Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Проектирование и эксплуатация нефтегазохранилищ и автозаправочных станций»
на тему: «Расчет потерь нефтепродукта на примере РВС-10000»
Уфа 2022
На объектах транспорта, хранения нефти и нефтепродуктов, в процессе технологических операций, возникает необходимость в применении резервуарных парков, являющиеся технологическим объектом нефтеперекачивающих станций.
Если на головных перекачивающих станциях резервуарные парки предназначаются для создания определенного резерва нефти и нефтепродуктов, то на промежуточных станциях они предназначаются для компенсации неравномерности подачи двух соседних перекачивающих станций.
При кратковременных плановых или аварийных остановках одной из промежуточных станций транспортируемая жидкость поступает в резервуарный парк этой станции, а следующая станция продолжает работать за счет нефти и нефтепродукта, имеющегося в ее резервуарном парке.
Транспортировка нефти на нефтеперерабатывающие заводы и полученных продуктов к потребителю связана со значительными их потерями. Потери от смешения и утечек при трубопроводном транспорте, из резервуаров, от неполного слива железно- дорожных и автомобильных цистерн, обводнения, зачистки, а также вследствие аварий, разливов, разбрызгивания и испарения наносят огромный ущерб экономике страны, приводят к затратам общественного труда и снижению эффективности про- изводства. Кроме того, потери нефти и нефтепродуктов при авариях, разливах и утечках загрязняют почву, грунтовые воды и водоёмы. Многократные перевалки нефтепродуктов и хранение нефти и нефтепродуктов в резервуарах ведут к потерям от испарения. В атмосферу уходят миллионы тонн углеводородов. Испаряются главным образом лёгкие фракции. При этом уменьшается сырьё для нефтехимического синтеза, ухудшается качество нефтепродукта.
Углеводороды загрязняют атмосферу, пагубно действуют на здоровье обслуживающего персонала и жителей, особенно детей, близлежащих жилых массивов.
Потери нефтепродуктов на нефтебазах приводят к большому материальному и экологическому ущербу. Поэтому их сокращение важнейшая задача работников нефтебаз и АЗС. Чтобы решать еe успешно, необходимо точно знать возможные источники и причины возникновения потерь.
1. Резервуары нефтебаз и перекачивающих станций
1.1 Общие сведения
На нефтебазах и перекачивающих станциях применяют стальные и железобетонные резервуары различных конструкций. Резервуары должны отвечать ряду требований. Они должны быть герметичными для хранящихся нефтепродуктов и их паров, простой формы, долговечными, дешевыми. Эти требования в зависимости от назначения нефтебазы и физико-химических свойств, и условий перекачки нефтепродуктов удовлетворяются в различной степени и разными способами.
Резервуары сооружают наземными, полуподземными и подземными. Наземным называется резервуар, у которого днище находится на уровне или выше планировочной отметки прилегающей территории (в пределах 3м от стенки резервуара) или заглублено менее чем на половину высоты резервуара. Полуподземным называется резервуар, днище которого заглублено не менее чем на половину его высоты, а наивысший уровень нефтепродукта находится не выше 2 м над поверхностью прилегающей территории. Подземным называется резервуар, в котором наивысший уровень нефтепродукта находится не менее, чем на 0,2 м ниже наинизшей планировочной отметки прилегающей территории.
Форма резервуаров может быть самой разнообразной. Сооружаются резервуары прямоугольные, цилиндрические, конические, сферические, каплевидные и т.д. Выбор формы резервуара зависит от его назначения, свойств хранимого нефтепродукта и требований, предъявляемых к условиям хранения.
Объем отдельных резервуаров колеблется в широких пределах и определяется технико-экономическими соображениями. В настоящее время эксплуатируются резервуары объемом более 100000 м3.
