Материал: 2254

Пропан-бутановую смесь хранят в жидком состоянии в баллонах под давлением 1,6 МПа. При снижении давления жидкая смесь переходит в газообразное состояние. Газ поступает в камеру сгорания, например, двигателя внутреннего сгорания и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Смесь воспламеняется от искры, сгорает с повышением температуры и давления, совершая работу.

Потери жидкого топлива неизбежны при так называемых «дыханиях» резервуаров [23]. Различают малые «дыхания», наблюдаемые из-за разности температур дня и ночи, и большие «дыхания», например при наполнении резервуаров нефтепродуктами.

В резервуаре, имеющем некоторое количество продукта, газовое пространство заполнено паровоздушной смесью. Количество нефтепродукта (массовое) в этой паровоздушной смеси равно [1]:

где н – плотность паров нефтепродукта (0,3 – 0,7 кг/м3); V – объём газового пространства, м3.

Всякое выталкивание паровоздушной смеси из газового пространства резервуара в атмосферу сопровождается потерями нефтепродукта. Они происходят по следующим причинам:

1. Потери от вентиляции газового пространства. Если в крыше ре-

зервуара имеются в двух местах отверстия, расположенные на некотором расстоянии Н по вертикали, то более тяжелые бензиновые пары будут выходить через нижнее отверстие, а атмосферный воздух будет входить через верхнее отверстие. Установится естественная циркуляция воздуха и бензиновых паров в резервуаре, образуются так называемыегазовые сифоны.

Объёмная потеря газа в единицу времени (м3/с) в результате работы газового сифона определится уравнением

~131~

5. Потери от малых «дыханий» происходят в результате:

5.1.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 открытия дыхательного клапана, он откроется 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».

5.2.Снижения атмосферного давления. При этом разность давлений

вгазовом пространстве резервуара и атмосферного может превысить перепад давлений, на который установлен дыхательный клапан, он откроется и произойдет «выдох» (барометрические малые «дыхания»). При повышении атмосферного давления может произойти «вдох».

Потери топлива при «малых дыханиях» зависят от объёма залитого

топлива Vт, изменения температуры ∆t и коэффициента объемного расширения при изменении температуры на 1 °С. При повышении температуры объём нефтепродукта увеличивается и определяется по формуле

В результате увеличения объёма топлива на величину V пары топлива, находящиеся в резервуаре, вытесняются в атмосферу, способствуя потерям нефтепродукта. В табл. 16.2 приведены значения коэффициента объёмного расширения при изменении температуры на 1 °С нефтепродуктов в зависимости от плотности при 20 °С.

Таблица 16.2

Зависимость коэффициента объемного расширения от плотности

~133~

Снижение потерь от малых дыханий достигается уменьшением колебания температуры газового пространства. Средняя температура парового пространства в резервуаре выше температуры наружного воздуха на 2

– 8 °С для вертикальных и на 1– 10 °С для горизонтальных резервуаров. Потери топлива от «больших дыханий» (при заполнении резервуара топливом) с 1 м3 вытесняемой паровоздушной смеси могут составить летом до 0,7 кг, зимой – 0,4 кг.

Уменьшить потери от испарения при больших «дыханиях» резер-

вуара можно проведением следующих мероприятий:

1.Уменьшением различных перекачек нефти внутри нефтебазы.

2.Заполнением резервуара снизу под уровень находящегося в резервуаре продукта, что снижает на 30 – 50% потери по сравнению с наливом открытой струёй сверху.

3.Установкой на крыше резервуаров возвращающих адсорберов, в которые улавливается паровоздушная смесь.

4.Установкой газовых труб, с помощью которых соединяют между собой резервуары, предназначенные для хранения одного сорта нефтепродуктов (при заполнении одного резервуара паровоздушная смесь будет вытесняться в другой, а не теряться в атмосфере).

5.Запрещением проветривать резервуар перед заполнением.

В качестве примера рассмотрим расчет потерь бензина при различных способах налива цистерны АЦ – 8,5–255Б [24]. Эксплуатационный закачиваемый объём цистерны VЗАК составляет 8,5 м3 при диаметре

D = 1,22 м.

Давление насыщенных паров бензина Pн = 32 857 Па (33 кПа), температура бензина 295 К, температура начала кипения 319 К, расход топлива при наливе Q = 40 м3/ч. Налив ведется при атмосферном давлении, равном давлению в газовом пространстве цистерны Ро = Рг = 10 1320 Па.

Решение. Продолжительность налива цистерны равна VЗАК / Q :

Легкие фракции бензина из жидкого состояния переходят в газообразное, повышая его потери при хранении, сливе, наливе. При 25 °С в объёме, равном 1 м3, может находиться до 0,7 кг испарившегося бензина.

Для определения плотности паров бензина у воспользуемся фор-

мулой Клапейрона – Менделеева (уравнение состояния газа)

~134~

где Р – абсолютное давление, Н/м2; Т– абсолютная температура, К; V – объём, м3; m – масса газа, кг; R – газовая постоянная, Дж/ (кг · К).

где – молекулярная масса легких фракций бензина (72 кг/кмоль); 8314 Дж/(кмоль К) – универсальная газовая постоянная.

К легким фракциям бензина можно отнести пентан (С5Н12) с молекулярной массой 72 кг/кмоль и температурой начала кипения 36 °С.

2. Плотность полностью испарившегося бензина, находящегося в воздухе, при температуре налива определим по формуле

При молекулярной массе бензина 120 кг/кмоль плотность его газовой фазы составит 5 кг/м3.

3. Потери нефтепродукта (бензина) при заполнении транспортной ёмкости определим по формуле

Величина коэффициента потерь топлива kТ , при заполнении цистерны сверху открытой струёй, зависит от времени заполнения, способа налива и определится выражением

Плотность испарившегося топлива будет равна 6,3 / 8,5 = 0,74 кг/м3. При наливе бензина сверху или снизу закрытой струёй

~135~