Аннотация: Иследовано преимущества и недостатки методики расчета потерь нефтепродуктов от испарений, которая используется в США, проведено сравнительный расчет по методике ЕРА, Н. Н. Константинова и нормами природных потерь нефтепродуктов.
Ключевые слова: резервуары, нефтепродукты, испарения, потери от “малых дыханий”.
Технические науки
УДК 622.691.4
Дорошенко Юлія Іванівна
кандидат технічних наук, доцент,
доцент кафедри транспорту та зберігання нафти і газу
Івано-Франківський національний технічний
університет нафти і газу
Люта Наталя Вікторівна
кандидат технічних наук, доцент,
доцент кафедри транспорту та зберігання нафти і газу
Івано-Франківський національний технічний
університет нафти і газу
Дорошенко Юлия Івановна
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа
Ивано-Франковский национальный технический
университет нефти и газа
Люта Наталия Викторовна
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа
Ивано-Франковский национальный технический
университет нефти и газа
Doroshenko Juliya
PHD, associate professor, department of
transportation and storing of oil and gas
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas
Luta Nataliya
PHD, associate professor, department of
transportation and storing of oil and gas
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas
ДОСЛІДЖЕННЯ ІНОЗЕМНОГО ДОСВІДУ РОЗРАХУНКІВ ВТРАТ НАФТОПРОДУКТІВ ВІД ВИПАРОВУВАННЯ У ПРОЦЕСІ НАЗЕМНОГО ЗБЕРІГАННЯ
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНОСТРАННОГО ОПЫТА РАСЧЕТОВ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ИСПАРЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ НАЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ
RESEARCH OF INTERNATIONAL EXPERIENCE OF CALCULATION OF THE LOSSES OF PETROLIUM PRODUCTS DUE TO EVAPORATION IN THE PROCESS OF ABOVEGROUND STORAGE
Анотація: Досліджено переваги та недоліки методики розрахунку втрат нафтопродуктів від випаровування, що використовується у США, проведено порівняльний розрахунок за методикою ЕРА, М. М. Константинова та нормами природних втрат нафтопродуктів.
Ключові слова: резервуари, нафтопродукти, випаровування, втрати від “малих дихань”.
Аннотация: Иследовано преимущества и недостатки методики расчета потерь нефтепродуктов от испарений, которая используется в США, проведено сравнительный расчет по методике ЕРА, Н. Н. Константинова и нормами природных потерь нефтепродуктов.
Ключевые слова: резервуары, нефтепродукты, испарения, потери от “малых дыханий”.
Summary: Pros and cons of the calculation method of losses of petroleum products due to evaporation that is used in the USA have been researched. A comparative calculatin of the EPA method, Konstantinov method and the norm of natural loss of petroleum products has been made.
Key words: tanks, petroleum products, evaporation, standing loss.
Загально визнаними методиками розрахунку втрат нафтопродуктів від випаровування на пострадянському просторі є методика М. М. Константинова [1, 3, с. 81-90] та норми природних втрат [2, 3, с. 81-90]. Однак це не єдині відомі у світі методики такого розрахунку. Зокрема у США для оцінювання викидів вуглеводнів із наземних резервуарів використовують методику EPA (Environmental Protection Agency) [4-7].
Найголовнішим із основних завдань організації EPA є запобігання розливів нафтопродуктів та контроль втрат нафтопродуктів від випаровування, так як пари нафтопродуктів є одними із небезпечних забруднювачів атмосферного повітря. Контроль цієї організації поширюється на всі об’єкти, які зберігають, транспортують та переробляють нафту та нафтопродукти.
Згідно рекомендацій методики ЕРА втрати нафтопродуктів від “малих дихань” можна знайти за наступною формулою[4, с. 5]
(1)
де - об’єм газового простору резервуара, ;
- насиченість парів, ;
- коефіцієнт розширення газового простору ;
- коефіцієнт вентиляції насиченої пари.
Для визначення об’єму газового простору резервуара необхідно враховувати такі геометричні характеристики резервуара: висота покрівлі резервуара, висота газового простору, висота заповнення резервуара нафтопродуктом, діаметр резервуара.
Відповідно висота газового простору обчислюється за формулою
(2)
де - висота резервуара ( задається в технічній характеристиці резервуара);
HRO - висота конуса покрівлі;
- середній рівень рідини у резервуарі.
Насиченість парів у газовому просторі визначається за формулою
(3)
де - молярна маса суміші парів вуглеводнів, ;
- тиск насичених парів при середньодобовій температурі поверхневого шару рідини, ;
- газова стала, ( );
- середньодобова температура поверхневого шару рідини, .
Середньодобову температура поверхневого шару рідини методика рекомендує визначати за наступною формулою
(4)
де - середньодобова температура навколишнього середовища;
- температура рідини, яка знаходиться нижче поверхневого шару;
- коефіцієнт поглинання сонячних променів;
- денна кількість сонячної радіації, ( Британська теплова одиниця).
Середньодобова температура навколишнього середовища визначається за формулою
(5)
де - добова максимальна температура;
- добова мінімальна температура.
