НЕФТЕБАЗ И НЕФТЕХРАНИЛИЩ 1 часть

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

духа со средней влажностью 85 %. В этом случае достаточно 12 кг карбида кальция. При коэффициенте запаса, равном 2, смена осушителя в течение 1 года не представляет труда.

В отличие от осушителей, основанных на химическом взаимодейст- вии реагентов и влаги, в осушителях, наполненных цеолитами, силикаге- лями и т.д., эффект удаления воды достигается ее адсорбцией на поглоти- телях. При этом никаких побочных продуктов не выделяется, что является бесспорным преимуществом рассматриваемых методов. Недостатком ад- сорбционных методов является сравнительно невысокая влагоемкость, что влечет частую их смену или регенерацию. Регенерация цеолитов и силикагелей достигается продувкой воздухом при 150 – 400 оС.

К сожалению, основная масса топлив и масел в настоящее время хра- нится в условиях контакта с внешней атмосферой. При этом вода в них на- капливается «скрытно». А затем в определенных условиях, например, при похолодании, вода выпадает в виде капель, собирающихся в нижнем слое в качестве водяной подушки. Повторяясь, этот процесс ведет к накоплению большого количества воды.

Кроме эффективных мер, предотвращающих обводнение нефтепро- дуктов за счет устранения контакта с влажным воздухом, известны методы улучшения низкотемпературных свойств введением присадок. Присадки позволяют повысить растворимость воды в нефтепродуктах за счет обра- зования гомогенной тройной системы нефтепродукт-присадка-вода. В ре- зультате вода не выпадает из нефтепродуктов при низких температурах. Этим достигается необходимый положительный эффект, поскольку с экс- плуатационной точки зрения опасна не растворенная, а выпадающая из то- плив и масел вода.

Присадки, предотвращающие выделение воды при низких темпера- турах, применяются в настоящее время в авиационных топливах. В качест- ве таких присадок самым эффективным оказался моноэтиловый эфир эти- ленгликоля.

Методы уменьшения потерь от испарения можно условно сгруппи- ровать следующим образом:

∙уменьшение газового пространства;

∙хранение нефтепродуктов под избыточным давлением;

∙улавливание паров;

∙термостатирование;

∙рациональная эксплуатация резервуарных парков.

Теоретические потери от испарения отсутствуют, когда объемы па- ровоздушной среды равны нулю, но это – идеальный вариант. Однако

191

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

уменьшить пространство можно применением плавающих крыш, понто- нов, микрополых шариков, защитных эмульсий или пленок, эластичных резинотканевых резервуаров.

Увеличение избыточного давления в газовом пространстве резервуа- ра в системах нефтебазового хозяйства не получило широкого применения, вследствие недостаточной прочности емкостей. Тем не менее, рядом ис- следований установлено, что увеличением давления до 7 000 мм вод. ст. можно сократить потери на 60 %. Перспективным методом является улав- ливание паров с помощью обвязки газового пространства группы резер- вуаров (для одного сорта нефтепродукта) трубопроводами. Отмечают вы- сокую эффективность метода при совпадении сливо-наливных операциий на нефтебазах и при большом коэффициенте оборачиваемости резервуар- ных парков. Известно множество конструкций газоуравнительных систем с применением конденсатосборников, теплообменников, газовых компен- саторов и т.д. Хотя данный метод является пассивным, однако, загрязнение воздушного бассейна происходит менее интенсивно.

Термостатирование резервуаров уменьшает колебания температуры и, следовательно, сокращает потери от малых дыханий. Из распространен- ных способов следует отметить окраску резервуаров в светлые тона, за- темнение и орошение резервуаров, покрытие теплоизоляционными экра- нами и заглубление резервуаров в грунт. В последнем случае потери от ис- парения могут быть сокращены на 80 % и более по сравнению с наземным резервуаром.

Рациональная эксплуатация резервуарных парков основана на со- блюдении соответствующих правил и норм, основными из которых явля- ются обеспечение герметичности оборудования и средств, хранение неф- тепродукта в емкостях максимально возможной вместимости, применении автоматических средств отбора проб и контроля уровня, уменьшение внутрибазовых перекачек, использование герметизированных способов слива и налива нефтепродуктов и т.д.

4.Восстановление качества нефти и нефтепродуктов

Внастоящее время разработано и широко используется множество методов восстановления качества нефтепродуктов; в первую очередь, та- кие как отстаивание, фильтрование, центрифугирование, добавление при-

садок, обработка в магнитном, электрическом или ультразвуковом полях. Отстаивание – наиболее простой способ восстановление качества, по-

зволяющий удалить из нефтепродуктов значительную часть механических

192

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

примесей и воды. Оно особенно эффективно при существенной разнице плотностей загрязнения и нефтепродукта. Путем отстаивания из топлив уда- ляют частицы размером более 2 – 3 мкм. В вязких нефтепродуктах медленно, но достаточно эффективно удаляются частицы размером 50 – 100 мкм при подогреве до 70 – 90 оС, т.е. когда вязкость значительно уменьшается. Больший подогрев приводит к вскипанию воды, образованию конвективных потоков.

Эффективным средством повышения скорости оседания частиц яв- ляется искусственное увеличение их размеров за счет коагуляции. Про- цессы коагуляции можно вызвать с помощью специальных веществ – ПАВ, электролитов и неэлектролитов; механическим воздействием (виб- рацией или перемешиванием); температурным воздействием; пропускани- ем электрического тока. В условиях хранения нефтепродуктов введение коагулирующих присадок является наиболее эффективным методом уве- личения чистоты продукта.

При восстановлении качества нефтепродуктов отстаиванием приме- няют отстойники периодического и непрерывного действия, отличающие- ся конструкциями и производительностью. Размеры отстойника определя- ют расчетным путем с учетом скорости оседания частиц, их размеров, вре- мени прохождения нефтепродукта через отстойник, способа подогрева и т.д. Простейшим представителем отстойной аппаратуры являются обыч- ные резервуары нефтебазового хозяйства.

Применение коагулирующих присадок в процессах очистки и фильтрации может обеспечить очень высокую степень чистоты нефтепро- дукта. Процессы фильтрации широко применяются на нефтебазах, разра- ботаны различные типы фильтров.

В настоящее время фильтрацией удаляют частицы крупнее 5 мкм, кото- рые не удается удалить отстоем. В оптимальном случае на нефтебазах фильт- рация нефтепродуктов должна выполняться по следующей схеме. Поступаю- щее топливо пропускают через фильтры грубой очистки (50 – 1 500 мкм), а за- тем – через фильтры тонкой очистки направляют в отстойные резервуары. Вторичная фильтрация осуществляется тонкостью 10 – 20 мкм, после кото- рой продукт направляют в резервуары длительного хранения. Выдача нефте- продуктов должна осуществляться только через фильтры тонкой очистки (20 – 40 мкм). Выдачу топлива на заправку техники необходимо проводить с чистотой до 5 – 10 мкм. Отсутствие отстойных резервуаров и отклонение степени очистки от указанных выше уровней следует считать недостатком в работе нефтебаз. В зарубежной практике считается, что содержание загряз-

193

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

нений при отсутствии эксплуатационной воды не должно превышать 3 – 4 г/т в бензинах и 1,3 – 1,5 г/т в реактивных топливах. При более высоких загряз- нениях выдачу продукта прекращают и производят зачистку резервуаров и коммуникаций.

С помощью центрифуг (сепараторов) эффективно и быстро очища- ются нефтепродукты от частиц размером менее 1 мкм. Сепараторы широко применяют для очистки отработанных масел даже в процессе использова- ния, например, на судах. На нефтебазах центрифуги применяют крайне редко, хотя конструкции их многообразны и достаточно просты. В общем случае центрифугирование производится для разделения воды и нефтепро- дукта, отделения твердых загрязнений от нефтепродуктов, для комплекс- ной обработки и регенерации.

Основным препятствием к широкому внедрению в нефтебазовое хо- зяйство сепараторов следуют считать их малую производительность (500 – 3 000 л/час) и относительную сложность в эксплуатации. Тем не ме- нее, дополнительная очистка нефтепродукта с помощью центрифуг значи- тельно увеличивает срок эксплуатации технических средств и, следова- тельно, вполне может оправдать затраты. Следует заметить, что центрифу- гированием загрязненность топлив можно снизить до 0,05 г/т.

В практике работы нефтебаз наиболее реальным способом очистки нефтепродуктов является внедрение адсорбентов – веществ, способных избирательно поглощать определенные молекулы из смеси органических и неорганических соединений. Например, силикагели могут адсорбировать не только воду, но и гетероорганические соединения и продукты окисле- ния углеводородов. Цеолиты, известные также под названием «молекуляр- ные сита», имеют различную адсорбционную способность. При размере пор от 3,5 до 4 Ао цеолиты практически не задерживают углеводороды, а адсорбируют воду.

Селикагели марок АСК, КСК, ШСМ, отбеливающие глины также по- зволяют улучшить качество нефтепродукта удалением определенных групп углеводородов. К сожалению, такие процессы легче реализовывать в условиях НПЗ, чем на нефтебазах.

Восстановление качества нефтепродуктов смешением широко при- меняют на нефтебазах, где исправляют нестандартные нефтепродукты до- бавлением к ним нефтепродуктов, имеющих запас качества. Этот метод не требует больших экономических затрат и для его осуществления может использоваться обычное складское оборудование.

В этом случае приходится решать две основные задачи:

194

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

∙какое максимальное количество одного нефтепродукта можно подмешать к другому без потери его кондиции;

∙какой нефтепродукт и в каком количестве нужно добавить к об- разовавшейся стандартной смеси, чтобы исправить ее качество?

При решении этих задач необходимо учитывать следующие обстоя- тельства.

1.Предельные значения физико-химических показателей качества устанавливают техническими условиями или стандартом по каждой марке нефтепродуктов. Но не любой нефтепродукт можно использовать по пря- мому назначению, т.к. предельные значения показателей устанавливают на основании эксплуатационных моторных испытаний промышленных об- разцов нефтепродуктов, изготовленных из строго определенных компо- нентов по установленной технологии. Иногда нефтепродукт, полностью удовлетворяющий требованию стандарта, но полученный из других ком- понентов и по другой технологии, не выдерживает моторных испытаний. Поэтому для исправления нестандартных нефтепродуктов желательно до- бавлять однородные нефтепродукты, имеющие запас качества.

2.Т.к. запас качества одного нефтепродукта по разным показателям различен, то контроль за смешиванием необходимо вести по тому показа- телю, который имеет наименьший запас качества. Качество топлив восста- навливают по октановому числу, содержанию ТЭС, фракционному соста- ву, плотности, коксуемости, кислотности, содержанию серы, зольности, содержанию механических примесей и воды, вязкости, температуре вспышки в закрытом тигле. Качество масел – по вязкости, кислотному числу, зольности, плотности, содержанию механических примесей и воды, температуре вспышки.

3.При смешении нефтепродуктов каждый физико-химический по- казатель изменяется по строго определенным закономерностям. При этом всегда следует иметь в виду, что эти закономерности справедливы в том случае, когда какое-либо свойство обоих компонентов определено по од- ной и той же методике и в одинаковых условиях. Например, если к авто- бензину будет добавлено небольшое количество керосина, и требуется проверить, будет ли полученная смесь соответствовать бензину по содер- жанию фактических смол, то перед смешением нужно определить факти- ческие смолы в керосине при температуре, установленной стандартом для бензина.

4.Исправленные нефтепродукты должны обладать высокой физиче- ской и химической стабильностью или иметь необходимый запас качества.

5.Состав смеси, найденный расчетным путем по приведенным ни- же формулам, является ориентировочным.

195

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

После окончания смешения проводят отбор проб и химический ана- лиз смеси согласно действующим техническим условиям или стандартам.

Многие физические и химические свойства нефтепродуктов при сме- шении подчиняются закону прямой пропорциональности, т.е. являются аддитивными. К ним относятся: плотность, коэффициент преломления све- та, содержание общей и меркаптановой серы в ароматических углеводоро- дах, механических примесей и воды, цетановое число, зольность, кислот- ность, теплота сгорания, йодное число, давление насыщенных паров и т.д.

Показатели смеси хст двух нефтепродуктов (1) и (2) рассчитывают согласно формуле

хст	=	с1х1 + с2 х2	=	с1х1 + с2 х2	.	(5.1)
		с1 + с2
			100

Соотношение продуктов, необходимых для смешения, определяют по формуле

	М	1	=	х − х2	× М	2	,	(5.2)
				х - х
			1
где М1	– количество продукта, имеющего запас качества по исправляе-
мому показателю, ед. массы;
М2 – количество продукта,			подлежащего восстановлению, ед. массы;
х –	значение показателя, которое необходимо получить;
х1	и х2 – значения показателей нефтепродуктов М1 и М2							соответст-
венно.

Например, имеется 1 000 кг автомобильного бензина с октановым числом 72, которое необходимо довести до 76. Для исправления может быть взят АИ-93 с октановым числом по моторному топливу 85 в количе- стве, равном

М1	=	76	− 72	×1 000 = 440,0 кг.
			- 76
	85

6. Октановое число смесей бензинов с достаточной степенью точно- сти можно считать аддитивно, но этому правилу подчиняются только сме- си парафиновых углеводородов и компонентов, содержащие одинаковое количества ТЭС или вовсе его не содержащие.

Общее выражение зависимости октанового числа (О.Ч.) смеси бен- зина марки А-76 и дизельного топлива «Л» имеет вид

О.Ч. = 75,63 - 0,58 ×Слтд,

(5.3)

где Cлтд – содержание дизельного топлива «Л» в бензине марки А-76.

196

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Аналогичная зависимость известна для смеси бензина марки А-76 и дизельного топлива «3»

О.Ч. = 75,52 - 0,32 ×Сзтд.

(5.4)

Установлено, что наличие в составе до 1 % дизельного топлива сни- жает О.Ч. на величину, находящуюся в пределах точности метода измере- ния. Как показал экспериментальный анализ, хорошей формулой подсчета вязкости смесей нефтепродуктов является формула Кадмера, коэффициен- ты которой были уточнены В.М. Рыбаком. Формула с достаточной для практики точностью (около 5 %) позволяет подсчитать вязкость смеси двух нефтепродуктов

					ν		= С ν + С					ν		−		к		(ν − ν			) ,		(5.5)
						см							2						2
							1		1	2					100			1
где	νcм – вязкость смеси, сСт;
	ν1, ν2 –		вязкость компонентов в смеси, причем под ν1 понимают боль-
шую величину, сСт;
	к – эмпирический коэффициент,												определяемый из следующих дан-
ных:
С1		10		20	30			40				50						60			70	80	90
С2		90		80	70			60				50						40			30	20	10
к		6,7		13,1	17,9			22,1				25,5						27,9			28,2	25,0	17,0

7. Рассчитывать ожидаемые физико-химические показатели смеси бензинов по приведенным выше формулам следует с учетом зависимостей от их потерь легких фракций в процессе самого смешения, характер кото- рого для каждого показателя различен. Он зависит от фракционного и хи- мического состава бензинов.

Ориентировочно можно принять, что 1 % потерянных легких фрак- ций в самом худшем случае может вызвать:

∙снижение О.Ч. (по моторному методу) авиационного бензина на

0,3 – 0,5 пункта, автобензина – на 0,5 – 1,0 пункта;

∙повышение температуры начала и конца кипения и выкипания 10 и 50 % на 3 оС; температуры выкипания 90,5 % практически остаются

без изменений или незначительно повышаются; остаток после разгонки не изменяется;

∙снижение давления насыщенных паров по Рейду на 3 325 Па;

∙снижение испаряемости (склонности к потерям) по Бударову на

0,5 %.

Содержание труднолетучих веществ (ТЭС, дибромметана и дибром- пропана) с увеличением потерь от испарения бензинов повышается по ли-

197

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

нейной зависимости, справедливой для всех бензинов с различным содер- жанием этиловой жидкости,

χк = χн + 0,042δ

(5.6)

где χк,χн – соответственно начальное (до потерь) и конечное (после по-

терь) содержание этих веществ в граммах на 1 кг бензина; δ – потери бензина от испарения, %.

Влияние испаряемости при смешении также должно приниматься во внимание разработчиками и эксплуатационниками анализаторов качества нефтепродуктов при подготовке контрольных проб для калибровки шкал анализаторов и т.д.

Технологией восстановления качества нефтепродуктов предполага- ется проведение следующих операций.

Врезервуар сначала подают топливо с большей плотностью, а затем

внижнюю часть резервуара перекачивают необходимое количество топли- ва с меньшей плотностью. В этом случае ухудшаются условия смешения. Затем полученную смесь перемешивают перекачкой «на кольцо» по схеме резервуар-насос-резервуар до тех пор, пока не будет получена однородная смесь. Однородность топлива определяют лабораторным анализом после отстоя в течение 3 – 4 ч. Операцию восстановления считают законченной, когда плотность смеси в нижнем, среднем и верхнем слоях будет одинако- вой, и результаты лабораторного анализа подтвердят соответствие качест- ва нефтепродукта требованиям ГОСТ или технических условий.

Нефтепродукты с большой вязкостью смешивают в резервуарах, ко- торые оборудованы подогревателями. Масла можно смешивать также в ус- тановке для смешения, фильтрования и обезвоживания масел (УСФОМ). Если резервуаров с подогревом и установок УСФОМ нет, то смешение ма- сел можно осуществлять в водомаслогрейках, автомаслозаправщиках, ав-

товодомаслозаправщиках.

Исходные продукты перед смешением нагревают до 60 – 80 оС, и смешение проводят при непрерывном подогреве масел при этой же темпе- ратуре. Перекачку высоковязких нефтепродуктов «на кольцо» продолжают до получения однородной смеси. Исправленные нефтепродукты не подле- жат длительному хранению.

Внастоящее время большое внимание уделяется качеству нефти, т.к. нефтеперерабатывающие заводы строят свою технологию в зависимости от определенного сорта нефти и в дальнейшем требуют поставок только этого сорта. Аналогичная проблема возникает и при продаже нефти на экспорт. От одного или группы нефтепроводов питаются, как правило, не- сколько нефтеперерабатывающих заводов, которым требуется нефть раз-

198

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

ных сортов. Поэтому в состав нефтепроводов включают базы смешения нефтей, на которых подготавливают для каждого потребителя требуемый сорт путем смешения разных нефтей.

Существует четыре основных метода смешения фракций сырой нефти:

∙периодическое смешивание включает последовательную пере- качку продуктов из сливных резервуаров к резервуарам для смешивания, где компоненты смешиваются и проверяются на соответствие требуемому качеству;

∙полунепрерывное смешивание использует одновременную пере- качку компонентов из сливных резервуаров. Для получения требуемого качества применяется регулирование скорости (объемов) потока с помо- щью дросселирующих заслонок;

∙непрерывное смешивание подобно полунепрерывному за исклю- чением того, что присадки добавляются в трубопровод посредством про- порционального регулирования расхода;

∙параллельное смешивание является самым современным и точ- ным процессом, когда производится одновременная перекачка компонента из резервуаров с непрерывным добавлением составляющих при точных и автоматически регулируемых условиях. Преимуществом параллельного метода смешивания являются экономия на резервуарах для хранения, вы- сокое качество полученного продукта. Дополнительные преимущества да- ют эффективное использование ручного труда, планирование, уменьшение потерь от испарения и повышение безопасности, возможное применение ЭВМ.

Существует несколько методов технологического процесса:

∙резервуарное смешивание конечных продуктов с использованием исходных компонентов из резервуаров для хранения;

∙сливное смешивание продуктов непосредственно из трубопро-

водов;

∙комбинированное смешивание.

Телеуправление с помощью ЭВМ широко применяется многими за- рубежными фирмами. ЭВМ рассчитывает оптимальные соотношения, пус- кает в действие смеситель, контролирует и оптимизирует смесь с помощью непрерывных анализаторов. Эта система не требует добавочных аналого- вых блоков и не перегружает ЭВМ большим количеством данных для про- смотра. Но в то же время система позволяет ЭВМ оптимизировать не- сколько исходных компонентов для удовлетворения спецификации смеси. Этот подход находит все большее распространение на крупнейших пред- приятиях Северной Америки и Европы.

199

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

5.Контроль качества нефтепродуктов

Всистеме нефтеперерабатывающий завод-нефтебаза за качество нефтепродуктов отвечает поставщик. Однако отдельные нефтебазы и все автозаправочные станции (АЗС) не имеют лабораторий, не проверяют ка- чество принимаемых и отпускаемых нефтепродуктов на соответствие их требованиям стандартов и технических условий. Следовательно, в систему нефтебаза-АЗС-нефтесклад предприятия и организации могут поступать нефтепродукты с отступлением от показателей стандартов качества.

Для обеспечения надежной и долговечной работы техники прово- дится регулярная проверка качества нефтепродуктов, которая включает следующие операции: определение соответствия физико-химических свойств нефтепродукта требованиям действующих стандартов и техниче- ских условий; установление сорта; исключение применения некондицион- ных продуктов; предупреждение ухудшения свойств при транспортирова- нии, хранении и применении; своевременное исправление качества; обос- нование применения определенных марок продуктов и сроков проведения технического обслуживания техники; предъявление претензий нефтебазам поставщика и нефтеперерабатывающей промышленности на поставку про- дукции, не соответствующей стандартам или техническим условиям.

Контрольные анализы и испытания нефтепродуктов серийного и массового производства установлены трех видов: приемно-сдаточные, пе- риодические контрольные и проверочные испытания (полный и арбитраж- ный). Порядок испытаний (анализов) в ходе непрерывного процесса про- изводства указан в технологических регламентах и при необходимости – в нормативно-технической документации. Объем приемно-сдаточных и пе- риодических испытаний регламентирован в стандартах и технических ус- ловиях на конкретные, виды и марки нефтепродуктов, а также в ведомст- венных инструкциях.

Контроль качества выпускаемых горюче-смазочных материалов осу- ществляют службы технического контроля и заводские лаборатории пред- приятия-изготовителя в порядке, установленном руководством пред- приятия в соответствии с утвержденной технической документацией. Ре- зультаты приемно-сдаточной проверки отражаются в товаросопроводи- тельной документации – паспорте, где указывают правила приема и фак- тические результаты испытаний (анализов). Периодическим контрольным испытаниям и проверкам подвергают продукцию, выдержавшую приемно- сдаточные испытания.

Контрольные испытания и проверки проводят с учетом требований потребителей после слива нефтепродуктов в резервуары, в процессе хра-

200