авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Обоснование параметров универсальной управляемой камеры для сокращения потерь нефтепродуктов при хранении в резервуарах

На правах рукописи

Пархоменко Виктор Викторович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УНИВЕРСАЛЬНОЙ УПРАВЛЯЕМОЙ КАМЕРЫ ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ПОТЕРЬ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ХРАНЕНИИ В РЕЗЕРВУАРАХ Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального об разования Северо-Кавказском государственном техническом университете Научный руководитель – доктор технических наук, доцент Басов Евгений Дмитриевич

Официальные оппоненты:

Коршак Алексей Анатольевич доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский го сударственный горный университет, заведующий кафедрой транспорта и хранения нефти и газа Хафизов Флюр Мугаллимович кандидат технических наук, доцент, Уфимский государствен ный нефтяной технический университет, доцент кафедры про мышленной теплоэнергетики Ведущее предприятие – ОАО «Сибнефтепровод»

Защита диссертации состоится 19 апреля 2012 г. в 14:00 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.10 при Санкт Петербургском государственном горном университете по адресу:

199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 2012.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеках Санкт-Петербургского государственного горного университета и Северо-Кавказского государственного технического универси тета.

Автореферат разослан 16 марта 2012 г.

УЧЁНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д-р техн. наук, доцент НИКОЛАЕВ А.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы В настоящее время вопросам энергетической безопасности России уделяется все более серьезное внимание на всех уровнях за конодательной и исполнительной власти. Особое ключевое место при этом занимает проблема повышения эффективности и безопас ности хранения всей номенклатуры нефтепродуктов, обладающих очень специфическими свойствами.

Высокая испаряемость большинства сортов сырой нефти и светлых нефтепродуктов приводит к значительным потерям при хранении, причем потери эти как количественные, так и качествен ные, потому что испаряются главным образом наиболее легкие и ценные фракции горючего. По этой причине ко всем конструкциям резервуаров предъявляются, помимо прочности и долговечности, требования по снижению потерь от испарения. Эти потери не только приносят большой убыток экономике предприятия, но и приводят к загрязнению окружающей среды, поэтому борьба с ними является одной из главнейших задач.

По различным оценкам ежегодно в атмосферу планеты вы брасывается от 50 до 90 млн. т. углеводородов. Значительная часть этих выбросов приходится на предприятия нефтеперерабатывающей и нефтегазодобывающей отраслей промышленности. В России, по сведениям Федеральной службы государственной статистики, поте ри от испарения в 2009 г. составили 4,8 млн. т. Для снижения этих потерь применяют резервуары с понтонами и плавающими крыша ми, сооружают системы для улавливания легких фракций нефти или нефтепродуктов (УЛФ) и применяют резервуары специальных кон струкций. Абсорбционные и адсорбционные системы УЛФ сложны, конденсационные – дроги, компрессорные – капиталоёмки и пожа ровзрывоопасны. Для сокращения потерь от испарения, наряду с вышеперечисленными используются различные технические сред ства: диски-отражатели, газовые обвязки, газоуравнительные систе мы и прочее. Однако эффективность их применения не всегда высо ка. В качестве альтернативы традиционным средствам сокращения используются эжекторные системы УЛФ. Они относительно просты, имеют относительно невысокую стоимость, взрывобезопасны, но методы расчета таких систем находятся в стадии разработки, не оп ределена область их применения. Управляемая камера (УК) уста навливается в герметичный резервуар и служит для компенсации «дыханий», ликвидируя контакт нефтепродукта с воздухом, сокра щая потери от испарения.

Выбор тех или иных конструктивных мер для уменьшения потерь зависит от назначения резервуара и условий хранения.

