Тема 1.8 Организация учета, сокращение потерь нефтепродуктов

Тема 1.8 Организация учета, сокращение потерь нефтепродуктов

Источники и причины потерь нефтепродуктов, их характеристика. Потери от испарения через газовый сифон, их количественная оценка. Потери от больших и малых «дыханий», обратного «выдоха», их количественная оценка.

План:

1. Источники и причины потерь нефтепродуктов.

2. Характеристика и оценка потерь нефтепродуктов от испарения.

3. Потери от испарения при больших и малых «дыханиях» резервуаров, обратного «вдоха», их количественная оценка.

 

1. Потери нефти и нефтепродуктов имеются как при транспорте, так и при хранении их. Величина потерь достигает больших размеров (2-5%), что наносит большой ущерб экономике, загрязняет окружающую среду.

По характеру потерь они подразделяются на аварийные и эксплуатационные.

Аварийные потери. Потери имеют из-за несоблюдения правил обращения с нефтью и нефтепродуктами как взрыво- и огнеопасными веществами, нарушения правил технической эксплуатации сооружения и оборудования, стихийных бедствий и недостаточно внимательного отношения к своим обязанностям обслуживающего персонала, допускающего переливы резервуаров и транспортных емкостей. Кроме того, аварии возникают при несоблюдении строительных норм и правил при проектировании, сооружении и ремонте средств транспорта и хранение, при заводских дефектах труб резервуаров и транспортных емкостей и износе их в процессе эксплуатации. Разливы нефти и нефтепродуктов происходят вследствие повреждения нефтеналивных судов, ЖДЦ, резервуаров, трубопроводов, автоцистерн и мелкой тары. Часто приводит к потерям и неполный слив нефтепродуктов из транспортных емкостей, которые вместе с промывочной водой попадают в моря, реки, водоемы, почву, вызывая их загрязнение.

Только мировые сбросы нефти в море, с учетом разливов при катастрофах достигают 10 млн т/год. Кроме прочего ущерба большие масштабы имеет угроза Мировому океану, а это влияет на формирование климата, поскольку за счет океана вырабатывается значительная доля осадков и кислорода, необходимых для существования жизни на Земле.

Эксплуатационные потери делятся на количественные, количественно-качественные и качественные.

Количественные потери – уменьшение массы, объема без заметного ухудшения качества – результат утечек и разливов. Утечки возникают в результате различных неплотностей в резервуарах, трубопроводах, насосах, арматуре и других видах оборудования. Разливы имеются главным образом при отпускных операциях в результате перемещения наливаемой тары, при неисправных сливно-наливных устройствах, при выпуске подтоварной воды и т.д.

К количественно-качественным относятся потери, при которых происходит количественная потеря с одновременным ухудшением качества остающегося продукта. Это получается главным образом при испарении нефтепродуктов, чем больше потери от испарения и тем заметнее ухудшается их эксплуатационная характеристика. (В результате испарения 1% легких углеводородов входящих в состав бензина, его октановое число снижается на одну единицу). Потери зависят не только от физико-химических свойств нефтепродуктов, но и от способов их транспортировки, слива, хранения, выдачи.

К качественным потерям относятся потери при смешении различных сортов нефтепродуктов, их обводнения, окисления в условиях хранения и транспортировки. Основные причины этих потерь – неправильная подготовка и зачистка резервуаров из-под одного сорта нефтепродукта для приема другого, перекачка нефтепродуктов по одному трубопроводу без соответствующей подготовки. Окисление нефтепродуктов – естественный процесс, в силу того, что в составе нефтепродуктов - углеводороды различных классов и при выполнении всех требования по хранению качество их меняется медленно (сроки хранения ТС-1, РТ-5 0 лет, бензинов – 4 года и т.д.), однако контакт с кислородом воздуха, металлами, проникновение света, повышение температуры, обводнение увеличивают скорость реакций окисления, в результате образуются смолы и нерастворимые осадки, что значительно снижает эксплуатационные свойства нефтепродуктов и приводит к их порче.

