Потери нефти при хранении

Испарение – одно из негативных качеств нефти и продуктов из нее. Во избежание потерь объема ценного ресурса при устройстве нефтебазы уделяют самое пристальное внимание резервуарам для нефти. Почему? Потому что на них приходится самый большой объем потерь испаряемого материала на всем пути его следования.

Виды потерь

Кроме естественного испарения, существуют и другие виды потерь нефтепродуктов. В зависимости от природы происхождения (причин потерь) их делят на 2 вида.

1. Эксплуатационные. Связаны с человеческим фактором (небрежность, ошибки персонала, занятого наливом и откачкой) или техническим несовершенством применяемой системы трубопровода. Пример: способ налива бензина для АЗС под уровнем или открытый (во втором случае процент потери будет значительно выше).
2. Аварийные потери нефтепродуктов возникают вследствие стихийных бедствий, износа резервуарного парка (уменьшения прочности резервуаров), нарушения правил эксплуатации тары для хранения и транспортировки, повреждений трубопровода, цистерн, подключенного оборудования или применяемого транспорта. Условия предупреждения:
   • строгое соблюдение правил выполнения работы по забору на хранение, отливам, перекачке нефтепродукта на нефтебазах, АЗС, перерабатывающих заводах, промыслах;
   • своевременная проверка состояния резервуаров и других объектов системы;
   • регулярная подготовка нефтебаз (АЗС) к весеннему паводку и другим сезонным явлениям;
   • ремонт (плановый, внеплановый) применяемого оборудования и систем трубопровода;
   • следование правилам и техническим инструкциям пользования резервуаров для нефтепродуктов, транспорта для перевозки нефти, трубопроводов.

Классификация эксплуатационных потерь

Эксплуатационные потери нефтепродукта, в свою очередь, делятся на 3 подкласса – количественные/качественные/качественно-количественные. Первые составляют негативные последствия разлива либо утечки.

1. Разлив – частое негативное следствие переполнения тары для хранения нефти, обычно происходит при отпуске. Причиной разлива может стать как нарушение правил заполнения цистерн, так и выход из строя устройств для налива и слива, контрольных приборов фиксации заполняемого объема.
2. Утечка – потеря нефтепродуктов при разгерметизации резервуара, корпуса насосной техники, секций трубопровода и т. д.

Качественные возникают в результате смешивания сортов ресурса в одном резервуаре. Сюда же относится обводнение, окисление и загрязнение примесями (образуются в виде отложений после испарения на стенках сосудов или труб). Причины качественных потерь – нарушение регламента зачистки резервуаров при переходе на другой тип ресурса, частая смена сортов пропускаемой через парк продукции, отсутствие программы качественной подготовки трубопровода для перекачки разных типов материала. Если говорить коротко, то наиболее частая причина качественных потерь нефтепродуктов при хранении – нарушение условий последовательной транспортировки среды при эксплуатации трубопровода.

Еще один фактор – контакт с кислородом, окислителями. Здесь же повышение температуры ресурса. Возникает вследствие нарушений технологии перекачки или транспортировки. Приводит к окислительной реакции активной части материала (так образуются осадки, смолы, другие отложения).

Качественно-количественные потери нефтепродуктов и нефти при хранении – это фактическое снижение объема ресурса в резервуаре при одновременном ухудшении его качественных показателей. Причиной такого результата часто является испарение под влиянием света, температуры, реакций с кислородом.

Скорость испарения для разных продуктов может отличаться (формируя одну из важных характеристик – испаряемость продукта). Чем она выше, тем большими будут качественно-количественные потери (тем ниже итоговое качество поставляемого на АЗС или нефтебазу материала).

Испарение

Испаряемость легких фракций углеводородов (или сокращенно ЛФУ) во время их хранения является одной из важных характеристик, задающих условия перекачки, залива, слива, хранения и транспортировки. ЛФУ являются главной причиной загрязнения окружения в результате потерь нефтепродуктов от испарения. Согласно данным статистов, в год на одних только АЗС из-за высокой испаряемости ЛФУ теряется более 100 000 тонн бензина.

Собственно, испарение обусловлено специфическими процессами – так называемыми дыханиями резервуара, которые делятся на 2 вида (большое и малое).

• «Малое дыхание» резервуара – процесс, вызываемый перепадами температуры корпуса – внешней и внутренней. Более всего ему подвержены наземные резервуары. При повышении температуры окружения нагреваются стенки сосуда – тепло передается внутрь и происходит активное испарение летучих составов. Чем выше летучесть, тем быстрее испаряется среда. При этом давление смеси внутри емкости повышается, что запускает регулирующий (дыхательный) клапан. Тот стравливает лишнее давление наружу. Со снижением температуры в темное время суток начинается обратный процесс – температура нефтебазы снаружи падает, внутри емкости формируется недостаток давления (образуется вакуум) и открывается впускной клапан (уже для нагнетания давления).
• «Большое дыхание» – процесс вытеснения воздуха из резервуара и его попадания в емкость. На «вдохе» пространство резервуара заполняется воздухом из окружения по мере откачки нефтепродукта на АЗС или нефтебазе. На «выдохе» происходит обратная реакция – ресурс заливается в сосуд, постепенно вытесняя паровоздушную смесь в окружающую среду. Объем вытесненного газа при этом примерно равен объему поступающей субстанции. Качественные и количественные потери нефти и нефтепродуктов, формируемые данным процессом, зависят от климатических условий эксплуатации резервуара и частоты проводимых циклов залива-откачки.

