Оценка потерь нефти при хранении ее в резервуарах

Ориентировочные подсчеты показывают, что годовые потери нефти при перекачке от скважины до установки нефтеперерабатывающего завода и нефтепродуктов при доставке от завода до потребителя включительно составляют около 9% от годовой добычи нефти. При этом в результате испарения из нефти уходят главным образом наиболее легкие компоненты, являющиеся основным и ценнейшим сырьем для нефтехимических производств.

Потери легких фракций бензина приводят к ухудшению товарных качеств, понижению октанового числа, повышению температуры кипения, а иногда и к переводу нефтепродукта в более низкие сорта.

Процесс испарения происходит при любой температуре вследствие теплового движения молекул нефтепродукта. С возрастанием температуры, т.е. с ростом интенсивности теплового движения, скорость испарения увеличивается. В герметичном резервуаре испарение происходит до тех пор, пока, газовое пространство резервуара не будет заполнено насыщенными парами. Для насыщения замкнутого газового пространства резервуара парами нефтепродукта при различных температурах необходимо тем большее количество паров, чем выше температура поверхностного слоя нефтепродукта. Степень испаряемости нефтепродуктов определяется давлением насыщенных паров

Давлением насыщенных паров жидкости (р_y) называют парциальное давление паров над ее поверхностью, при котором пары находятся в равновесии с жидкостью. Парциальное давление паров равно той части общего давления газовой смеси, которая обусловлена присутствием этого компонента. Кроме того, оно также равно тому давлению газа, которым обладал бы, занимая один весь объем смеси. Давление насыщенных паров жидкости p_y зависит от температуры, и при достижении температуры кипения оно становится равным внешнему давлению. Таким образом, жидкость испаряется тогда, когда парциальное давление ее паров в окружающей атмосфере меньше давления насыщенных паров.

Для данного нефтепродукта p_y зависит только от температуры его поверхности Т

Потери от испарения являются результатом следующих причин:

Потери при опорожнении и заполнении резервуаров, т. е. потери от 'больших дыханий'.

При выкачке нефтепродуктов из емкости в освобождающийся объем газового пространства всасывается атмосферный воздух. При этом начинается испарение нефтепродукта. В момент окончания выкачки парциальное давление паров в газовом пространстве обычно бывает значительно меньше давления насыщенных паров при данной температуре. При последующем заполнении резервуара находящаяся в газовом пространстве паровоздушная смесь вытесняется из емкости. По удельному весу потери от 'больших дыханий' составляют более 2/3 суммарных потерь от испарения.

Таким образом, из самого определения потери от 'больших дыханий' зависят от частоты закачки-выкачки резервуаров, т.е. от коэффициента оборачиваемости k.

Потери от 'малых дыханий' происходит по двум причинам:

1) от суточного колебания температуры, а следовательно, от парциального давления паров, вследствие чего изменяется и абсолютное давление в газовом пространстве резервуара. При достижении давления, превышающего необходимую величину для подъема клапана, приподнимается тарелка клапана и часть паровоздушной смеси выходит в атмосферу (получается как бы 'выдох'). В ночное время суток газовое пространство и поверхность нефтепродукта охлаждаются, газ сжимается и происходит частичная кондесация паров нефтепродукта, давление в газовом пространстве падает, и как только вакуум в резервуаре достигнет величины, равной расчетной, откроется вакуумный клапан и из атмосферы в резервуар начнет поступать чистый воздух (получается как бы 'вдох');

2) от расширения паровоздушной смеси при понижении атмосферного давления, вследствие чего часть газа выйдет из резервуара (при условии, что разность давлений в резервуаре и атмосферного больше расчетного давления клапана).

Потери от вентиляции газового пространства резервуаров происходят при наличии двух отверстий на крыше, расположенных на расстояний h по вертикали. Вследствие того, что плотность паровоздушной смеси больше плотности воздуха, в резервуаре образуется газовый сифон, при котором паровоздушная смесь начинает вытекать через нижнее отверстие, а свежий воздух поступать через верхнее отверстие.

Таким образом, будет происходить непрерывная циркуляция в газовом пространстве резервуара под газовым давлением.

 

p = h∙g(ρ_см - ρ_в),

 

где ρ_см - плотность паровоздушной смеси в резервуаре

ρ_в - плотность воздуха.

Потери от насыщения газового пространства резервуара парами нефтепродуктов могут происходить при начальном заполнении резервуара нефтепродуктом, когда газовое пространство резервуара кроме воздуха начинает насыщаться еще и парами нефтепродукта. Эти потери могут быть и в случае смены продукта в резервуаре, когда в него закачивается нефтепродукт с более высоким давлением насыщения паров. В этом случае происходит дополнительное насыщение газового пространства резервуара.

Потери от обратного выхода возможны при частичной выкачке нефтепродуктов из емкости, когда ее газовое пространство оказывается ненасыщенным парами. Поэтому после окончания выкачки происходит дополнительное насыщение газового пространства вследствие испарения некоторого количества нефтепродукта. Если емкость оборудована дыхательным клапаном, то давление в газовом пространстве при этом повышается до давления, на которое этот клапан отрегулирован. Затем дыхательный клапан открывается и в атмосферу вытесняется некоторый объем паровоздушной смеси, соответствующий объему паров, которые образуются в процессе дополнительного насыщения газового пространства (обратный выход). Аналогичное явление происходит после частичного заполнения очищенной и проветренной емкости, если в конце заполнения газовое пространство еще не вполне насыщено парами (дополнительный выдох). Однако в этом случае дыхательный клапан после окончания наполнения емкости не закрывается, и сразу начинается 'дополнительный выдох'