 

2. Основная доля эксплуатационных потерь нефтепродуктов (от 6- до 80%) приходится на резервуары. В резервуарных парках происходят потери от утечек, окисления, аварий, но основные потери (до 75%) происходят от испарения.

Так из товарного и сырьевого резервуарных парков только одного НПЗ в атмосферу уходит 50 тыс. тонн углеводородов в год, что пагубно влияет на атмосферу, действует на здоровье обслуживающего персонала и жителей, особенно детей, близлежащий массивов.

Испаряемость представляет собой способность нефтепродукта переходить из жидкого состояния в газообразное. Испарение происходит главным образом со свободной поверхности жидкости. Потери от испарения происходят при хранении в резервуарах нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов, представляющих собой сложные смеси весьма большого числа индивидуальных углеводородных компонентов. Скорость испарения – это количество жидкости, испаряющейся за единицу времени. Она зависит от ряда факторов. Главным из них является упругость паров, фракционный состав, температурные изменения.

Резервуары являются герметичными емкостями, однако при их эксплуатации имеют место потери нефтепродуктов от испарения в результате разгерметизации

– от вентиляции газового пространства в результате образования «газового сифона».

Величина потерь оценивается по формуле значение секундного расхода паров через сифон!

Q = ϻF g; Р= H (ρсм – ρв)

Q = ϻF   

Где:

Q – м³/с;

ϻ - коэффициент расхода (для практических расчетов ϻ = 0,58)

g – 9,81

H – расстояние между отверстиями на высоте, м.

ρ_см – плотность смеси воздуха и паров бензина кг/м³ (~2,25)

ρ_в – плотность воздуха, кг/м³ (~1,25)

 

- потери от «малых дыханий» происходят вследствие суточных колебаний температуры окружающей среды. При повышении температуры происходит испарение нефтепродукта, давление в надтопливном пространстве повышается, дыхательный клапан открывается и паровоздушная смесь выводится в атмосферу, т.е. происходит «малое дыхание».

Грубо суточные потери от «малых дыханий» можно рассчитать по формуле:

 

G_МД=(С/90)*V_гп*∆t, кг

 

Где:

С – концентрация паров нефтепродукта, объемная (С<1);

V_гп – объем газового пространства резервуара;

∆t – суточный перепад тмператур, С.

 

- потери от «больших дыханий» происходят в процессе вытеснения паровоздушной смеси в атмосферу при наполнении резервуара через дыхательных клапан.

Ориентировочного потери от «большого дыхания» можно рассчитать по формуле:  

 

G_БД=3С* V_гп, кг

 

Где:

С – объемная концентрация паров нефтепродукта в воздухе (С<1);

V_гп – объем газового пространства, м3.

 

3. При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах, кроме потерь от вентиляции газового пространства различают потери от «малых дыханий», «больших дыханий» и «обратного вдоха». 

Потерями от «малых дыханий» называют потери при неподвижном хранении, возникающие в результате суточных изменений температуры. В дневное время в результате нагрева резервуара и верхнего слоя нефтепродукта увеличивается количество паров и давление в герметичном резервуаре. Когда давление в резервуаре превысит расчетное давление дыхательного клапана, происходит выпуск через него избытка паров в атмосферу. В ночное, более холодное время, происходит обратный процесс: с понижением температуры наружного воздуха, а соответственно резервуара происходит частичная конденсация паров, в результате чего давление в газовом пространстве падает, образуется вакуум и при вакууме ниже расчетного входит наружный воздух. Потери от малых дыханий еще называют потерями от термического расширения газовоздушной смеси. Аналогичное явление происходит и при изменении барометрического давления воздуха.

