Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2016, том 3, вып. 1 (4) -

АНАЛИЗ СРЕДСТВ УМЕНЬШЕНИЯ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ИСПАРЕНИЯ

ANALYSIS OF MEANS OF REDUCING LOSSES OF OIL PRODUCTS

EVAPORATION

Ключевые слова: экология, средства, потери, испарение, нефтепродукты Keywords: ecology, means, loss, evaporation, petroleum products

В статье представлен анализ существующих средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения, выявлены преимущества и недостатки каждого средства, рассмотрена сравнительная эффективность различных средств борьбы с испарениями нефтепродуктов и предложено эффективное и экономически целесообразное средство, которое представляет собой комбинированную систему улавливания легких фракций нефтепродуктов с использованием диска-отражателя

The article presents the analysis of existing means of reducing losses of oil-products from evaporation, advantages and disadvantages of each tool considered the relative effectiveness of different means of combating the fumes of petroleum products and the efficient and cost-effective tool that represents the combined system of trapping light fractions of petroleum products with the use of the disk-reflector

Загрязнение окружающей среды на сегодняшний день остается острой глобальной проблемой, это влечет за собой деградацию и гибель природных экосистем [1, с. 306].

Нефтепродукты - это смесь углеводородов, а также отдельные химические соединения, получаемые из нефти и нефтяных газов. Так как часть нефтепродуктов легко испаряется, люди всеми способами пытаются сократить и вовсе избежать испарения [2, с. 230].

В основном испаряются легкие фракции, что значительно влияет на качество топлива. При этом, на потери уходит до 9 % валовой добычи нефти, из которых, около 20 % приходится на время транспортировки, около 70 % на утечки, остальное - хранение [3, с. 1].

Причем, если с утечками можно бороться, повышая «качество» технологических операций, то при хранении и эксплуатации резервуарных парков основные потери происходят при «больших и малых дыханиях».

На рисунке 1 представлена классификация средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения.

Средства сокращения потерь нефтепродуктов от испарения

Рисунок 1 - Средства сокращения потерь нефтепродуктов от испарения

Самым распространенным средством сокращения потерь от испарения является тепловая защита. К тепловой защите можно отнести окрашивание, теплоизоляция и водяное орошение в теплое время года. В настоящее время существует покрытие, которое отражает больше тепла, чем распространенная алюминиевая краска. Срок службы этого покрытия близок к 10 годам. Использование этого покрытия сокращает потери от «малых дыханий» в теплое время года почти в 2 раза [4, с. 1361.

Использование дисков-отражателей, установленных на дыхательной арматуре, позволяет исключить перемешивание топлива от струи всасываемого воздуха. В конечном итоге сокращение потерь составляет до 30 % [5, с. 76].

Газоуравнительная система - газовая система, к которой подключен газо- сборник, в основном роль газосборника исполняют газгольдеры низкого и высокого давления. Паровоздушная смесь (ПВС) в них аккумулируется при несовпадении операций откачки и закачки резервуара. Их основные недостатки: большие металлозатраты и малый срок службы, а также используются только для одного вида топлива.

Еще одним средством сокращения испарений являются защитные эмульсии. Защитные эмульсии производятся с расчетом того, что их плотность ниже плотности нефтепродукта, а в резервуар закачивается слой не менее 20 мм. Однако, в ходе многочисленных испытаний выяснилось, хоть и эффективность достигает 99 %, но срок службы очень короткий, что не позволяет окупить затраты на использование [4, 195].

Микрошарики также как и защитная эмульсия распространяется на поверхности нефтепродукта. Сокращение испарения при их использовании находится в интервале от 35 до 80 %. Недостатком является то, что шарики налипают на стенках резервуаров и уносятся потоком из него, что забивает фильтры. Из-за этого, они широкого применения не получили [3, с. 1].

