Технические средства сокращения потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров (стр. 2 из 5)

Сведения о том, насколько более эффективной является ГУС по сравнению с ГО, в литературе отсутствуют.

1.3 Покрытия, плавающие на поверхности нефтепродукта

В качестве покрытий, плавающих на поверхности нефтепродукта и препятствующих его испарению, применялись и применяются плавающие защитные эмульсии, микрошарики из пластмасс, понтоны и плавающие крыши.

1.3.1 Защитные эмульсии

Способ сокращения потерь от испарения путем применения защитных эмульсий заключается в том, что на поверхность нефтепродукта помещается текучая концентрированная эмульсия с меньшей плотностью, чем у защищаемого нефтепродукта. Достоинством данного способа сокращения потерь от испарения является то, что эмульсия хорошо распространяется по всей поверхности нефтепродукта, изолируя ее от ГП, независимо от степени отклонения стенки резервуара от цилиндрической формы. Защитные эмульсии могут быть применены как во вновь строящихся, так и в уже эксплуатирующихся резервуарах с любой конструкцией кровли без ее модернизации.

В настоящее время известны защитные эмульсии различного состава. Например, НИИТранснефть (ныне ИПТЭР) провел [1] испытания эмульсии следующего состава (% масс.): топливо ТС-1 —56; вода—21,6; этиленгликоль— 1,2; желатин сухой—0,3. Эмульсия представляла собой белую однородную вязкую массу плотностью 810 кг/м3.

Эмульсия испытывалась в резервуаре емкостью 600 м3 на нефти плотностью 857 кг/м3. Толщина эмульсии на поверхности нефти в начале испытания достигла 20 см. Испытания защитной эмульсии показали, что она сокращает потери нефти от испарения в среднем на 80 %. Однако ее стабильность (срок службы) составила только 3 месяца, после чего эмульсия разрушилась и осела на дно резервуара. Из-за непродолжительности срока службы эмульсии срок ее окупаемости более чем в 10 раз превысил срок службы. В результате испытанная эмульсия промышленного применения не нашла. Еще один препятствующий испарению состав предложен в «Гипро-морнефтегаз». Он включает (% масс.): латекс БСНК—79,3...83,7; натриевую соль нафтеновых кислот мылонафта—16,0...20,0 и натриевые соли карбокси-метилцеллюлозы — 0,3...0,7. По информации разработчиков он уменьшает потери нефтепродуктов от испарения на 17...21 %, что совершенно недостаточно.

Во ВНИИ для предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов предложен состав, включающий (% мае.): полиакриламид— 1,02...1,12; сульфоэтоксилат натрия—0,35...0,50; бихромат калия—0,94...0,95; хромока-лиевые квасцы—0,07...0,20 и воду (остальное). Исследования разработчиков показали, что эффект от применения данного состава зависит от его плотности и толщины. Установлено, что при плотности состава менее 500 кг/м3 происходит разрыв покрытия парами нефтепродукта, а при плотности выше 700 кг/м3— его погружение в нефтепродукт. Оптимальным, по мнению разработчиков, является соотношение плотностей нефтепродукта и покрытия 1 : (0,66...0,93). Кроме того, было установлено, что при толщине покрытия менее 0,5 % от высоты взлива бензина в модельной емкости сплошности защитного покрытия обеспечить не удается: на его поверхности образуются пузыри, деформации и разрывы от напряжений, создаваемых парами нефтепродуктов, образующимися под покрытием.

Испытания состава проводились в резервуаре объемом 10 м3 с площадью поперечного сечения 2,5 м2. Резервуар был заполнен бензином Аи-93 на высоту 1,5 м. Предварительно подготовленный аэрированный вязкоупругий материал в объеме 0,05 м3 закачивался в емкость насосом через приемный патрубок под уровень бензина. Поскольку плотность состава была равна 620 кг/м3, то он всплывал в бензине и растекался по его поверхности, образуя слой толщиной 0,1 м. Через 2...2,5 ч состав приобрел упругие свойства, эффективно разделяя нефтепродукт и воздух. В ходе испытаний было достигнуто сокращение потерь бензина от испарения на 87...99 %.

Основным препятствием к применению данного состава является высокое содержание воды: при отрицательных температурах покрытие частично примерзнет к стенке резервуара, а частично будет разорвано образующимся льдом.

Испытания других типов защитных эмульсий выявили еще один недостаток: при опорожнении резервуаров в случае низкого уровня взлива нефтепродукта защитная эмульсия захватывается образующейся воронкой, вследствие чего забиваются насосы и фильтры.

