VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Потери легких фракции нефти в резервуарах
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы исследования. Борьба с потерями нефтепродуктов – один из важных путей экономии топливно-энергетических ресурсов, играющих ведущую роль в развитии экономики. Основным видом потерь нефти являются испарения нефтепродуктов в атмосферу в процессе слива/налива продуктов в резервуары, а также в процессе их хранения. Значительны эти потери и на нефтесборочном пункте «Телепаново» Илишевского района. Так, потери в НСП составляют 4%.
Испарение нефти и бензинов приводит к изменению их физико-химических свойств, уменьшению выхода светлых нефтепродуктов при переработке нефти. Теряемые легкие углеводороды загрязняют окружающую среду и повышают пожароопасность предприятий.
В связи с этим актуальность темы состоит в том, что ущерб, наносимый потерями нефтепродуктов на этапах слив, хранение, заправка состоит не только в уменьшении топливных ресурсов, ухудшении их качества и стоимости теряемых продуктов, но и в негативном воздействии на атмосферный воздух, а так же окружающую природную среду в целом. При решении этих вопросов очень большую важность приобретает проблема выбора средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения.
Гипотеза:
Потери легких фракций нефти в резервуарах наносят не только экономический, но и экологический вред человеку
Цель работы: целью исследовательской работы является устранение выбросов легких фракции нефти при заполнении резервуаров и других емкостей на основе разработки герметичной системы нефтехранения в резервуарных парках.
Задачи: изучить основные виды потери легких фракций нефти в резервуарах и пути их сокращения.
Для достижения цели были проанализированы литературы. В работах авторы предлагают различные методы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах.
Разнообразие методов исследования потерь нефтяных топлив от испарения достаточно широко и подробно описываются в работах Н.Н. Константинова, И.Г. Блинова[3], М.М. Фархана[1] и В.Г.Цегельского, П.Н. Ермакова, В.С.Спиридонова[2].
Широкое применение, благодаря своей простоте, нашли так называемые расчетные методы определения потерь. Расчетные эмпирические формулы определения потерь при малых и больших «дыханиях» резервуаров, разработанны H.H. Константиновым [4].
Потери лёгких фракций приводят к ухудшению товарных качеств. Основные источники потерь — испарения в резервуарах при хранении[1].
В связи с тем, что большинство потерь нефтепродуктов происходит при их хранении, нами была создана модель, исключающая потери и его фракции в резервуарах.
Практическая ценность и реализация работы:
Практическая важность выполненного исследования заключается в возможности применения его результатов на практике при хранении нефти не только в НСП «Телепаново», но и в других нефтесборочных пунктах
I. Основные части 1, 1.1., 1.2., 2., 2.1., 2.2., 2.3.
Теоретическая часть
Основные виды потерь легких фракций нефти в резервуарах.
Потери можно разделить на количественные, качественные и качественно-количественные[4].
Количественные потери происходят в результате утечек, переливов, неполного слива транспортных емкостей и резервуаров.
Качественные потери возникают в результате смешения, загрязнения, обводнения, окисления нефтепроводов.
Наиболее значительными потерями нефти и нефтепродуктов являются количественно-качественные потери. Это основной источник естественной убыли нефтепродуктов из резервуаров. Происходят они при испарении углеводородов в атмосферу. При этом улетучиваются в первую очередь наиболее легкие фракции углеводородов, что не только уменьшает их количество, но и ухудшает качество[3].
Рассмотрим основные виды потерь легких фракций нефти в резервуарах. Основные виды потерь от испарения нефтепродуктов при эксплуатации резервуаров:
при утечке паров из резервуаров (при открытии замерных люков во время замера уровня и отбора проб нефти и нефтепродуктов ручным способом);
при утечке паров из резервуаров при нарушении герметичности: (крыш и люков; при отсутствии масла в затворах;
при утечке паров через разрушенные мембраны в пожарных пенокамерах и пеногенераторах;( Пенокамеры представляют собой устройство, устанавливаемое на верхнем поясе резервуара и предназначенное для тушения горящих нефтепродуктов посредством пены);
при образовании газового сифона; (газовый сифон образуется в случаях, когда один конец трубы соединён с газовым пространством резервуара, а другой конец опущен снаружи его корпуса и сообщён с атмосферой)
5) при неисправности механических дыхательных клапанов и по другим причинам.
6) «Большие дыхания» резервуаров происходят во время закачки нефтепродукта в резервуар или при его выкачке. При закачке в резервуаре давление в газовом пространстве возрастает до верхнего критического значения и смесь паров с воздухом выбрасывается в атмосферу через дыхательный или предохранительный клапаны. При выкачке, наоборот, в резервуаре создается вакуум, и воздух из атмосферы через клапаны поступает в резервуар[2].
7) Потери от малых «дыханий» происходят в результате следующих причин:
а) из-за повышения температуры газового пространства в дневное время (при нагреве солнечными лучами). Паровоздушная смесь стремится расшириться, концентрация паров нефтепродукта повышается, давление растет. Когда давление в резервуаре станет равным давлению, на которое установлен дыхательный клапан, он открывается и из резервуара начинает выходить паровоздушная смесь – происходит «выдох». В ночное время из-за снижения температуры часть паров конденсируется, паровоздушная смесь сжимается, в газовом пространстве создается вакуум, дыхательный клапан открывается и в резервуар входит атмосферный воздух – происходит «вдох»; б) из-за снижения атмосферного давления.