Уменьшение потерь нефтепродуктов из-за «дыхания» резервуара

Самый эффективный способ снижения потерь нефтепродукта – использование конструкций подземного размещения (подземных резервуаров). По сравнению с наземным оборудованием, они в гораздо меньшей степени подвергаются воздействию температур, что обеспечивает сокращение теряемого объема («малое дыхание») в 8–10 раз.

Для снижения влияния фактора перепада температур в наземном сосуде следует применять изоляционные покрытия – алюминиевую покраску со слоем эмали. Эффективность теплоизоляции емкости увеличивается на 30–60% при одновременном покрытии поверхности крышки резервуара изнутри и снаружи.

Базовые условия сокращения потерь нефтепродуктов из-за «дыхания» резервуара:

• Хранение летучих составов в конструкциях с понтоном (плавающей крышей).
• Максимальное рекомендованное заполнение тары на каждом цикле.
• Использование тары большой вместительности (практика показала, что в больших резервуарах проценты потерь сокращаются, потому специалисты рекомендуют хранить нефтепродукты в самых вместительных сосудах типоразмерного каталога).
• Использование диска-отражателя для изменения направления поступающего воздуха на горизонтальное.
• Устройство газовой обвязки (для резервуарной группы, предназначенной для одного нефтепродукта).

Значительно снижает технологические потери нефтепродуктов из-за «малого дыхания» окраска емкости в светлый тон. Многие современные предприятия добиваются хороших результатов в борьбе с потерями, используя оборудование для конденсации (искусственное охлаждение и поглощение газов сорбентами).

Энциклопедия технологий

По экономическим и экологическим соображениям одна из важнейших задач при транспортировке и хранении углеводородов — борьба с потерями. А они, как правило, происходят из-за испарения, реже — из-за разливов.

Типы потерь

Различают две основные категории потерь. Количественные потери нефти происходят в результате утечек, переливов, неполного слива транспортных емкостей и резервуаров. Эти потери возможны при негерметичности стенок и днищ резервуаров, неисправности запорной арматуры.

Вторая категория потерь нефти — качественно-количественные. Такие потери возникают при испарении нефти и нефтепродуктов на открытом воздухе. В ходе испарений в первую очередь исчезают легкие углеводороды — ценное сырье для нефтеперерабатывающей промышленности. Потери легких фракций снижают качество нефтепродуктов.

Существует и третья категория потерь — качественные (характерна в основном для нефтепродуктов). Причина подобных потерь заключается в смешении или загрязнении уже готовых нефтепродуктов, например из-за перекачки разных видов нефтепродуктов по одной трубопроводной системе. В результате качество нефтепродукта снижается.

Борьба с помощью герметезации

Основной метод предупреждения — в рационализации систем транспорта и поддержании их в оптимальном состоянии благодаря постоянной проверке всех основных узлов нефтетранспортной системы: резервуаров, трубопроводов и насосного оборудования.

Как правило, наиболее уязвимое место в этой цепи — резервуары, для которых характерна проблема испарений. Одна из причин испарения в резервуарах — это вентиляция газового пространства (то есть того сектора резервуара, в котором нет жидкости). Вентиляция необходима, но через нее испаряется ценный ресурс.

Решается проблема путем постоянной герметизации резервуаров и других элементов нефтетранспортной системы. Добиться этого можно, если своевременно устранять неплотности в конструкциях и соединительных швах резервуаров, постоянно проверять наличие прокладок во всех соединениях труб, контролировать качество используемой аппаратуры.

Еще один способ снижения потерь нефти от испарения заключается в максимальном заполнении всех используемых резервуаров. Как показывают расчеты, годовые потери нефтепродуктов от испарения при хранении в наземных металлических резервуарах в средней климатической зоне составляют лишь 0,3% от объема резервуара при его заполненности на 90%. Снижение заполненности резервуара до 70% автоматически увеличивает потери до 1%, а если он заполнен лишь на 20%, то испарится 9,6% нефтепродуктов. А потери в южной климатической зоне в 1,5 раза больше.

Создать эффект полностью заполненного резервуара, даже если он не полон, помогают «плавающие крыши», или понтоны, — сооружения, которые представляют собой сравнительно тонкий профиль, идеально соответствующий размерам резервуара. Он фактически плавает на поверхности нефти или нефтепродуктов, предотвращая испарение.

Другие методы борьбы

Как ни странно, большой эффект может дать окраска резервуара — наружная и внутренняя. Если сделать ее в светлых тонах, то амплитуда колебания температуры газового пространства внутри снижается. Благодаря этому уменьшается объем потерь, возникающих в результате испарения.

Почему важно окрашивать не только внешние, но и внутренние поверхности резервуаров? Это уменьшает поток тепла от стенок к поверхности нефти, что снижает потери в среднем на 30%. Одновременная окраска внутренней и наружной поверхностей резервуаров может сократить потери от испарения на 40–50% по сравнению с некрашеными резервуарами.

Подземные резервуары особенно эффективны, потому что отличаются от наземных относительным постоянством температурного режима, в них почти отсутствуют суточные изменения температуры. По сравнению с наземными резервуарами потери от испарений в заглубленных резервуарах сокращаются в 8–10 раз.

Предыдущая статья Арочные, самонесущие и подвесные трубопроводы Следующая статья Воздействие на окружающую среду