Розглядаються дві методики: методика розрахунку втрат професора Н. Н Константинова і методика Гідромету за визначенням максимальних викидів забруднюючих речовин в атмосферу з резервуарів. Наведено розрахунки втрат світлих нафтопродуктів від випаровування згідно розглянутим методикам. Встановлено, що в них не враховується тимчасова зміна температури і тиску бензину при просте резервуара в даній кліматичній зоні, що є значним фактором, що впливає на кількісний і компонентний склад пароповітряної суміші вуглеводнів. Оцінити ефективність технічного засобу скорочення втрат бензинів від випаровування можна лише при використанні методики розрахунку втрат, що враховує динаміку тепломассобменних процесів, що відбуваються на межі рідина-паровоздушная суміш, що змінюються в часі. Бібліогр. 5.

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Берьозіна Ірина Сергіївна, Головчун Сергій Миколайович


Two techniques are considered: Pr. N. N. Konstantinov's procedure of losses calculation and Gidromet's technique of definition of the maximum emissions of polluting substances into atmosphere from tanks. The calculations of losses of light mineral oil from evaporation according to the considered procedures are given. It is stated that in these techniques time change of temperature and pressure of gasoline at tank idle time in the given climatic zone, is not taken into account and it is the considerable factor influencing quantitative and componential structure of a air-steam mixture of hydrocarbons. Estimation of efficiency of the means of reduction of gas losses from evaporation is possible only at using calculation procedure of the losses considering dynamics, heat-mass exchange processes, occurring on the border of liquid-air-steam mixture, changing in time.


Область наук:

  • хімічні технології

  • Рік видавництва: 2008


    Журнал: Вісник Астраханського державного технічного університету


    Наукова стаття на тему 'Аналіз методик розрахунку процесу випаровування світлих нафтопродуктів при перевезенні, зберіганні та зливо-наливної операціях'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз методик розрахунку процесу випаровування світлих нафтопродуктів при перевезенні, зберіганні та зливо-наливної операціях»

    ?УДК 536: 24

    І. С. Берьозіна, С. Н. Головчун

    АНАЛІЗ МЕТОДИК РОЗРАХУНКУ процес випаровування СВІТЛИХ НАФТОПРОДУКТІВ ПІД ЧАС ПЕРЕВЕЗЕННЯ, зберіганні та зливних-НАЛІВНИ1Х ОПЕРАЦІЯХ

    Вступ

    При перевезенні та зберіганні, зливно-наливних операціях, пов'язаних з доставкою бензину споживачеві, неминучі втрати бензину від випаровування. Так, загальні втрати нафтопродуктів на транспорті розподіляються наступним чином: 59,3% припадає на автомобільний транспорт; 17,5% - на водний; 12,1% - на трубопроводи і перевалочні нафтобази та 11,1% -на залізничний транспорт. На частку резервуарних парків доводиться 65-70% всіх втрат нафтопродуктів нафтопереробного заводу [1].

    Втрати нафтопродуктів від випаровування відбуваються в основному з наступних причин [2]:

    1) від вентиляції газового простору при відкритих люках або погану роботу дихальної системи резервуарів і танків;

    2) від «великих» подихів при наливанні або зливанні нафтопродуктів;

    3) від «малих» подихів внаслідок підвищення температури газового простору або розширення газів при зниженні атмосферного тиску;

    4) від насичення газового простору резервуарів і танків парами нафтопродукту.

    В процесі випаровування нафтопродуктів в першу чергу випаровуються найбільш цінні-легені фракції вуглеводнів (С1-С5). Інтенсивність цього процесу залежить від змісту легких вуглеводнів в нафтопродуктах, від пружності їх парів, яка характеризується величиною надлишкового тиску, що виникає в герметично закритому резервуарі внаслідок насичення парами вуглеводнів газового простору. У свою чергу, величина пружності парів залежить від температури поверхні нафтопродуктів. Все це призводить до значних економічних втрат цінного палива, зниження його якості і забруднення атмосферного повітря, створення пожежонебезпечних ситуацій, особливо в теплу пору року. З усіх втрат легких фракцій вуглеводнів на частку втрат від випаровування з резервуарів припадає понад 70% [1], внаслідок чого особливої ​​важливості набуває проблема уловлювання та утилізації легких фракцій.