При ориентировочных расчетах потерь от «малых дыханий» можно воспользоваться следующими формулами:

Потери с 1 м³ газового пространства атмосферных резервуаров при изменении температуры газа на 1^◦с принимают равными:

                                 G = *Vгаз. ∆ t, кг

где С – средняя объемная концентрация паров нефтепродукта в резервуаре

                                          С =

Ру – давление насыщенных паров вытесняемой паровоздушной смеси, Па;

Ргп – давление в газовом пространстве резервуара при срабатывании дыхательного клапана, Па (~ 10⁵ Па)

 

Vгаз. – объем газового пространства резервуара, м³

(для РВС) - Vгаз. =  ∙ H_газ, м³

Н – высота газового пространства резервуара, м

d – диаметр РВС, м

∆ t – изменения температуры в газовом пространстве резервуара, ^◦С

90 – коэффициент, имеющий размерность

 

Пример:

Определить потери авиабензина Б-91/115 от «малых дыханий» в течение месяца, при его хранении в резервуаре РВС-400. Суточные колебания температуры в газовом пространстве РВС-400 - 10^◦С

 

Потерями от «больших дыханий» называются такие, которые происходят при наполнении резервуара, из которого вытесняются паровоздушная смесь. При поступлении в резервуарах нефти или нефтепродукта паровоздушная смесь сжимается до давления, соответствующего давлению дыхательного клапана, затем при повышении этого давления вытесняются наружу – происходит выдох. Эти потери называют также потерями от вытеснения паров наливаемой жидкостью. Ориентировочно потери от «больших дыханий» можно рассчитать по формуле:

 

G_БД=V_гп * C*ρ_б, кг

 

Где:

V_гп – объем газового пространства резервуара, м3

C – объемная кон6ценрация паров бензина в смеси

ρ_б – плотность бензиновых паров, кг/м3

 

Пример:

Определите потери авиабензина Б-91/115 от «больших дыханий» если он в течение месяца один раз был залит в РВС-400 на кондиционный остаток. Уровень остатка Б-91/115 перед заливом 0,5 м.

 

 

Потерями от «обратного выдоха» называются потери от насыщения газового пространства «атмосферных резервуаров. В процессе откачки нефтепродукта в резервуар входит воздух, который насыщаясь, увеличивает объем паровоздушной смеси. Избыток смеси выходит наружу, т.е. происходит дополнительный «обратный выдох». Практически потери от «обратного выдоха» небольшие составляют 7-12% потерь от «больших дыханий», в среднем их принимают равными = 10% от больших дыханий, ориентируясь на потери при «большом дыхании» в рассмотренном примере это составляет ~ 33,2 кг.

Таким образом, течение месяца, при полностью исправном и соответственно оборудованном резервуаре РВС-400 суммарные потери Б-91/115 составляет (могут составлять)

 

G_НП = G_МД + G_БД + G_ОВ = 170,1+331,8+33,2=535,1 кг

 

 

Пример расчета

Определить потери на естественную убыль авиатоплива ТС-1 при приеме, хранении, отпуске, если в течение марта в авиапредприятии, находящемся в Московской области было принято из ЖДЦ, трубопроводу 120 000 т ТС-1 в РВС-5000, выдано на заправку через ТЗ 95 000 т ТС-1, свыше одного месяца хранится в РВС-5000 4000 т ТС-1.

Решение:

ТС-1 относится к 3 группе по физико-химическим свойствам.

Московская область относится ко 2 климатической зоне (климатический район II₅), группа 2, подгруппа 2 [2 (2], период года – ОЗП.

1. Потери при приеме:

m_{ЕУ,прием} = m_прин. ∙ Н_{ЕУ прием} ∙ К;

Н_{ЕУ прием} = 0,11 кг/т (табл. С.146, инструкция…)

К = 0,45

m_{ЕУ,прием} = 120 000 ∙ 0,11 ∙ 0,45 = 5400 кг

2. Потери при хранении до 1 месяца:

m_{ЕУ хр до 1 м} = m_{ЕУ хр до 1 м} ∙ Н_{ЕУ хр до 1 м}

Н_{ЕУ хр до 1 м} = 0,05 кг/т (табл.3, лист 5, приказ Минэнерго №364-2009г.)

