамц, Пэрлээ Наранчимэг, Земенков Ю.Д.// Известия вузов. Нефть и газ. - Тюмень: изд-во ТюмГНГУ, 2012. - №1 - С. 55-59. ГПШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Дьяков Константин Викторович — студент,
Левитин Роман Евгеньевич — кандидат технических наук, доцент, Земенков Юрий Дмитриевич — доктор технических наук, профессор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, [email protected].
EXCESSIVE LOSSES FROM EVAPORATION OF FUEL TO BE STORED
Diacov K.V., Student,
Levitin R.E., Candidate of Technical Sciences, associate Professor, Zemenkov Y.D., Candidate of Technical Sciences, Professor, Tyumen State Oil and Gas University.
Nowadays evaporative loss measurement is usually estimated on large quantity of indirect parameters. Considering small quantity direct parameters received straight from test tanks, accuracy of these measurements leaves much to be desired. Presented method was devised on the data derived while laboratory experiments.
Key words: Evaporation, fuel losses, standardization of emissions, normal wastage.
REFERENCES
1. Sal'nikov A.V. Poteri nefti i nefteproduktov (Losses of oil and oil products): ucheb-noe posobie / A. V. Sal'nikov; Minobrnauki Rossii, Federal'noe gos. bjudzhetnoe obra-zovatel'noe uchrezhdenie vyssh. prof. obrazovanija «Uhtinskij gos. tehniche-skij un-t» (UGTU). Uhta, 2012.
2. Levitin R.E. Izmenenie kachestva nefteproduktov v processe dos-tavki ih potrebitelju (The change in the quality of oil products in the process of their delivery to the consumer)/ Jelektronnyj nauchnyj zhurnal Neftegazovoe delo. 2007. No 1. — P. 89.
3. Tugunov P. I. i dr. Tipovye raschety pri proektirovanii i jeksplua-tacii neftebaz i nefteprovodov (The model calculations in the design and operation of tank farms and oil pipelined): Ucheb.posobie dlja vuzov / P. I. Tugunov, V. F. Novoselov, A. A. Korshak, A. M. Shammazov, pod red. A. A. Korshaka. 3-e izd., ispr. — Ufa: Dizajn PoligrafServis, 2008. — 658 p.
4. Jekspluatacija ob#ektov hranenija i raspredelenija zhidkih uglevodo-rodov: Ucheb-noe posobie. / Pod obshhej redakciej Ju.D. Zemenkova. - SPb.: Nedra, 2007.- 534 s.
5. Orhon Luvsanzhamc. Problemy kachestva nefteproduktov v Rossii i Mongolii (Problems of quality of oil products in Russia and Mongolia) /Orhon Luvsanzhamc, Levitin R.E., Zemenkov Ju.D.// Territorija neftegaz. № 9 2010. 50-51s.
6. Levitin R. E. Razrabotka metodiki opredelenija poter' neftepro-duktov na osnove operativnyh dispetcherskih dannyh (The development of methods of determination of losses of oil products on the basis of operational control data) /Levitin R. E.,Orhon Luvsanzhamc, Pjerljeje Naranchimjeg, Zemenkov Ju.D.// Izvestija vuzov. Neft' i gaz. - Tjumen': izd-vo TjumGNGU, 2012. - No 1 - P. 55-59.