    В даний час розроблені і застосовуються різні технічні засоби скорочення втрат (СІП), якими обладнуються резервуари зберігання бензину. Для того щоб визначити ефективність застосування того чи іншого ССП, необхідно порівняти кількість бензину, випарувався з атмосферного резервуара, з аналогічною величиною в резервуарах, оснащених певними ССП.

    Методики розрахунку втрат вуглеводнів з світлих нафтопродуктів

    Для визначення реально досягається скорочення втрат бензинів з резервуарів при застосуванні того чи іншого ССП необхідно достовірно оцінювати і порівнювати втрати бензину з резервуарів, що мають і не мають дані кошти ССП. Для розрахунку величини втрат бензинових парів від «великого» і «малого» подихів в даний час застосовуються методики двох типів: одні з них розглядають бензин як рідина, а втрати - як певна кількість (масу) випару пароповітряної суміші (ІТТ); інші розглядають бензин і втрати як суміш вуглеводнів (початковий і кінцевий компонентний склад).

    Розрахунок втрат легких вуглеводнів з бензинів від «великого» і «малого» подихів

    Нами були розглянуті дві методики: методика розрахунку втрат професора Н. Н. Константинова і методика Гідромету за визначенням максимальних викидів забруднюючих речовин в атмосферу з резервуарів. Розрахунки втрат визначали для резервуара вертикального сталевого, що зазнає постійного астраханської кліматичної зони і не оснащеного ССІ, при температурі закачується бензину 40 ° С в теплу пору року і 20 ° С - в холодний період року. Час викачування (закачування) резервуара склало 7 діб на місяць, час простою резервуара -23 діб при коефіцієнті оборотності п = 82.

    Річні втрати бензину при зливно-наливних операціях (при «великому» диханні) за методикою Гідромету розраховували за формулою [3]:

    О = 0,294 • 10-7 • Р38 • т (КГХ + КГП) К / рКоб В / рж, т / г, (1)

    де Коб - коефіцієнт, що залежить від річної оборотності резервуарів п = В / (рж Ур ^ р); рж - щільність бензину, т / м3; Р38 - тиск насичених парів бензину при температурі 38 ° С, мм рт. ст .; т - молекулярна маса парів рідини, г / моль; К '? Тах - коефіцієнт для перерахунку концентрацій насичених парів бензину в резервуарах при ґ = 38 ° С до фактичної температури закачується бензину відповідно в холодну і теплу пору року, отриманий експериментальним шляхом; Ка, Крср, К ™ "- коефіцієнти, отримані експериментальним шляхом ії і залежні від тиску насичених парів; В - кількість нафтопродукту, що закачується в резервуари протягом року, т / рік; Ур - обсяг резервуара, м3; N - кількість резервуарів.

    Результати, отримані в ході розрахунку втрат при «великому» диханні, представлені в табл. 1.

    Таблиця 1

    Розрахунок втрат бензину при «великому» диханні

    Нафто- продукт Тиск насичених парів, мм рт. ст. Температура початку кипіння, ° С конструк- ція резервуара Обсяг резервуара, м3 Продуктивність насоса, м3 / год Коефіцієнт оборотності резервуара Викиди

    за методикою Константинова, т / г за методикою Гідромету, т / г

    Бензин А-76 450 38 НВ 5 000 70 82 3,70 4,95

    У табл. 2 наводяться результати розрахунку втрат бензину при зливно-наливних операціях з атмосферних резервуарів (не обладнаних ССП) і з резервуарів, оснащених певним ССІ.