Способы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения
Cуществуют несколько способов сокращения потерь нефтепродуктов от испарения[1]/
|
Наименование мероприятия |
Сокращение потерь, % |
|
1. Оснащение резервуаров понтонами |
50 – 60 |
|
2. Оборудование резервуаров дисками-отражателями |
20 – 30 |
|
3. Герметизация резервуаров и дыхательной арматуры |
30 – 50 |
|
4. Окраска наружной поверхности резервуаров |
27 – 45 |
|
5.Окраска внутренней и внешней поверхностей |
30 – 45 |
Рис.1 Оборудование резервуаров дисками-отражателями
Рис.2 Герметизация резервуаров и дыхательной арматуры
Вышеперечисленными способами, можно сократить потери нефтепродуктов в резервуарах не более чем на 60% Но этого не достаточно.
Практическая часть
2.1. Экспериментальное исследование: Изучение нефтесборочного пункта «Телепаново» Илишевского района
Оборудование: Квадрокоптер, АНКАТ-7664Микро
C помощью газоизмерителя АНКАТ-7664Микро мы измерили содержание сероводорода, метана, сернистого ангидрида в воздухе. Как показал прибор сероводород содержится в количестве 2,5 -3,5 мг/м3. В то время как предельно-допустимая концентрация (ПДК) в населенных пунктах составляет 0,008мг/м3. Сернистый ангидрид в количестве -20-30 мг/м³ в то время как ПДК - 10 мг/м³. Метан в количестве 6000мг/м3 (1%) ПДК-300 мг/м3 (0,042%).
На рисунках 3, 4, 5, 6 показано изучение нефтесборочного пункта «Телепаново» Илишевского района.
|
Рис.3 |
Рис.4 |
|
Рис. 5 |
Рис.6 |
Рис. 7. Съемка НСП «Телепаново» на квадракоптер
|
Рис. 8. Газоизмерители АНКАТ-7664Микро, АНКАТ-7631м |
Рис.9.Измерение состава воздуха в НСП «Телепаново» |
Опрос жителя, проживающего в деревне Телепаново:
Рис. 10 Опрос жителя, проживающего в деревне Телепаново.
Недалеко (1,5 км) от нашей деревни находится нефтесборочный пункт «Телепаново». Очень часто мы чувствуем запах нефтепродуктов, а во время штилевой погоды чувствуется также запах сероводорода. Дышать становится очень трудно, появляется кашель и сильная головная боль.
Создание модели, исключающую потери нефти и его фракции в резервуарах
Оборудование: фанера 70x30; банка консервная; металлические трубки; медицинская система; балонный ключ; краски -черная, серая; коробка из под сока; электродвигатель.
Данная система резервуарного парка, состоит из резервуаров, газосборника, компрессора, насоса, сборника конденсата. Газосборник размещается как на любом пригодном для этих целей участке резервуарного парка, так и внутри резервных резервуаров. В него поступает расширившаяся парогазовая смесь из внутренней полости резервуаров за счет («малых» дыханий), а также при «больших» дыханиях. При помощи компрессора газообразная фаза нефтепродукта преобразуется в жидкость и направляется в сборник конденсата. При помощи насоса конденсат откачивается в резервуар. В данной системе пары топлива не загрязняют окружающую среду, а полностью возвращаются в резервуар в жидком состоянии. Газоуравнительная система резервуаров исключает возможность потерь паров нефтепродуктов и способствует уменьшению топливных потерь в процессе приема и отпуска.
На рисунках 11, 12, 13, 14 показаны создание модели, исключающую потери нефти и его фракции в резервуарах
|
Рис. 11 |
Рис. 12 |
|
Рис. 13 |
Рис. 14 |
Заключение
Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов - один из важных путей экономии топливно-энергетических ресурсов, играющих ведущую роль в развитии экономики. Ущерб, наносимый потерями народному хозяйству, состоит не только в уменьшении топливных ресурсов и в стоимости теряемых продуктов, но и в отрицательных экологических последствиях, которые являются результатом загрязнения окружающей среды нефтепродуктами. Таким образом, выдвинутая нами гипотеза оказалась верной.
Список использованной литературы
1 Фархан М. М. Сокращение потерь лёгких углеводородов из нефти и бензина/ М. М. Фархан, Н. В. Корзун // Известия вузов. Нефть и газ, 2011. — № 6. — c. 95–98.
2. Цегельский В. Г., Ермаков П. Н., Спиридонов B.C. Защита атмосферы от выбросов углеводородов из резервуаров для хранения и транспортирования нефти и нефтепродуктов //Безопасность жизнедеятельности. - 2001.-№3. -С.23-28.
3. Блинов И. Г. Перспективные методы сокращения потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах / И. Г. Блинов и [др.]. — М: ЦНИИТ Энефтехим. — 1990. — с.97.
4. Н.Н. Константинов. Борьба с потерями от испарения нефти и нефтепродуктов. - М.: ГНТИНТИ нефтяной и горнотопливной литературы, 2007. - 258 с.