В настоящее время имеет место серьезная тенденция роста аварийных ситуаций в резервуарных парках практически по всему миру, причем детальный анализ имеющейся статистической инфор мации свидетельствует об экспоненциальной зависимости количест ва аварий от времени эксплуатации резервуаров, что сопровождает ся значительными финансовыми, материальными потерями и эколо гическим ущербом. Все это, безусловно, свидетельствует об акту альности рассматриваемой проблемы повышения эксплуатационной надежности резервуаров и сокращения потерь нефтепродуктов от испарения.

Целью диссертационной работы является сокращение по терь от испарения хранимого нефтепродукта за счет применения в резервуаре управляемой камеры, заполняемой азотом.

Основные задачи:

1. Провести сравнительную оценку эффективности различ ных средств сокращения потерь бензина от испарения.

2. Разработать методы расчета конструктивных и эксплуата ционных параметров управляемой камеры и вспомогательного обо рудования.

3. Создать и провести испытания опытного образца управ ляемой камеры.

4. Выполнить технико-экономический анализ области при менения управляемой камеры совместно с генератором азота (УК-1) и компрессором азота (УК-2).

Идея работы Для уменьшения потерь от испарения нефтепродуктов в резер вуаре следует сделать резервуар герметичным, а для компенсации «ды ханий» – установить в нем управляемую камеру, наполняемую азотом;



«дыхания» резервуара будут осуществляться за счет азота, находяще гося в управляемой камере, сохраняя при этом нефтепродукт от испа рения.

Научная новизна работы · Установлена эффективность нового метода сокращения потерь нефтепродуктов от испарения, которая достигается за счет использо вания управляемой камеры, наполняемой азотом, и способной изме нять свой объем при изменении давления в ней.

· Определена зависимость производительности оборудования от скорости слива нефтепродукта при использовании управляемой камеры совместно с генератором азота (УК-1) и компрессором азота (УК-2).

Защищаемые научные положения:

1. Область применения управляемой камеры, работающей с использованием генератора азота, соответствует коэффициентам оборачиваемости резервуаров от 5 до 39 раз в год.

2. Оборудование для совместного использования с управляе мой камерой подбирается в зависимости от производительности ге нератора азота при максимальной загруженности нефтебазы, объема ресивера азота и скорости слива нефтепродукта.

Методика исследований В основу проведенных исследований положен системный подход к изучаемому объекту. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований: обобщение и анализ теоретических и экспериментальных трудов в области прогнозиро вания и сокращения потерь нефти от испарения, методы математи ческой статистики, планирование и обработка экспериментальных данных с помощью методов регрессивного анализа.

Достоверность научных положений обоснована и под тверждена использованием современных методов при проведении теоретических исследований, математического моделирования сис темы, достаточной сходимостью расчетных и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы:

· Разработано устройство, которое способно компенсировать «дыхания» резервуара, позволяя сделать резервуар герметичным, и ликвидировать потери от испарения (например: при десятикратной оборачиваемости для резервуара V=5 тыс. м3 с понтоном сокраще ние потерь от испарения составит 6 т/год, в резервуаре со стацио нарной крышей, не оборудованном средствами сокращения потерь – 83 т/год) (патент №2305655);

· Определена зависимость производительности генератора азо та (УК-1) при максимальной загруженности нефтебазы и объема ре сивера азота от скорости слива нефтепродукта. Разработаны реко мендации использования систем УК-1 и УК-2 для наполнения управляемой камеры азотом (патент № 82685).

Апробация работы Основные результаты работы докладывались на:





· пятой межрегиональной научной конференции «Научный по тенциал студенчества – будущему России» (г. Ставрополь, 2005 г.);

· Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи – регионам» (Вологда, 2006 г.);

· Международной научной конференции «Научный потенциал студенчества – будущему России» (Ставрополь, 2007 г.);

· первой научно-практической конференции «Молодые талан ты Росинг» (Москва, 2007 г.);

· одиннадцатой региональной научно-технической конферен ции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2007 г.);

· седьмой отраслевой научно-практической конференции ООО «Газпром трансгаз Ставрополь (п. Рыздвяный, 2008г.);