    Таблиця 2

    Розрахунок втрат бензину від «великого» дихання з резервуарів, оснащених ССП

    Величина Розмірність ССП

    Відсутня Понтон Плаваюча дах ГОР *

    K max - 0,91 0,91 0,91 0,91

    K mix - 0,57 0,57 0,57 0,57

    ts max kp - 0,9 0,16 0,11 0,20

    До cp kp - 0,63 0,11 0,074 0,139

    Ka - 1,0 1,0 1,0 1,0

    Коб - 2,5 2,5 2,5 2,5

    Максимальні г / с 464 82,5 56,72 103,1

    викиди кг / ч 1 674 297,0 204,2 371,2

    Річні викиди т / рік 2 349,7 410,0 276,0 (3,6-4,5) ** 518,1

    * Газова обв'язка резервуарів при коефіцієнті одночасності відкачування і закачування з резервуара рівному 0,8. Плаваюча дах без дихального клапана [4].

    Річні втрати при «малому» диханні за методикою Н. Н. Константинова розраховувалися за формулою [3]:

    М = 12 N [(Мянв + Міюль) / 2], кг, (2)

    де Мянв, Міюль - середні добові викиди за найтепліший місяць року (липень) і самий

    холодний місяць (січень); N - час простою резервуара, сут.

    Втрати нафтопродукту за добу від «малого» дихання резервуара за методикою

    Н. Н. Константинова визначаються за формулою [3]:

    Мм.д = Дм Д V, кг, (3)

    де DM - середнє масовий вміст парів нафтопродукту в витісняти обсязі пароповітряної суміші, що визначається за формулою

    D = Pmax + Pmin -----, кг / м3. (4)

    м R (T + T)

    ш г max г min /

    Тут pmin, pmax - мінімальне і максимальне парціальний тиск нафтопродукту в газовому просторі резервуара протягом доби, Па; Тг min, Тг max - мінімальна і максимальна температура газового простору резервуару протягом доби, К; RH - газова постійна парів бензину, Дж / (моль-К); Д V - витісняється обсяг пароповітряної суміші, м3:

    AV = Vln

    (Т \

    pa - pк.в ~ pmin. г max

    Pa + Рк.д - pmax Tr min

    м3, (5)

    де Ра - атмосферний тиск, Па; РКВ - вакуум в газовому просторі, який розрахований на навантаження вакуумного клапана, Па; Рк.д - надлишковий тиск в газовому просторі, відповідне навантаженні клапана тиску, Па; V - об'єм газового простору, м3.

    Річні втрати бензину при «малому» диханні з резервуарів зберігання за методикою Гідромету визначаються за формулою [5]:

    О = 10-6 (У В + УзВт) КТХ + Охр КітДр, т / рік, (6)

    де Кртах, КНП - коефіцієнти, отримані експериментальним шляхом; В2, В3 - середні питомі викиди з резервуарів для холодного періоду року і теплого, г / т; Вх і Вт - кількість закачиваемой рідини в резервуар в холодний період року і теплий період, т; Охр - викиди парів нафтопродуктів при зберіганні бензину в одному резервуарі, т / рік.

    Результати, отримані в ході розрахунку втрат бензину від «малого» дихання, представлені в табл. 3.

    Таблиця 3

    Розрахунок втрат бензину при «малому» диханні

    Нафтопродукт Тиск насичених парів, мм рт. ст. Температура початку кипіння, ° С Конструкція резервуара Обсяг резервуара, м3 Викиди

    за методикою Константинова, т / г за методикою Гідромету, т / г

    Бензин А-76 450 38 НВ 5 000 137,9 512,8

    Бензин А-76 450 38 НВ 10 000 131,5 512,8

    За результатами розрахунку (табл. 3) видно, що є певні розбіжності між кількістю бензину, отриманим за методикою Гідромету і отриманим за методикою Н. Н. Константинова.