m_{ЕУ хр до 1 м} = (120 000 – 5,4) ∙ 0,05 = 6000 кг

3. Потери при выдаче в ТЗ.

m_{ЕУ выд} = Н_{ЕУ выд} ∙ m_выд;

Н_выд = 0,01 кг/т (с. 147, табл.4, инструция).

m_{ЕУ выд} = 0,01 ∙ 95 000 = 950кг

4. Потери при хранении свыше 1 месяца

m_{ЕУ хр ˃ 1 м} = Н_{ЕУ хр ˃ 1м} ∙ m_{хр ˃1м}

Н_{ЕУ хр ˃ 1м} = 0,005 кг/т

Н_{ЕУ хр ˃ 1м} = 0,005 ∙ 4000 = 20 кг

5. Суммарные потери ТС-1 на естественную убыль:

m_ЕУТС1 = m_{ЕУприем} + m_{ЕУхр до 1 м} + m_ЕУвыд + m_{ЕУхр˃1м} = 5400 + 6000 + 950 + 20 = 12370кг

стоимость потерь

С = 12,37 ∙ Н = 12,37 ∙ 30 000 = 371 100 руб.

 

Тема 1.8 Организация учета, сокращение потерь нефтепродуктов

Источники и причины потерь нефтепродуктов, их характеристика. Потери от испарения через газовый сифон, их количественная оценка. Потери от больших и малых «дыханий», обратного «выдоха», их количественная оценка.

План:

1. Источники и причины потерь нефтепродуктов.

2. Характеристика и оценка потерь нефтепродуктов от испарения.

3. Потери от испарения при больших и малых «дыханиях» резервуаров, обратного «вдоха», их количественная оценка.

 

1. Потери нефти и нефтепродуктов имеются как при транспорте, так и при хранении их. Величина потерь достигает больших размеров (2-5%), что наносит большой ущерб экономике, загрязняет окружающую среду.

По характеру потерь они подразделяются на аварийные и эксплуатационные.

Аварийные потери. Потери имеют из-за несоблюдения правил обращения с нефтью и нефтепродуктами как взрыво- и огнеопасными веществами, нарушения правил технической эксплуатации сооружения и оборудования, стихийных бедствий и недостаточно внимательного отношения к своим обязанностям обслуживающего персонала, допускающего переливы резервуаров и транспортных емкостей. Кроме того, аварии возникают при несоблюдении строительных норм и правил при проектировании, сооружении и ремонте средств транспорта и хранение, при заводских дефектах труб резервуаров и транспортных емкостей и износе их в процессе эксплуатации. Разливы нефти и нефтепродуктов происходят вследствие повреждения нефтеналивных судов, ЖДЦ, резервуаров, трубопроводов, автоцистерн и мелкой тары. Часто приводит к потерям и неполный слив нефтепродуктов из транспортных емкостей, которые вместе с промывочной водой попадают в моря, реки, водоемы, почву, вызывая их загрязнение.

Только мировые сбросы нефти в море, с учетом разливов при катастрофах достигают 10 млн т/год. Кроме прочего ущерба большие масштабы имеет угроза Мировому океану, а это влияет на формирование климата, поскольку за счет океана вырабатывается значительная доля осадков и кислорода, необходимых для существования жизни на Земле.

Эксплуатационные потери делятся на количественные, количественно-качественные и качественные.

Количественные потери – уменьшение массы, объема без заметного ухудшения качества – результат утечек и разливов. Утечки возникают в результате различных неплотностей в резервуарах, трубопроводах, насосах, арматуре и других видах оборудования. Разливы имеются главным образом при отпускных операциях в результате перемещения наливаемой тары, при неисправных сливно-наливных устройствах, при выпуске подтоварной воды и т.д.

