Основы теории потерь нефтепродуктов от испарения в резервуарах

Тема лекции 6. Потери нефтей и нефтепродуктов и методы их сокращения.

Рассматриваемые основы теории потерь базируется на исследованиях П.В. Черникина, которые для подсчета ввели следующие упрощающие положения:

1) концентрация паров испаряющегося в резервуаре нефтепродукта во всех точках газового пространства одинакова;

2) насыщение газового пространства парами испаряющегося нефтепродукта происходит мгновенно;

3) паровоздушная смесь в резервуаре строго подчиняется уравнению состояния газа и закону Дальтона;

4) предполагаются, что резервуары (особенно крыши) абсолютно герметичны.

Положим, что в начальный момент времени в газовом пространстве резервуара (с легкоиспаряющимся нефтепродуктом) установились следующие параметры: объем V₁, абсолютная температура Т₁, давление р₁ и концентрация паров С₁. По истечении некоторого времени в результате одностороннего процесса все эти параметры изменились и соответственно стали равны V₂, T₂, p₂, C₂. Определим вес воздуха G₁, находящегося в газовоздушной смеси, заполнившей все газовое пространство резервуара до начала процесса.

На основании уравнения состояния газов

(6.1)

где R - газовая постоянная воздуха;

(6.2)

Заменяя R универсальной газовой постоянной , получаем

где - молекулярный вес воздуха.

Тогда

(6.3)

B конце процесса вес воздуха (в газовом пространстве резервуара G₂) можно определить аналогично предыдущему уравнению:

(6.4)

Вес воздуха, ушедшего из резервуара вместе с паровоздушной смесью за время процесса через дыхательный клапан,

(6.5)

Вместе с воздухом в паровоздушной смеси из резервуара уйдет некоторое количество паров нефтепродукта.

Весовое количество нефтепродукта, ушедшего с паровоздушной смесью, определится из соотношения

где - объемы воздуха и паров нефтепродукта в ушедшей из резервуара паровоздушной смеси; ρ_в и ρ_б - плотности воздуха и паров нефтепродукта в паровоздушной смеси.

Объемы газов в смеси по закону Дальтона пропорциональны их объемным концентрациям

где - средняя объемная концентрация паров нефтепродукта в смеси.

Известно, что

Следовательно, .

Подставляя найденные значения отношения объемов и молекулярных весов, получаем

Откуда

или

(6.6)

Уравнение (6.6) позволяет определить вес теряемых паров нефтепродукта в результате их испарения в резервуаре.

Уравнение потерь (6.6) удобнее всего выразить через допускаемые значения избыточного давления р₁ и вакуума р₂,а также через давление насыщенных паров, соответствующие температурам T₁ и T₂. Подставляя значения

и в (6.6), получаем

(6.7)

где - давление насыщенных паров при температуре T₁; -давление насыщенных паров при температуре Т₂; р_у - среднеарифметическое значение давления насыщенных паров, т. e. .

Для удобства расчетов давление в газовом пространстве целесообразно выразить через допускаемое давление в дыхательном клапане: ; ; , где - вакуум; - избыточное давление.

 

Тогда уравнение (6.7) может быть преобразовано в виде

(6.8)

где р_а -абсолютное атмосферное давление.

При практических расчетах давление насыщенных паров нефтепродуктов при различных температурах может быть найдено из графиков р_у = f(t).

Молекулярный вес бензиновых паров определяется эмпирической зависимостью

(6.9)

где M_б - молекулярный вес бензиновых паров в кг/моль; Т_н.к - температура начала кипения бензина в ⁰C.

Исследование уравнения (5,12) позволяет получить расчетные формулы в зависимости от характера «дыхания» резервуара и выявить условия, при которых потери от испарения могут быть ликвидированы частично или полностью.