Понтоны, как и плавающие крыши, сокращают газовое пространство в резервуаре, что уменьшает соответственно объем ПВС. Представляют собой конструкции, лежащие на поверхности топлива. Эффективность достигает 90 % при использовании только в местности с теплым климатом, на резервуарах большого объема и высокой оборачиваемости, чтобы быть рентабельными [5, с. 112].

Адсорбционные системы улавливания легких фракций (УЛФ), как средство сокращения потерь, используются с 1920-х годов, когда в качестве адсорбента применялся уголь, который насыщался парами углеводородов, сейчас роль адсорбента выполняет шариковая сополимерная насадка. Однако, из-за низкой пропускной способности и необходимости дополнительных затрат на десорбцию, адсорбционные системы улавливания паров нефтепродуктов не получили широкого применения на практике [6, с. 24].

В один ряд с адсорбционными системами можно поставить абсорбционные системы УЛФ. При испарении ПВС начинает двигаться в другую емкость, где навстречу ему движется низколетучий поглотитель, такой как керосин, дизельное топливо и т.п. В последствие испаренное топливо попадает в емкость, где под давлением и из-за разности топлив, либо осаживается, либо плавает по верху. В результате чего для получения этого топлива необходимо опорожнение емкости, что приводит к еще большим затратам. Эффективность при благоприятных условиях достигает 60 % [6, с. 25].

Конденсационные системы УЛФ прекрасно подходят для резервуаров небольшой емкости, так как скорость прохождения ПВС через систему очень велика, что не позволяет охлаждать так, чтобы ПВС конденсировали. Хотя эффективность данного метода достигает при благоприятных условиях 80 % [7, с. 85].

Компрессионные системы УЛФ похожи по своему принципу действия на абсорбционные системы, а в качестве абсорбента также используется низколетучий поглотитель. Сущность этих систем заключается в компримировании отобранной из емкостей парогазовой смеси с целью ее аккумулирования или реализации (в сжиженном или газообразном состоянии). Сжатие ПВС опасно, так как это может грозить взрывом. Эффективность может достигать 80 % [6, с. 25].

Так как ни одна из систем не может справиться с выделенной нагрузкой самостоятельно, для большего эффекта предлагается комбинировать эти системы, например абсорбционную и компрессионную. Однако в качестве абсорбента лучше всего использовать то же топливо, что и хранится в резервуаре (только не для легколетучих углеводородов), чтобы перекачивать конденсат обратно в резервуар.

В таблице 1 представлена сравнительная эффективность различных средств борьбы с испарениями нефтепродуктов.

Проанализировав способы и средства сокращения потерь нефтепродуктов от испарения [8-14], выявив преимущества и недостатки каждого, установлено, что наиболее эффективным и экономически целесообразным решением является применение комбинированной системы. В качестве дорабатываемой конструкции используется модель, описанная в работе [8, с. 6], к которой добавляется диск-отражатель (рисунок 2).

Принципиальная схема комбинированной системы для сокращения потерь

Рисунок 2 - Принципиальная схема комбинированной системы для сокращения потерь

от испарения:

  • 1 - приемо-раздаточный патрубок; 2 - байпасный трубопровод; 3 - задвижка;
  • 4 - эжектор; 5 - трубопровод подачи ПВС из резервуара; 6 - дыхательный клапан; 7 - влагопоглотитель; 8 - световой люк; 9 - диск-отражатель; 10 - резервуар; 11 - обратный клапан; 12-сепаратор

Для легколетучих углеводородов можно обойтись и без абсорбента, то есть ПВС будет конденсироваться и поступать обратно в резервуар. Однако, при этом, незначительно снизится эффект сокращения потерь. Эффективность данного средства может достигать более 90 %.

Средства сокращения потерь от испарений

Эффективность, %

Тепловая защита

До 20

Диски-отражатели

До 30

Газоуравнительные системы

Н.д.

Защитные эмульсии

До 80

Микрошарики

До 80

Понтоны

70...80

Плавающие крыши

70...80

Адсорбционные и абсорбционные системы УЛФ

60...90

Конденсационные системы УЛФ

80

Компрессионные системы УЛФ

80

Комбинированные системы УЛФ

Свыше 90

Таким образом, проанализировав средства сокращения потерь топлива от испарения, установлено, что самым эффективным и наименее экономически затратным средством является комбинированная система УЛФ в сочетании с диском-отражателем.

Библиографический список

  • 1. Турчанинов В.Д., Дорохин С.В. Загрязнения окружающей среды предприятиями автосервиса // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2014. № 1. С. 306-309. DOI: 10.12737/13604.
  • 2. Bell J.N., Honour S.L., Power S.A. Effects of vehicle exhaust emissions on urban wild plant species // Environmental pollution. 2011. Vol. 159. Iss. 8-9. P. 1984-1990. DOI: 10.1016/j .envpol.2011.03.006.
  • 3. Потери нефти и нефтепродуктов при эксплуатации резервуарных парков // Газовик- нефть [Сайт]. Режим доступа: http://gazovikneft.ru/articles/poteri/.
  • 4. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировке и хранении / Абузова Ф.Ф., Бронштейн И.С., Новоселов В.Ф. и др. - М, Недра, 1981. -248 с.
  • 5. Правила технической эксплуатации нефтебаз - М.: Недра, 1986. - 168 с.
  • 6. Система улавливания паров бензина, выбрасываемых в атмосферу при наливе железнодорожных цистерн / А.С. Шабаев и др. // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. - 1981.- № 5. - С. 24-26.
  • 7. Резервуар для легкоиспаряющихся жидкостей / М.А. Ельгаников // Открытия. Изобретения. - 1990. - № 46. - С. 85.
  • 8. Кайзер, Ю.Ф., Горбунова Л.Н., Лысянников А.В. Система дыхания резервуара РВС- 3000 // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. 2013. № 1 (15). С. 4-9.
  • 9. Новичихин, А.И. Модернизация системы хранения авиационных топлив / А.И. Новичихин, Ю.Ф. Кайзер, Р.Б. Желукевич, Ю.Н. Безбородов, А.В. Лысянников // Материалы V науч.-техн. интернет-конф. «Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении»: Тюмень, 23-26 ноября 2010 г.
  • 10. Артёменко, В.А. Использование паровой компрессионной холодильной установки в системе «дыхания» резервуара / В.А. Артёменко, Ю.Ф. Кайзер // Вестник Тувинского государственного университета. - 2013. № 3. - С. 130-134.
  • 11. Кайзер О.А., Кузьмин Н.В., Кайзер Ю.Ф., Лысянников А.В. Совершенствование системы хранения автотракторных топлив / Ресурсосберегающие технологии механизации сельского хозяйства: прил. к «Вестнику КрасГАУ»: сб. науч. ст. вып. 10. / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2015. С. 26-27.

© Архипов Д.В., Пашаев Д.М., Кайзер Ю.Ф., 2016

DOI 10.12737/17916

УДК 629.36

Арыканцев В.В.

аспирант 2 курса Факультета автоматизированных систем, транспорта и вооружений Волгоградского государственного технического университета, РФ Терехов С.Е.

студент 5 курса Факультета электроники и вычислительной техники Волгоградского государственного технического университета, РФ Чернышев В.В.

докт. техн. наук, профессор кафедры теоретической механики Волгоградского государственного технического университета, РФ

Arykantsev V.V.

2th year postgraduate student of the Faculty of automated, vehicle and weapon systems, Volgograd State Technical University, Russian Federation Terekhov S.E. 5th year student of the Electronics and Computer Science Faculty, Volgograd State Technical University, Russian Federation

Chernyshev V.V.

Doctor of Technical Sciences, professor of theoretical mechanics department, Volgograd State Technical University, Russian Federation

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >
 

Популярные страницы