Температура рідини, яка знаходиться нижче поверхневого шару нафтопродукту знаходиться за наступною формулою
(6)
Слід зазначити, що температури , вибираються із таблиць залежно від географічного положення міст США (в даному випадку при розрахунках треба співставити географічну широту наших міст - 480 та міст США, які мають таку саму географічну широту).
Тиск насичених парів за середньодобової температури поверхневого шару рідини визначаємо за формулою
, (7)
де А і В – сталі коефіцієнти, які вибираються залежно від виду нафтопродукту.
Коефіцієнт розширення газового простору при відомому географічному розташуванні резервуарного парку визначаємо за наступною формулою
(8)
У тому випадку, коли географічне положення резервуарного парку невідоме, коефіцієнт розширення газового простору .
Якщо тиск насичених парів більший 0,1 psi, то більш точна оцінка коефіцієнта розширення газового простору може бути одержана з використанням такої залежності
(9)
де - денна різниця температури нагрівання пари;
- перевищення тиску у газовому просторі над допустимим значенням протягом доби;
- атмосферний тиск;
- середньодобовий тиск парів нафтопродукту;
- різниця надлишкового та вакуумного тисків спрацювання механічного дихального клапана.
Якщо то втрат від «малих» дихань не буде.
Денна різниця температури нагрівання пари визначається за наступною формулою
(10)
Середньодобовий тиск парів нафтопродукту визначається із залежності
(11)
Різниця надлишкового та вакуумного тисків спрацювання механічного дихального клапана обчислюється за наступною формулою
(12)
де - надлишковий тиск спрацювання механічного дихального клапана;
- вакуум спрацювання механічного дихального клапана.
В розрахунках за даною методикою можна прийняти величину рівною .
Коефіцієнт вентиляції насиченої пари – це коефіцієнт, який показує частку середньодобової концентрації парів нафтопродукту від максимально можливої добової концентрації парів нафтопродукту, та розраховується за наступною формулою
(13)
Для оцінювання можливості використання методики ЕРА для проведення розрахунків втрат нафтопродуктів від випаровування для резервуарних парків України було проведено розрахунки за трьома методиками (М. М. Константинова, норми природних втрат та ЕРА) для однакових початкових даних.
Розрахунки втрат нафтопродукту від «малих» дихань проведений для резервуара номінальним об’ємом 5000 м3, що знаходиться на 480 північної широти. Розрахунок проводимо для автобензину для таких температурних умов зберігання: максимальна температура повітря 230 С, мінімальна температура повітря100 С. Рівень наливу нафтопродукту 1,5 м.
За допомогою розробленої програми, яка написана на мові програмування Visual Basic, проводимо розрахунки за трьома методиками.
У таблиці 1 наведено річні втрати нафтопродуктів від випаровування розрахованих за двома наведеними методиками і також за нормативною методикою. Відмінність нормативної методики від інших двох полягає в тому, що вона дозволяє проводити розрахунки втрат нафтопродуктів від випаровування не помісячно, а в весняно-літній та осінньо-зимовий періоди.
Таблиця 1 - Річні втрати нафтопродуктів від випаровування розрахованих за двома наведеними методиками і нормативною методикою
|
Показник |
Назва методики |
||
|
Методика Константинова |
Методика ЕРА |
Нормативна методика |
|
|
Річні втрати нафтопродуктів, кг |
4870,89 |
5219,06 |
1560,12 |
Аналізуючи отримані результати, можна зробити висновок, що результати суттєво відрізняються і найбільше відхилення спостерігається за нормативною методикою. Це пояснюється тим, що в ній не враховані кліматичні особливості, стан поверхні резервуарів, рівень заповнення резервуара нафтопродуктом. Методики М. М. Константинова та ЕРА, які враховують великий обсяг факторів впливу, можуть застосовуватись для практичних розрахунків, а також при обґрунтуванні вибору засобу захисту від випаровувань при наземному зберіганні на складах нафти і нафтопродуктів.
Методика ЕРА дає завищені результати, оскільки основне її призначення полягає у визначенні забруднення навколишнього середовища внаслідок випаровування. Розрахунок за даною методикою проводиться для найгірших умов протягом року.
Складність розрахунку за методикою ЕРА полягає у тому, що вона розроблена для одиниць вимірювання, які поширені на території Сполучених Штатів Америки, та містить комплекс емпіричних коефіцієнтів, визначених для обмежених умов (кліматичні умови США, властивості нафтопродуктів, що відповідають стандартам країни і т.п.), визначає втрати нафтопродуктів від випаровувань при середньому рівні заповнення резервуара та у добу найвищих температурних показників. Проте досвід європейських країн свідчить про можливість використання її не тільки на Американському континенті.
Вивчення та адаптація методики ЕРА дасть можливість гармонізувати нормативну базу України у галузі зберігання нафтопродуктів та захисту навколишнього середовища від їх випаровування із європейською. Напрямком подальших досліджень є вивчення аналогічних методик, які діють у країнах Європейського Союзу.
Література