К количественно-качественным относятся потери, при которых происходит количественная потеря с одновременным ухудшением качества остающегося продукта. Это получается главным образом при испарении нефтепродуктов, чем больше потери от испарения и тем заметнее ухудшается их эксплуатационная характеристика. (В результате испарения 1% легких углеводородов входящих в состав бензина, его октановое число снижается на одну единицу). Потери зависят не только от физико-химических свойств нефтепродуктов, но и от способов их транспортировки, слива, хранения, выдачи.

К качественным потерям относятся потери при смешении различных сортов нефтепродуктов, их обводнения, окисления в условиях хранения и транспортировки. Основные причины этих потерь – неправильная подготовка и зачистка резервуаров из-под одного сорта нефтепродукта для приема другого, перекачка нефтепродуктов по одному трубопроводу без соответствующей подготовки. Окисление нефтепродуктов – естественный процесс, в силу того, что в составе нефтепродуктов - углеводороды различных классов и при выполнении всех требования по хранению качество их меняется медленно (сроки хранения ТС-1, РТ-5 0 лет, бензинов – 4 года и т.д.), однако контакт с кислородом воздуха, металлами, проникновение света, повышение температуры, обводнение увеличивают скорость реакций окисления, в результате образуются смолы и нерастворимые осадки, что значительно снижает эксплуатационные свойства нефтепродуктов и приводит к их порче.

 

2. Основная доля эксплуатационных потерь нефтепродуктов (от 6- до 80%) приходится на резервуары. В резервуарных парках происходят потери от утечек, окисления, аварий, но основные потери (до 75%) происходят от испарения.

Так из товарного и сырьевого резервуарных парков только одного НПЗ в атмосферу уходит 50 тыс. тонн углеводородов в год, что пагубно влияет на атмосферу, действует на здоровье обслуживающего персонала и жителей, особенно детей, близлежащий массивов.

Испаряемость представляет собой способность нефтепродукта переходить из жидкого состояния в газообразное. Испарение происходит главным образом со свободной поверхности жидкости. Потери от испарения происходят при хранении в резервуарах нефти и легкоиспаряющихся нефтепродуктов, представляющих собой сложные смеси весьма большого числа индивидуальных углеводородных компонентов. Скорость испарения – это количество жидкости, испаряющейся за единицу времени. Она зависит от ряда факторов. Главным из них является упругость паров, фракционный состав, температурные изменения.

Резервуары являются герметичными емкостями, однако при их эксплуатации имеют место потери нефтепродуктов от испарения в результате разгерметизации

– от вентиляции газового пространства в результате образования «газового сифона».

Величина потерь оценивается по формуле значение секундного расхода паров через сифон!

Q = ϻF g; Р= H (ρсм – ρв)

Q = ϻF   

Где:

Q – м³/с;

ϻ - коэффициент расхода (для практических расчетов ϻ = 0,58)

g – 9,81

H – расстояние между отверстиями на высоте, м.

ρ_см – плотность смеси воздуха и паров бензина кг/м³ (~2,25)

ρ_в – плотность воздуха, кг/м³ (~1,25)

 

- потери от «малых дыханий» происходят вследствие суточных колебаний температуры окружающей среды. При повышении температуры происходит испарение нефтепродукта, давление в надтопливном пространстве повышается, дыхательный клапан открывается и паровоздушная смесь выводится в атмосферу, т.е. происходит «малое дыхание».

Грубо суточные потери от «малых дыханий» можно рассчитать по формуле:

 

G_МД=(С/90)*V_гп*∆t, кг

 

Где:

С – концентрация паров нефтепродукта, объемная (С<1);

V_гп – объем газового пространства резервуара;

∆t – суточный перепад тмператур, С.

 

- потери от «больших дыханий» происходят в процессе вытеснения паровоздушной смеси в атмосферу при наполнении резервуара через дыхательных клапан.

Ориентировочного потери от «большого дыхания» можно рассчитать по формуле:  

 

G_БД=3С* V_гп, кг

 

Где:

С – объемная концентрация паров нефтепродукта в воздухе (С<1);

V_гп – объем газового пространства, м3.