Вокруг наземных и полуподземных резервуаров для предупреждения разлива нефтепродуктов при авариях или пожаре сооружается с учетом рельефа местности сплошной земляной вал дли сплошная стена из несгораемого материала высотой не менее 1м. Эти сооружения называются обвалованием. Объем пространства внутриобвалования (свободный от резервуаров) должен быть не менее половины объема группы резервуаров, расположенных внутри обвалования, но не более объема одного резервуара. Зеркало разлившегося нефтепродукта должно быть на 0,2 м ниже верх- него края обвалования. Из этих условий определяются высота и линейные размеры обвалования. Наземные и полуподземные резервуары для однородных нефтепродуктов можно размещать группой в одном обваловании. Объем группы в одном обваловании не должен превышать 20000 м3. Объем группы подземных резервуаров не ограничивается, однако поверхность зеркала нефтепродукта в каждом резервуаре не должна превышать 7000 м, а общая площадь зеркала группы подземных резервуаров не должна превышать 14000 м2.
Расстояние между стенками наземных цилиндрических резервуаров вертикальных и горизонтальных в пределах одной группы принимается для резервуаров с плавающими крышами -- 0,5 диаметра, но не более 20 м; для резервуаров с понтонами - 0,65 диаметра, но не более 30 м; для резервуаров со стационарными крышами -- 0,75 диаметра, но не более 30 м при хранении легковоспламеняющихся жидкостей и 0,5 диаметра, но не более 20 м при хранении горючих жидкостей.
Резервуары объемом до 200 м3 включительно для нефти и нефтепродуктов допускается располагать на одном фундаменте в блоках общим объемом до 4000 м3, при этом расстояние между стенками резервуаров в блоке не нормируется, а расстояние между ближайшими резервуарами соседних блоков объемом 4000 м3 следует принимать 15 м. Резервуары, расположенные в блоке, должны быть ограждены сплошным земляным валом или стенкой высотой 0,8 м, как при вертикальных резервуарах.
Между резервуарами разных конструкций и размеров следует принимать наибольшее расстояние из указанных выше.
Расстояние между стенками подземных резервуаров одной группы должно быть не менее 1 м. Расстояние между стенками ближайших резервуаров, расположенных в соседних группах, -- не менее 40м и для подземных -- 15 м.
По границам резервуарных парков и между отдельными группами резервуаров оставляют пожарные проезды шириной не менее 3,5м.
1.2 Оборудование резервуаров
На резервуарах устанавливаются:
– оборудование, обеспечивающее надежную работу резервуаров и снижение потерь нефтепродукта;
– оборудование для обслуживания и ремонта резервуаров;
– противопожарное оборудование;
– приборы контроля и сигнализации.
К группе оборудования для обеспечения надежной работы резервуаров и снижения потерь нефтепродукта относятся:
– дыхательная арматура;
– приемо-раздаточные патрубки с хлопушкой;
– средства защиты от внутренней коррозии;
– оборудование для подогрева высоковязких нефтепродуктов.
Для обслуживания и ремонта резервуаров используется следующее оборудование:
– люки-лазы;
– люки замерные;
– люки световые;
– лестница.
Резервуары являются объектом повышенной пожарной опасности, поэтому они в обязательном порядке оснащаются противопожарным оборудованием:
– огневыми предохранителями;
– средствами пожаротушения и охлаждения.
Для сигнализации и контроля за работой резервуаров применяются:
– местные и дистанционные измерители уровня нефтепродукта;
– сигнализаторы максимального оперативного и аварийного уровней нефтепродукта;
– дистанционные измерители средней температуры нефтепродукта в резервуаре;
– местные и дистанционные измерители температуры жидкости в районе приемо-раздаточных патрубков (при оснащении резервуаров средствами подогрева);
– сниженный пробоотборник и др.