· на XIV Международной выставке-конгрессе «Высокие техно логии. Инновации. Инвестиции.» (Санкт-Петербург, 2008 г.);

· Международной научной студенческой конференции «Науч ный потенциал студенчества – в XXI веке» (Ставрополь, 2009 г.);

· конкурсе на лучшую молодежную научно-техническую разра ботку по проблемам топливно-энергетического комплекса «ТЭК» / Национальная система развития научной, творческой и инноваци онной деятельности молодежи России «ИНТЕГРАЦИЯ» (г. Моск ва, 2009 г.);

· восьмой Всероссийской конференции молодых ученых, спе циалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышлен ности ОАО «Газпром» (Москва, 2009 г.).

Публикации Основные результаты диссертационной работы представлены в десяти публикациях и двух патентах. Из них три статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Реализация результатов работы Разработанная система сокращения потерь нефтепродукта от испарения при использовании управляемой камеры, наполненной азотом, может применяться на предприятиях нефтегазовой отрасли, осуществляющих операции приема и хранения нефти в РВС, при проектировании и реконструкции резервуаров. Устройство управ ляемой камеры в резервуаре позволит добиться уменьшения выбро сов углеводородов в атмосферу при меньших затратах, чем при ис пользовании традиционных технических средств.

Научные и практические результаты работы рекомендуются к использованию в учебном процессе СевКавГТУ при изучении дисциплины «Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и га зонефтехранилищ» студентами специальности 130501.

Объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, изложена на 136 страницах текста, содер жит 38 рисунков, 14 таблиц, список использованных источников из 130 наименований.

Автор выражает признательность д.т.н., профессору кафедры нефтегазовое дело Северо-Кавказского государственного техниче ского университета Е.Д. Басову за консультации при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулиро ваны цель, идея и задачи исследований. Приведены основные защищаемые научные положения, научная новизна и практическая значимость работы. Дана общая характеристика работы.

Первая глава посвящена анализу современного состояния методов и средств сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения из резервуаров типа РВС.

При хранении темных нефтепродуктов или тяжелых нефтей потери углеводородов от испарения незначительны. И наоборот, при хранении легкоиспаряющихся нефтепродуктов или нефтей с потен циалом бензина 5% и более они могут быть более 2 кг в месяц с 1 м поверхности испарения. Потери от испарения происходят вследст вие вентиляции газового пространства, от «больших и малых дыха ний».

Общие научные принципы проектирования, возведения и эксплуатации стальных вертикальных резервуаров и выбор техниче ских средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения сформулированы в работах отечественных ученых Ф.Ф. Абузовой, В.А. Афанасьева, И.С. Бронштейна, С.А. Бобровского, С.Г. Едигаро ва, Н.Д. Иванова, А.А. Коршака, С.А. Коршака, В.М. Михайлова, В.Ф. Новоселова, О.А. Ткачева, П.И. Тугунова, И.Х. Хизгилова, В.Г. Шухова и др.

В настоящее время научными исследованиями и разработ ками новых решений в резервуаростроении занимаются научно исследовательские и проектные организации: Башнефтепроект г. Уфа;

ОАО «ВНИПИнефть» г. Москва;

ТатНИПИнефть г. Бугульма;

РГУ им. Губкина, г. Москва;

ИПТЭР г. Уфа;

ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П.Мельникова г. Москва и др.

Бльшая часть применяемых в настоящее время устройств для сокращения потерь нефтепродуктов, в том числе разработанных ранее вышеперечисленными исследовательскими и проектными ор ганизациями, потеряли актуальность. Изобретения устаревают мо рально и физически, по причине увеличения объемов перекачки нефтепродуктов и ужесточившихся экологических требований. К тому же, они не способны обеспечить должный уровень сохранно сти хранимого продукта, что приводит к его безвозвратной потери и, как следствие, материальным убыткам.

В настоящее время существует множество различных уст ройств сокращения потерь, самым распространенным является пон тон. Понтон сокращает потери от испарения бензина, но в резервуа ре над ним образуется, как правило, паровоздушная смесь со взрыво- и пожароопасной концентрацией за счет несовершенства уплотнения и появления мокрой стенки при выдаче бензина. Кроме того, он дорог, сложен в монтаже и недолговечен. Одним из главных недостатков применения понтона является невозможность ис пользования газоуравнительной системы между стационарными и подвижными емкостями. Плавающие крыши имеют сложную конст рукцию, дорогостоящие в эксплуатации и требуют дополнительных мер по борьбе с осадками и обледенением (дождь, снег, лед). На го ризонтальных резервуарах АЗС и нефтебазах применение таких уст ройств конструктивно невозможно. Полимерные гибкие плавающие крыши, предложенные авторами О.А.Ткачевым, П.И. Тугуновым, а также описанные в диссертации д.т.н. А.А. Землянского, имеют вы сокую эффективность сокращения потерь и высокий уровень плаву чести. Однако, не решенным в полном объеме остаётся вопрос уда ления осадков с гибкой кровли и непотопляемость плавающей кон струкции, а также долговечность и надежность затворов.

В компрессорных системах УЛФ компримирование паров приводит к повышению их температуры, что требует дополнитель ных затрат на охлаждение паров с целью обеспечения конденсации углеводородов. Наиболее эффективным методом сокращения потерь бензинов от испарения, на сегодняшний день, является применение эжекторных систем УЛФ, разработанных А.А. Коршаком. Стои мость эжекторных установок ниже, чем компрессорных систем, но они имеют большой недостаток – уменьшение полезного объема резервуара.

По итогам проведенного анализа способов хранения нефте продуктов можно констатировать, что потери нефтепродуктов от испарения из резервуаров при «больших и малых дыханиях» явля ются неотъемлемой частью их хранения. При устройстве управляе мой камеры резервуар герметизируется, а «дыхания» будут произ водиться за счет азота находящегося в УК, незначительные потери тяжелых углеводородов будут лишь в виде осадка на стенках и днище резервуара.

Во второй главе рассмотрена актуальность применения управляемой камеры, представлены результаты теоретических рас четов и экспериментальных данных модели резервуара с установ ленной управляемой камерой.

Рациональный способ для уменьшения потерь нефтепродук тов – устройство управляемой камеры, представляющей собой гер метичную гофрированную оболочку, которая способна легко изме нять свой объём при изменении давления в ней. Данный метод эф фективен при модернизации уже существующих резервуаров со ста ционарной кровлей, обладающих значительными потерями при «больших и малых дыханиях». Когда резервуар полностью наполнен жидкостью (рис. 1), управляемая камера спущена и полностью при легает к крыше резервуара. При уменьшении количества жидкости в резервуаре понижается давление в управляемой камере. Изменение регистрируют датчики давления. Автоматически происходит пере пускание азота из ресивера в оболочку камеры до заданного значе ния избыточного давления, полностью заменяя недостающее коли чество жидкости, препятствуя образованию газовой шапки и пре дотвращая потери нефтепродуктов от испарения. При наполнении резервуара нефтепродуктом, равно как и при расширении хранимого продукта при нагревании, с тем, чтобы не допустить критического превышения давления, в резервуаре открывается обратный клапан, и азот из оболочки управляемой камеры сбрасывается в ресивер низ кого давления. Компрессор включается при достижении установ ленной разницы показаний манометров. Использование двух реси веров обеспечивает автономную работу управляемой камеры без включения компрессора довольно продолжительное время, что вле чет существенное снижение энергозатрат. «Дыхания» резервуара являются автономными, а цикл движения азота – замкнутым, что не требует постоянного пополнения системы азотом.

Предложено два технических решения наполнения управляемой камеры азотом: с использованием генератора азота (УК-1) (рис. 1 А) и с использованием системы двух перепускных ресиверов с насосом-компрессором азота (УК-2) (рис. 1 Б).

Расчетным путем была определена потребная емкость реси веров высокого и низкого давления, производительность компрессо ра.

А Б Рисунок 1 – Схема работы установки при использовании:

А – УК-1;

Б – УК-2:

1 – резервуар;

2 – запорный кран;

3 – управляемая камера;

4 – датчик температуры;

5 – обратный клапан;

6 – запорный клапан;

7 – ресивер азота низкого давления;

8 – генератор азота;

9 – насос компрессор азота;

10 – запорный кран;

11 – нагнетательный трубо провод;

12 – трубопровод сброса давления;

13 – ресивер азота высокого давления;

М1, М2, М3, М4 – датчики давления;

N2 – газо анализатор;

Z1, Z2 – уровень нефтепродукта Проведено успешное испытание опытной модели резервуара с управляемой камерой. Во время проведения испытаний на корпусе модели резервуара не появились трещины, не образовались течи, управляемая камера равномерно перемещалась по резервуару, газо анализатором Delta 2000 пары нефтепродукта на расстоянии 50 мм от модели резервуара не зарегистрированы, масса бензина до и по сле проведения испытаний осталась неизменной.

При проведении эксперимента для поддержания заданного значения избыточного давления (0,02 МПа) в управляемую камеру закачивался азот в объеме:

Vп.N2.0.02 = Vп.N2 (при P=0,12 МПа) – Vп.N2 (при Р=0,1 МПа);

(1) 293 10- Vp 0 ;

Vп.N2 (P = 0,12) = (0,968 Р +1) 273 + t Z 293 10- Vp0, Vп.N2 (P = 0,1) = (0,968 Р +1) 273+ t Z где Vп.N2 – объем азота для поднятия давления до заданного значе ния;

Vр0 – объем модели резервуара;

Z – коэффициент сжимаемости азота;

t – температура газа в баллоне при измерении давления, °С.

Полученные результаты позволили сделать вывод, что управляемая камера в автономном режиме полностью способна обеспечить «большие и малые дыхания» резервуара, тем самым, обеспечивая сохранность нефтепродукта от испарения в полном объеме.

Для предотвращения перекоса и проворачивания камеры к нижней части прикрепляется металлическая конструкция (рис.2), которая выполняет функцию направляющей УК. После предвари тельной подготовки резервуара к стенкам должны быть прикрепле ны направляющие резервуара 5.

Рисунок 2 – Схема конструкции направляющей 1 – направляющая управляемой камеры;

2 – планки фиксации;

3 – управляемая камера;

4 – стенка резервуара;

5 – направляющая ре зервуара При монтаже направляющая управляемой камеры через смотровой люк подается в резервуар, затем разворачивается, прикрепляется к нижней части управляемой камеры 3 и фиксируются при помощи планок фиксации 2. Направляющая управляемой камеры в местах скольжения имеет сферическое закругление, а место контакта на правляющих резервуара и УК находится на 100 мм ниже уровня нефтепродукта (погружена в него). Для снижения трения направ ляющая резервуара 5 покрыта полимерным материалом, что исклю чает искрообразование и снижает трение. Управляемая камера по ширине меньше резервуара, при возвратно-поступательных движе ниях гофра материала не касается стенок резервуара (трения не про исходит). Контакт происходит в местах движения по направляющим и в месте крепления к стенке резервуара (вверху стенки).

Конструктивное преимущество от известных устройств за ключается в том, что резервуар является герметичным. Контакт нефтепродукта с воздухом отсутствует, «дыхания» резервуара осу ществляются за счет азота управляемой камеры, следовательно, ис парения не происходит.

В третьей главе работы приведено обоснование параметров оборудования для резервуаров с установленной управляемой каме рой.

Определена зависимость производительности генератора азота при максимальной загруженности нефтебазы, объема ресивера азота и скорость отбора нефтепродукта, а так же время работы сис темы при аварийном отключении электроэнергии Vп t=, (2) u1 k n - u где t – время при котором в ресивере не останется азота Vрес = 0, ч;

Vп – количество азота в ресивере, м3;

1 – скорость отбора нефтепродукта из резервуара, м3/час;

kn – количество азота в 1 м3 пространстве резервуара;

2 – производительность генератора азота, м3/час.

Решена задача выбора оптимального по стоимости ресивера азота и насоса-компрессора при использовании системы УК-2, в том числе для резервуаров различной вместимости. Результаты расчетов представлены на рис.3. На основании полученных зависимостей произведен подбор оптимального оборудования для работы систе мы.

Рисунок 3 – Зависимость стоимости оборудования от объема реси вера (для резервуара РВС 1000) По результатам расчетов (рис.3) находится значение опти мального объема ресивера Vопт, которое может не совпадать со стан дартными размерами выпускаемых ресиверов. Подбирается ресивер близкий по расчетному объему, исходя из стандартов и типоразме ров резервуарных конструкций.

Управляемую камеру планируется применять как при мо дернизации существующих резервуаров, имеющих значительные потери от испарения, так и при строительстве новых. В третьей гла ве диссертационной работы произведен расчет прочности стенки резервуара с учетом веса установленной УК для различных нефте стойких материалов. Результаты представлены на рис.4.

Анализируя полученные результаты исследований зависи мости прочности стенки резервуара от нагрузки управляемой каме ры можно сделать вывод о безопасности использования в резервуаре управляемой камеры. Давление, создаваемое управляемой камерой, не превосходит критического значения давления для стенки резер вуара, следовательно, управляемую камеру можно использовать как при модернизации существующих резервуаров, так и при строитель стве новых.

МПа 12 11 10 9 9 9 9 9 9 9 9 9 t, мм сR 2 (1,2) 2 (1) 2 (0,7) Рисунок 4 – Зависимость прочности стенки резервуара от толщины стенки при использовании различного материала УК:

с.R – прочность стенки резервуара В четвертой главе произведена экономическая оценка об ласти применения УК-1, УК-2 и других средств сокращения потерь нефтепродуктов от испарения методом сравнения Ка-критерия – от ношения среднегодового экономического эффекта от применения УК к годовому ущербу от потерь бензина для различных средств сокращения потерь в зависимости от коэффициента оборачиваемо сти и номинальной вместимости резервуаров. Ка-критерий для раз личного оборудования определяется по формуле А.А. Коршака. Для резервуара с УК примет вид Ка 1 1 Э уд k уд * = 1 - * F(E ) - *, (3) Ка = tc t c н н где F(Е) – функция, величина которой зависит от нормы дисконта;

S – величина сокращения потерь бензина, достигаемая в резуль тате оснащения всех резервуаров рассматриваемым техническим средством, при расчета Ка-критерия для управляемой камеры при нимаем S=1, т.к. система герметична;

kуд, Эуд – соответственно удельные капитальные затраты и экс плуатационные расходы на сокращение потерь 1т бензина в резер вуаре с управляемой камерой;

tc – срок службы проекта;

* – обобщенная цена 1 тонны бензина.

н Удельные капитальные затраты kуд на сокращение потерь 1 т бензина определяются суммарной стоимостью управляемой камеры, вспомогательного оборудования и затратами на монтаж системы.

Стоимость системы при использовании управляемой камеры совместно с генератором азота определяется по формуле S1=Syk+ SгN2+ Sрес. н.д., (4) где S yk – стоимость УК;

SгN2 – стоимость генератора азота;

Sрес. н.д. – стоимость ресивера низкого давления.

Стоимость системы при использовании управляемой камеры совместно с системой перепускных ресиверов (высокого и низкого давления) и компрессором азота определяется по следующей зави симости S2=Syk+ S pec.н.д. + SN2 + Sk + S рес. в.д., (5) где SN2 – стоимость азота для заполнения системы;

Sk – стоимость насоса-компрессора азота;

S рес. в.д. – стоимость ресивера высокого давления.

При расчете Ка-критерия необходимо знать объем «малых дыханий». При установке УК в резервуар последний герметизирует ся и выбросов паров не происходит, следовательно Pkв = Pmin, Pkд = Pmax, тогда – массовое содержание паров нефтепродукта в ПВС, вытесняемой из резервуара = 0, отсюда формулу Н.Н. Константи нова для определения «малых дыханий» можно привести к виду ( Р - Ркв ) T Г max (6) G м.д. = V Г ln a, ( Р a + Ркд ) T Г min где VГ – объем ГП резервуара;

Ра – атмосферное давление;

Рkв, Рkд – соответственно значение давления клапана вакуума и клапана давления;

ТГ min, ТГ max – минимальная и максимальная температуры ГП ре зервуара в течение суток.

Объем автономных «малых дыханий» для резервуара с УК – это объем азота, выходящего через обратный клапан. Расчет объема «малых дыханий» при использовании систем УК-1 и УК- производится для подбора оптимальной производительности подхо дящего оборудования (ресиверы, генератор азота, компрессор).

При сроке службы tс=10 лет и норме дисконта Е=0,125 в ре зервуаре РВС 1000 (рис.5) при коэффициенте оборачиваемости noб 4 1/год использование средств сокращения потерь нефти неце лесообразно (Ка0). При 5 1/год noб 39 1/год величина Ка-критерия выше у системы УК-1. При 6 1/год noб 8 1/год ве личина Ка-критерия у газовой обвязки выше, чем у понтона, диска отражателя, УК-2 но, ни ниже УК-1. Для УК-2 при 12 1/год noб 25 1/год величина Ка-критерия выше, чем у понто на, но меньше, чем у УК с генератором азота.

0, 0, Ка-критерий 0, 0, 0, 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 -0, -0, Коэффициент оборачиваемости, nоб диск газовая обвязка понтон УК-1 УК- Рисунок 5 – Зависимость величины Ка-критерия от коэффициента оборачиваемости резервуара РВС-1000 (срок службы tс=10 лет, Е=0,125) При оборачиваемости noб = 25 1/год значение величины Ка-критерия для УК-2 равно значению Ка-критерия для понтона.

Это объясняется тем, что капитальные затраты для УК-1 и УК- достаточно высоки из-за использования дорогостоящего оборудова ния. Несмотря на то, что потерь от испарения при использовании управляемой камеры (УК-1 и УК-2) в резервуаре не будет, при noб = 39 1/год величина Ка-критерия для понтона и УК с генерато ром азота одинакова, что говорит о равной экономической возмож ности использования обеих систем. При бльших коэффициентах оборачиваемости noб 39 1/год выгоднее использовать металличе ские понтоны, потому как затраты на электроэнергию для работы генератора азота становятся слишком высокими.

На основе расчета величины Ка-критерия было проведено сравнение и сделаны выводы по эффективности каждого способа сокращения потерь бензина АИ-92 для каждого конкретного вариан та. Результаты расчетов представлены в виде кривых зависимости Ка-критерия для каждого средства сокращения потерь от коэффици ента оборачиваемости (рис.5).

При использовании систем УК-1 и УК-2 выбросов углеводо родов в атмосферу не происходит, а значит, не изменяется качест венный и количественный состав хранимого продукта. С каждым годом цены на углеводороды увеличиваются, поэтому эффектив ность использования систем УК-1 и УК-2 будет с каждым годом возрастать.

Приведенные выводы в области применения различных средств сокращения потерь бензина из резервуаров необходимо рас сматривать как оценочные, так как, во-первых, они были получены при ряде упрощающих допущений, а во-вторых, в настоящее время цены на материалы и оборудование являются договорными, поэтому по каждому конкретному объекту расчет величин Ка-критерия дол жен быть уточнен.

Основные выводы и рекомендации В диссертации, представляющей собой законченную научно квалификационную работу на базе выполненных теоретических и экс периментальных исследований, была решена актуальная научно практическая задача – повышения эффективности и безопасности хра нения нефтепродуктов в резервуарах путем устройства управляемой камеры, наполненной азотом. Представлено обоснование применения универсальной управляемой камеры для сокращения потерь нефте продуктов при хранении в резервуарах.

Основные научные результаты и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Теоретически и экспериментально обоснована целесооб разность установки в резервуар управляемой камеры, для сокраще ния потерь от испарения.

2. Разработаны методы расчета конструктивных и эксплуа тационных параметров управляемой камеры. Предложено два тех нических решения (УК-1 и УК-2) наполнения управляемой камеры азотом.

3. Выведена формула расчета автономных «малых дыханий» при использовании систем УК-1 и УК-2 и формула зависимости производительности оборудования от скорости слива нефтепродукта при использовании этих систем.

4. Обоснованы параметры оборудования для резервуаров с установленной управляемой камерой. Определена зависимость про изводительности генератора азота (УК-1) при максимальной загру женности нефтебазы и объема ресивера азота от скорости слива нефтепродукта.

5. Для системы УК-2 выведена зависимость объема и тол щины стенки резервуара от максимально нагнетаемого давления компрессора и определена зависимость давления азота в ресивере от температуры.

6. На основании технико-экономического анализа определе но, что эффективность использования у системы УК-1 выше, чем у других средств сокращения потерь при коэффициенте оборачивае мости 5 1/год noб 39 1/год. Система УК-2 имеет больший эконо мический эффект в резервуарах малой вместимости (V 700 м3) при коэффициентах оборачиваемости 8 1/год noб 38 1/год, но из-за относительно больших капитальных затрат проигрывает УК-1.

На основании полученных выводов определена область при менения предлагаемых решений.

Основные положения диссертации опубликованы в сле дующих наиболее значимых работах:

1. Пархоменко В.В., Модернизация резервуара вертикально го стального // Научный потенциал студенчества – будущему России: Материалы международной научной студенческой конфе ренции. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. – Т1. с. 34-35.

2. Пархоменко В.В. Повышение эффективности резервуара вертикального стального // Повышение нефтегазоотдачи пластов и интенсификация добычи нефти и газа: Сборник докладов IX научно практической конференции. – М: Российское общество инженеров нефти и газа, Общероссийская общественная организация «РОСИНГ», 2007. – с. 17-19.

3. Пархоменко В.В. Изучение прочности защитного мате риала при действии на него знакопеременных усилий // Научный потенциал студенчества в XXI веке: Материалы III международной научной студенческой конференции. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. – Т1. – с. 171-172.

4. Пархоменко В.В. Анализ крупногабаритных резервуаров и разработка универсальной управляемой воздушной камеры с це лью сокращения потерь нефтепродукта при хранении // Вестник Се веро-Кавказского государственного технического университета.

– Ставрополь, 2009. – №4 (21) – с. 41-45.

5. Пархоменко В.В. Технико-экономическое обоснование эффективности устройств сокращения потерь нефтепродукта в ре зервуарах // Вестник Северо-Кавказского государственного техниче ского университета. – Ставрополь, 2010. – №2 (23). – с. 22-26.

6. Пархоменко В.В. Разработка и испытание универсальной управляемой камеры // Вестник Северо-Кавказского государствен ного технического университета. – Ставрополь, 2011. – №3 (28). – с.

78-82.

7. Пат. 2305655 РФ. Управляемая воздушная камера / В.В. Пархоменко. Опубл. 10.09.2007.

8. Пат. 82685 РФ. Управляемая воздушная камера / В.В. Пархоменко. Опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.