 

3. При хранении легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах, кроме потерь от вентиляции газового пространства различают потери от «малых дыханий», «больших дыханий» и «обратного вдоха». 

Потерями от «малых дыханий» называют потери при неподвижном хранении, возникающие в результате суточных изменений температуры. В дневное время в результате нагрева резервуара и верхнего слоя нефтепродукта увеличивается количество паров и давление в герметичном резервуаре. Когда давление в резервуаре превысит расчетное давление дыхательного клапана, происходит выпуск через него избытка паров в атмосферу. В ночное, более холодное время, происходит обратный процесс: с понижением температуры наружного воздуха, а соответственно резервуара происходит частичная конденсация паров, в результате чего давление в газовом пространстве падает, образуется вакуум и при вакууме ниже расчетного входит наружный воздух. Потери от малых дыханий еще называют потерями от термического расширения газовоздушной смеси. Аналогичное явление происходит и при изменении барометрического давления воздуха.

При ориентировочных расчетах потерь от «малых дыханий» можно воспользоваться следующими формулами:

Потери с 1 м³ газового пространства атмосферных резервуаров при изменении температуры газа на 1^◦с принимают равными:

                                 G = *Vгаз. ∆ t, кг

где С – средняя объемная концентрация паров нефтепродукта в резервуаре

                                          С =

Ру – давление насыщенных паров вытесняемой паровоздушной смеси, Па;

Ргп – давление в газовом пространстве резервуара при срабатывании дыхательного клапана, Па (~ 10⁵ Па)

 

Vгаз. – объем газового пространства резервуара, м³

(для РВС) - Vгаз. =  ∙ H_газ, м³

Н – высота газового пространства резервуара, м

d – диаметр РВС, м

∆ t – изменения температуры в газовом пространстве резервуара, ^◦С

90 – коэффициент, имеющий размерность

 

Пример:

Определить потери авиабензина Б-91/115 от «малых дыханий» в течение месяца, при его хранении в резервуаре РВС-400. Суточные колебания температуры в газовом пространстве РВС-400 - 10^◦С

 

Потерями от «больших дыханий» называются такие, которые происходят при наполнении резервуара, из которого вытесняются паровоздушная смесь. При поступлении в резервуарах нефти или нефтепродукта паровоздушная смесь сжимается до давления, соответствующего давлению дыхательного клапана, затем при повышении этого давления вытесняются наружу – происходит выдох. Эти потери называют также потерями от вытеснения паров наливаемой жидкостью. Ориентировочно потери от «больших дыханий» можно рассчитать по формуле:

 

G_БД=V_гп * C*ρ_б, кг

 

Где:

V_гп – объем газового пространства резервуара, м3

C – объемная кон6ценрация паров бензина в смеси

ρ_б – плотность бензиновых паров, кг/м3

 

Пример:

Определите потери авиабензина Б-91/115 от «больших дыханий» если он в течение месяца один раз был залит в РВС-400 на кондиционный остаток. Уровень остатка Б-91/115 перед заливом 0,5 м.

 

 

Потерями от «обратного выдоха» называются потери от насыщения газового пространства «атмосферных резервуаров. В процессе откачки нефтепродукта в резервуар входит воздух, который насыщаясь, увеличивает объем паровоздушной смеси. Избыток смеси выходит наружу, т.е. происходит дополнительный «обратный выдох». Практически потери от «обратного выдоха» небольшие составляют 7-12% потерь от «больших дыханий», в среднем их принимают равными = 10% от больших дыханий, ориентируясь на потери при «большом дыхании» в рассмотренном примере это составляет ~ 33,2 кг.

Таким образом, течение месяца, при полностью исправном и соответственно оборудованном резервуаре РВС-400 суммарные потери Б-91/115 составляет (могут составлять)

 

G_НП = G_МД + G_БД + G_ОВ = 170,1+331,8+33,2=535,1 кг