Схема расположения оборудования на вертикальных резервуарах для маловязких нефтепродуктов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема расположения оборудования на вертикальных резервуарах для маловязких нефтепродуктов: 1 - световой люк; 2 - вентиляционный патрубок; 3 - дыхательный клапан; 4 - огневой предохранитель; 5 - замерный люк; 6 - прибор для замера уровня; 7 - люк - лаз; 8 - сифонный кран; 9 - хлопушка; 10 - приемо-раздаточ- ный патрубок; 11 - перепускное устройство; 12 - управление хлопушкой; 13 - край- нее положение приемо - раздаточных патрубков по отношению к оси лестницы; 14 - предохранительный клапан
2. Классификация потерь нефти от испарения при хранении в РВС
Потери нефти и нефтепродуктов наносят большой вред всему народному хозяйству, поэтому борьба с потерями -- чрезвычайно важная и актуальная задача. Для борьбы с потерями необходимо знать причины, вызывающие потери нефти и нефтепродуктов.
Потери происходят от утечек, испарения, смешения различных сортов нефтепродуктов и нефтей.
По данным исследований в системе транспорта и хранения примерно 75% потерь нефти и нефтепродуктов происходит от испарения.
Потери от испарения. В резервуаре, имеющем некоторое количество продукта, газовое пространство заполнено паровоздушной смесью.
Всякое выталкивание паровоздушной смеси из газового пространства резерву- ара в атмосферу сопровождается потерями нефтепродукта, испарившегося в газовое пространство - это и есть потери от испарения. Они происходят по следующим при- чинам:
1) от вентиляции газового пространства. Если в крыше резервуара имеются в двух местах отверстия, расположенные на расстоянии Н по вертикали, то более тяжелые бензиновые пары будут выходить через нижнее отверстие, а соответствующее количество атмосферного воздуха входить в газовое пространство резервуара через верхнее отверстие; установится естественная циркуляция воздуха и бензиновых па- ров в резервуаре, образуется так называемый газовый сифон.
Потери от вентиляции могут происходить через открытые люки резервуаров, цистерн путем простого выдувания бензиновых паров ветром, вследствие чего их необходимо тщательно герметизировать.
2) потери от «больших дыханий» -- от вытеснения паров нефтепродуктов из газового пространства емкостей закачиваемым нефтепродуктом. Нефтепродукт, по- ступая в герметизированный резервуар, сжимает паровоздушную смесь до давления, на которое установлена арматура. Как только давление станет равным расчетному давлению дыхательного клапана, из резервуара будут выходить пары нефтепродукта, начнется «большое дыхание» («выдох»). Чем больше давление, на которое отрегулирован дыхательный клапан, тем позднее начнется «большое дыхание».
При откачке нефтепродукта из резервуара происходит обратное явление: как только вакуум в резервуаре станет равен вакууму, на который установлен дыхательный клапан, в газовое пространство начнет входить атмосферный воздух -- произойдет «вдох» резервуара.
3) Потери от «обратного выдоха». Вошедший в резервуар воздух начнет насыщаться парами нефтепродукта; количество газов в резервуаре будет увеличиваться; вследствие этого по окончании «вдоха», спустя некоторое время из резервуара может произойти «обратный выдох» -- выход насыщающейся газовой смеси.
4) Потери от насыщения газового пространства. Если в пустой резервуар, содержащий только воздух, залить небольшое количество нефтепродукта, последний начнет испаряться и насыщать газовое пространство. Паровоздущная смесь будет увеличиваться в объеме, и часть ее может уйти из резервуара -- произойдут потери от насыщения.
5) Потери от «малых дыханий» происходят в результате следующих причин: а) из-за повышения температуры газового пространства в дневное время.
В дневное время газовое пространство резервуара и поверхность нефтепродукта нагреваются за счет солнечной радиации. Паровоздушная смесь стремится расшириться, с поверхности нефтепродукта испаряются наиболее легкие фракции, концентрация па- ров нефтепродукта в газовом пространстве повышается, давление растет. Когда избыточное 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 па- ров 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. При этом разность давлений в газовом 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».