Нефть - главное богатство
России

Определение величины потерь от испарения


Чтобы определить количество паров нефтепродукта, которое может теряться при «дыхании» резервуаров, необходимо знать:

  1. температуру поверхностного слоя нефтепродукта или температуру газового пространства (если она ниже первой);
  2. упругость и молекулярный вес паров нефтепродуктов, насыщающих газовое пространство, при различных температурах поверхностного слоя;
  3. степень насыщения газового пространства парами нефтепродуктов;
  4. объем газовой фазы, вытесненной из резервуара при «дыхании».

Величина потерь нефти или нефтепродуктов от малых «дыханий» из вполне герметичных резервуаров, сообщающихся с атмосферой через дыхательные клапаны, определяется максимальными и минимальными за сутки значениями температуры и парциального давления паров нефтепродукта в газовом пространстве. Определение величины потерь производится по формулам, выведенным Н. Н. Константиновым.

Объем вытесняемой паровоздушной смеси равен

ΔV≈2,303Ωlg((Pa-Pвк-Pmin)/( Pa+Pи-Pmax)·Tг max/Tг min),

или

ΔV≈2,303Ωlg((100-Сmin)/(100-Cmax) ·Tг max/Tг min · (Pa-Pвк)/(Pa+Pи)),

где Ω - объем газового пространства резервуара;

Рmin - минимальное значение парциального давления паров нефтепродукта в газовом пространстве;

Рmax - максимальное значение парциального давления паров нефтепродукта в газовом пространстве;

Tг min - минимальная температура в газовом пространстве;

Tг max - максимальная температура в газовом пространстве;

Сmin - значение объемной концентрации паров нефтепродукта в газовом пространстве в момент минимума парциального давления паров нефтепродукта;

Сmin = Рmin 100/(Pa-Pвк);

Сmах - то же, в момент максимума парциального давления паров нефтепродукта;

Сmах= Рmax 100/(Pa+Pи).

Среднее весовое содержание паров нефтепродукта в вытесняемой паровоздушной смеси равно

Dср= (Рmin+ Рmax)/Rпг min+Tmax),

где Rп - газовая постоянная ларов нефтепродуктов.

Rп =848/M.

Средний молекулярный вес насыщенных паров над поверхностью бензина определяется по эмпирической формуле

М = 50 +600/P20,

где Р20 - упругость паров бензина при 20° С, мм.рт.ст.

Количество нефтепродукта, теряемого при малом «дыхании» резервуара, равняется

ΔG= DсрΔV.

Потери от малых «дыханий» из наземных резервуаров происходят в основном за счет колебаний температуры газового пространства.

На колебания температуры газового пространства влияют следующие факторы: а) суточные изменения температуры наружного воздуха, б) солнечная радиация, в) широта местности (географическая точка), г) время года, д) продолжительность дня, е) конструкция резервуара, ж) отношение поверхности боковых стенок резервуара, ограждающих газовое пространство Fст к площади крыши Fк.

Бывают потери от испарения и при выкачке нефтепродукта из резервуара. В освобождающийся объем всасывается через дыхательные клапаны атмосферный воздух. В увеличивающемся объеме газового пространства пары нефтепродуктов расширяются, и парциальное давление их падает. Это обстоятельство вызывает испарение нефтепродукта.

Величина потерь от испарения при выкачке нефтепродукта из резервуара определяется по формуле

ΔG = PV/RпТ,

где V - объем резервуара, из которого выкачивается нефтепродукт.

Парциальное давление паров нефтепродукта в резервуаре равно

P=PSy/(y+1),

где РS - упругость насыщенных паров нефтепродукта;

у - безразмерный параметр, определяющий ход процесса насыщения газового пространства при рассматриваемых условиях;

у =nRпT/ω;

n - коэффициент испарения;

ω - средняя скорость понижения уровня нефтепродукта в резервуаре за время выкачки, м/ч.

После окончания выкачки некоторого количества нефтепродукта из резервуара происходит донасыщение газового пространства парами нефтепродукта. При этом давление в газовом пространстве повышается до давления, на которое отрегулирован дыхательный клапан. Последний открывается, и в атмосферу вытесняется некоторый объем паровоздушной смеси, соответствующий объему паров, образовавшихся в процессе донасыщения газового пространства. Происходит так называемый обратный выдох. Он начинается через промежуток времени, равный

τ0=1/α ·ln(1/(1- (Pи+Pвк)/(PS-P1))),

где α - параметр, определяющий ход процесса насыщения газового» пространства при неподвижном уровне нефтепродукта и закрытом дыхательном клапане;

α=nRпT/Нг;

 Нг - высота газового пространства, м;

Р1 - парциальное давление паров в газовом пространстве в момент окончания выкачки.

Объем паровоздушной смеси при обратном выдохе равен

ΔV=Ωln((Pг-P0)/(Pг-P)),

Вес вытесненных паров равен             

ΔG=Ω/RпT(Рг·ln((Pг-P0)/(Pг-P))+P0 - P),

или через объемные концентрации 

ΔG=Ω Pг /RпT(ln((1-C0)/(1-C))+C - C0),

где С0 - объемная концентрация при Р0.

При наполнении наземных резервуаров происходит насыщение газового пространства парами нефтепродуктов и сжатие паровоздушной смеси до давления, при котором открывается дыхательный клапан. После этого паровоздушная смесь вытесняется в атмосферу.

Парциальное давление паров нефтепродукта в начале вытеснения определяется по формуле

Р0 =P1 (Pa+Pи)/Рг 1 ,

где Р1 и Рг 1 - парциальное давление паров и давление в газовом пространстве в начале наполнения емкости.

Потери при наполнении наземных резервуаров составляют:

объем газов, вытесняемых в атмосферу

ΔV = Ω0 (rxS +1 - Ω2/Ω0),

весовая потеря паров

ΔG =Ω0/RT (PгzxS + Р0 - P22/Ω0),

где Ω2 - объем газового пространства после заполнения емкости;

0 – объем газового пространства в начале вытеснения паровоздушной смеси;

х – безразмерный параметр, определяющий ход процесса насыщения газового пространства при наполнении ёмкости;

Р2 - парциальное давление паров после заполнения емкости.

Величина S определяется по графику, изображенному ниже.

 

График зависимости S = f (x, z)