    висновок

    Використання існуючих методик розрахунку втрат бензину від випаровування не дозволяє вирішити це завдання в повному обсязі, з необхідною точністю. У кожній окремо взятій методикою розрахунку втрат їх авторами приймаються певні припущення, а часом і неточності при створенні математичних моделей і самих методик. Основним при знаходженні величини втрат бензинів є визначення середньої концентрації вуглеводнів в ПВС. Однією з основних методик розрахунку кількості втрат світлих нафтопродуктів від великих і малих «подихів» є методика професора Н. Н. Константинова. Дана методика може бути застосована при розрахунку втрат від випаровування в ємностях з хорошою герметизацією і надійною роботою дихальних клапанів, що в реальних умовах перевезення і зберігання світлих нафтопродуктів забезпечується не завжди. У методиці приймається, що коефіцієнти тепловіддачі і температура рідкого бензину залишаються незмінними протягом усього експерименту.

    Н. Н. Константинов розглядає бензин в резервуарі як рідина, а не як набір компонентів (вуглеводнів), так само він розглядає і випарувався бензин.

    Якщо розглянути методики, які оцінюють викиди парів бензину з резервуарів зберігання за групами вуглеводнів, зокрема методику Гідромету, то в ній не враховується тимчасова зміна температури і тиску бензину при просте резервуара в даній кліматичній зоні. А це значний фактор, що впливає на кількісний і компонентний склад ПВС.

    Таким чином, оцінити ефективність технічного ССП можна лише при використанні методики розрахунку втрат, що враховує динаміку тепломассобменних процесів, що відбуваються на межі рідина-ПВС, що змінюються в часі. Дані щодо компонентного складу ПВС, змінюється за часом, дозволять розробити ефективні методи утилізації парів бензину і ССП.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Ткачов О. А., Тугун П. Н. Скорочення втрат нафтопродуктів при транспортуванні і зберіганні. -М .: Недра, 1988. - 116 с.

    2. Боротьба з втратами нафти і нафтопродуктів при їх транспортуванні і зберіганні / Ф. Ф. Абузова,

    І. С. Бронштейн, В. Ф. Новосьолов та ін. М .: Недра, 1981. - 248 с.

    3. Константинов Н. Н. Боротьба з втратами від випаровування нафти і нафтопродуктів. - М .: Гостоптехіз-дат, 1961. - 172 с.

    4. Евтіхін В. Ф., Малахова С. Г. Резервуар місткістю 10 тис. М3 з понтоном підвищеної плавучості і вентиляцією надпонтонного простору // Транспорт і зберігання нафтопродуктів і вуглеводневої сировини. - 1984. - № 5. - С. 3-5.

    5. Методичні вказівки по визначенню викидів забруднюючих речовин в атмосферу з резервуа-

    рів / Держ. комітет Російської Федерації з охорони навколишнього середовища. - М., 1997. - 56 с.

    Стаття надійшла до редакції 8.10.2008

    ANALYSIS OF CALCULATION PROCEDURES OF THE PROCESS OF EVAPORATION OF LIGHT MINERAL OIL AT TRANSPORTATION, STORAGE AND OIL CARGO OPERATIONS

    I. S. Berezina, S. N. Golovchun

    Two techniques are considered: Pr. N. N. Konstantinov's procedure of losses calculation and Gidromet's technique of definition of the maximum emissions of polluting substances into atmosphere from tanks. The calculations of losses of light mineral oil from evaporation according to the considered procedures are given. It is stated that in these techniques time change of temperature and pressure of gasoline at tank idle time in the given climatic zone, is not taken into account and it is the considerable factor influencing quantitative and com-ponential structure of a air-steam mixture of hydrocarbons. Estimation of efficiency of the means of reduction of gas losses from evaporation is possible only at using calculation procedure of the losses considering dynamics, heat-mass exchange processes, occurring on the border of liquid-air-steam mixture, changing in time.

    Key words: evaporation, the tank, air-steam mixture of hydrocarbons, heat-mass exchange processes, reduction of gas losses.


    Ключові слова: випаровування /РЕЗЕРВУАР /Пароповітряної СУМІШ УГЛЕВОДОРОДОВ /тепломасообмінних процесів /СКОРОЧЕННЯ ВТРАТ БЕНЗИНІВ /EVAPORATION /THE TANK /AIR-STEAM MIXTURE OF HYDROCARBONS /HEAT-MASS EXCHANGE PROCESSES /REDUCTION OF GAS LOSSES

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити