Потери нефти и нефтепродуктов при эксплуатации резервуарных парков
Важной задачей при эксплуатации резервуарных парков является сохранение качества и количества продукта. Это требует обеспечения максимальной герметизации всех процессов слива, налива и хранения. Основная доля потерь от испарения на протяжении всего пути движения нефти от промысла до нефтеперерабатывающих заводов, на самих заводах и нефтепродуктов от заводов до потребителей приходится на резервуары (по отраслям нефтяной промышленности количественные безвозвратные потери распределяются следующим образом: потери на нефтепромыслах – 4,0%; на нефтеперерабатывающих заводах – 3,5%; при транспорте и хранении нефти и нефтепродуктов на нефтебазах и нефтепродуктопроводах – 2,0%. Всего 9,5%).
Все потери нефти и нефтепродуктов классифицируются на следующие виды: количественные потери; качественно-количественные потери, при которых происходит количественная потеря с одновременными ухудшениями качества нефтепродукта, – потери от испарения; качественные потери, когда ухудшается качество нефтепродукта при неизменном количестве, – потери при недопустимом смешении.
Кроме того, следует выделить еще две группы потерь углеводородного сырья, характеризующие естественную убыль и безвозвратные потери при авариях.
Согласно «Нормам естественной убыли...» под естественной убылью понимаются потери, являющиеся следствием несовершенства существующих в данное время средств и технологии приема, хранения, отпуска и транспорта продуктов. При этом допускается лишь уменьшение количества при сохранении качества в пределах заданных требований. Естественная убыль может быть также обусловлена изменением физико-химических свойств нефтепродукта или воздействием метеорологических факторов.
Потери, вызванные нарушениями требований стандартов, технических условий, правил технической эксплуатации, хранения относят к аварийным или сверхнормативным потерям. К аварийным потерям относят также потери, вызванные природными: стихийными бедствиями или действием посторонних сил.
Нефтепродукты в зависимости от физико-химических свойств, обуславливающих их естественную убыль, распределены по восьми группам (табл. 4.13). Календарный год делится на два периода: осенне-зимний (с 1 октября по 31 марта включительно) и весенне-летний (с 1 апреля по 30 сентября включительно).
Таблица 4.13
Потери нефтепродуктов и нефти
| Источники потерь | Потери, % |
| В резервуарах в том числе: от «больших дыханий» от выдуваний от газового сифона при зачистке в насосных станциях с канализационными стоками В линейной части в том числе: от утечек от аварий при наливе железнодорожных цистерн | 64,8 54,0 4,6 0,9 5,3 2,3 7,5 23,5 22,3 1,2 1,84 |
Сокращение нормативных и сверхнормативных потерь нефти все еще остается одной из «вечных» проблем в области транспорта и хранения. За последние годы проделана значительная работа в этом направлении, но величина потерь все еще велика. Специалисты отмечают, что она может составлять 1,5% от добываемой нефти. Эта цифра не вызывает особого удивления на современном уровне развитии технологии транспорта, хотя тридцать лет назад она также не превышала 2%. Нефть и нефтепродукты проходят сложный путь транспортировки, перевалки, хранения и распределения. Ориентировочно можно считать, что до непосредственного использования нефтепродукты подвергаются более чем 20 перевалкам, при этом 75% потерь происходит от испарения и только 25% от аварий и утечек.
В системе Госкомнефтепродукта в начале 70-х годов основная доля потерь приходилась на резервуарные парки (до 70%), причем около 65% от испарения при «малых» и «больших» дыханиях.
Потери нефтепродуктов только при наливе железнодорожных цистерн почти в 6 раз превышают потери из резервуара.
Потери от испарения при наливе нефтей и нефтепродуктов в цистерны в Великобритании оцениваются в размере 0,4¸0,6% и достигают 120000 т. год. Имеющиеся установки регенерации паров путем охлаждения, конденсации или адсорбции малоэффективны. Ведется разработка новых, более совершенных методов с использованием фильтрования через углеродную насадку. Американские аналогичные установки уже позволяют регенерировать до 95%, но эффективны только при высокой оборачиваемости резервуаров и концентрации углеводородов в паровоздушной смеси более 35%.
Проведение различных мероприятий по снижению потерь дает положительный эффект. Но даже по официальным данным видно, что потери еще очень велики. Так, из отчета Сургутского РНПУ естественная убыль нефти только за один месяц составила 3370 тонн.
В результате измерений было установлено, что газовый фактор нефти после прохождения резервуаров уменьшается в 2,5¸3 раза по сравнению со значением, которое имела нефть на входе в резервуары. Интересно отметить наличие легких углеводородов в составе нефтяного газа табл. 4.14.
Таблица 4.14
Состав нефтяного газа
| Углеводороды | Объемная доля по массе, % |
| СН4. | 19,28 |
| С2Н6 | 8,26 |
| С3Н8 | 32,37 |
| i-С4Н10 | 10,00 |
| n-С4Н10 | 18,70 |
| i-С5Н12 | 5,25 |
| n-С5Н12 | 6,14 |
Особое значение аналогичные исследования могут иметь для совершенствования аварийно-восстановительных работ с точки зрения взрывопожаробезопасности их проведения, уменьшения потенциального стока нефти при нарушении герметичности нефтепровода.
Наибольшие потери нефти от испарения отмечаются в резервуарах со стационарной крышей. Величина их обычно составляет около 0,14% хранимого объема, но в ряде случаев может увеличиваться в 1,5 раза. По данным СибНИИНП в 1м3 товарных нефтей Западной Сибири содержится от 0,15 до 0,76 м3 растворенного и окклюдированного газа. При движении нефти по трубопроводам такой газ переходит в газовую фазу, образуя пробки, а попадая в резервуар, теряется в атмосферу через дыхательную арматуру.
Одним из существующих средств сокращения потерь является окраска наружной поверхности резервуаров светоотражающими красками, табл. 4.15. В случае, если температура нефти в резервуарах выше среднесуточной температуры окружающего воздуха то снижение потерь нефти от испарения от окраски резервуара светоотражающими красками практически отсутствует. Наибольшей эффективностью в сокращении потерь нефти от испарения при окраске обладает белая краска. Кроме того, сохранность белой краски на резервуарах (нитрокраски, эмали) достигает 3¸4 года, а алюминиевой – 1,5¸2 г.
Таблица 4.15
Зависимость потерь нефти от испарения в вертикальных стальных резервуарах от вида окраски их поверхности
| Вид краски | Потери из резервуара в долях единицы | Сокращение потерь от вида окраски, % |
| 1. Черная или красная (новый неокрашенный резервуар) | 1,00 | |
| 2. Белая краска (МЛ - 12 ПХБ - 1) | 0,46 | |
| 3. Алюминиевая старая обветренная после 2¸3 лет эксплуатации | 0,82 | |
| 4. Алюминиевая после 0,5¸1 года эксплуатации | 0,63 | |
| 5. Алюминиевая свежая со сроком эксплуатации до 0,5 года | 0,56 |
Диски – отражатели
Диски-отражатели могут применяться в металлических наземных и заглубленных резервуарах. Механизм сокращения потерь состоит в том, что диск-отражатель, подвешенный под монтажным патрубком дыхательного клапана, не дает струе входящего в резервуар воздуха свободно распространяться вглубь газового пространства, изменяет ее направление с вертикального на почти горизонтальное. Поэтому перемешивание паровоздушной смеси в основном происходит в слоях, примыкающих к кровле резервуара. Наиболее насыщенные слои газового пространства, расположенные у поверхности продукта, почти не участвуют в процессе конвективного перемешивания. Таким образом, диск-отражатель уменьшает концентрацию паров и потери от испарения.
По данным исследований ВНИИСПТнефть и УНИ среднегодовая эффективность дисков-отражателей для сокращения потерь составляет до 25% от потерь при «больших дыханиях» резервуаров.
Понтоны и плавающие крыши
В России выпускаются и применяются два типа понтонов:
· типовые металлические по типовому проекту серии 704 - 1 института ЦНИИПСК для резервуаров емкостью от 200 до 20000 м3;
· синтетические типа ПСМ конструкции ВНИИСПТнефть для бензиновых резервуаров плотностью от 100 до 5000 м3.
Применение указанных понтонов с петлеобразным затвором обеспечивает снижение потерь от испарения в среднем на 66% по сравнению с резервуарами без понтонов. В резервуарах, оборудованных плавающими крышами, потери от испарения снижаются на 85%.