1.3.2 Микрошарики

Микрошарики из пластмасс также служат для уменьшения поверхности испарения нефтепродуктов. Они представляют собой микросферы диаметром

от 10 до 250 мк, изготовленные из фенольно-формальдегидных или карбомид-ных смол и заполненные инертным газом—азотом.

Проведенные в лабораторных и промышленных условиях испытания показали [1], что микрошарики, плавающие на поверхности нефти или бензина слоем толщиной 20...25 мм сокращают потери от испарения по сравнению с потерями из резервуаров с незащищенной поверхностью: бензинов — на 35...50 %, нефти—на 80 %. При этом используемый объем резервуаров с различной конструкцией кровли не уменьшается.

В то же время были выявлены и недостатки применения микрошариков: их унос из резервуаров вместе с откачиваемым нефтепродуктом, а также налипание на стенки резервуара. По этим причинам они не нашли применения.

1.3.3 Понтоны

Понтоном называется жесткое плавающее покрытие, помещаемое в резервуар со стационарной кровлей с целью уменьшения скорости насыщения ГП парами нефтепродуктов (рис. 4).

Конструктивно понтон представляет собой жесткую газонепроницаемую конструкцию в форме диска, закрывающую не менее 90 % поверхности нефтепродукта и снабженную затвором, уплотняющим кольцевой зазор между диском и стенкой резервуара. По материалу, из которого изготовлен диск, различают металлические и синтетические понтоны.

Рисунок 4 - Резервуар с металлическим понтоном: 1 — настил понтона;

2 — металлические короба-сегменты; 3—уплотняющие затворы металлического понтона и направляющих; 4 — труба для ручного отбора проб; 5 — кожух пробоотборника ПСМ; 6 — опорные стойки

Типы металлических понтонов приведены на рис. 5:

1) чашеобразные однодечные;

2) однодечные с периферийным открытым коробом, разделенным на отсеки;

3) однодечные с периферийным закрытым коробом, разделенным на отсеки;

4) двудечные, разделенные на отсеки.

Рисунок 5 - Основные типы металлических понтонов: а—чашеобразный однодечный; б—однодечный с периферийным открытым коробом, разделенным на отсеки; в—однодечный с периферийным закрытым коробом, разделенным на отсеки; г—двудечный, разделенный на отсеки

Нетрудно заметить, что в порядке упоминания металлоемкость понтонов возрастает. Но одновременно увеличивается их непотопляемость.

Синтетические понтоны значительно менее металлоемки. Они разнообразны по конструкции. Например, понтон, разработанный ВНИИСПТиефть (ныне ИПТЭР) состоит из кольца жесткости, на которое натянута сетка, служащая основой для ковра из газонепроницаемой полиамидной пленки. Плавучесть данной конструкции обеспечивается поплавками, выполненными из химически стойкого к нефтепродуктам пленочного пенопласта.

Получили распространение и синтетические понтоны из пенополиуретана (ППУ). Понтон конструкции СКБ «Транснефтеавтоматика», например, включает периферийное кольцо, обеспечивающее прочность и жесткость в месте крепления кольцевого затвора, центральную часть, несущее кольцо с эластичным вкладышем, формирующее борт понтона и позволяющее закрепить затвор. Для предотвращения насыщения ППУ нефтепродуктом, его поверхность покрывается полиуретановым латексом, а для придания поверхности понтона токопроводящих свойств - саженаполненным латексом.

Понтон «Coverblot» компании «Larosch Buyj» изготавливают из панелей жесткого пенопласта, облицованных с обеих сторон алюминиевым листом. Панели скрепляют болтами с помощью зажимных планок.

Независимо от конструкции все понтоны должны быть заземлены (чтобы избежать разрядов статического электричества), снабжены направляющими (чтобы предотвратить вращение конструкции под воздействием струй нефтепродукта), а также опорами (чтобы обеспечить возможность зачистки и ремонта днища).

Одним из важнейших узлов любого понтона является уплотняющий кольцевой затвор, т. к. именно от качества герметизации зазора между газонепроницаемым «диском» и стенкой резервуара в значительной степени зависит достигаемая величина сокращения потерь нефтепродукта от испарения.

Согласно [4] при применении понтонов сокращение потерь нефтепродуктов от испарения составляет 80. ..90 %. В [5] отмечается, что понтоны сокращают потери от «больших дыханий» на 80 % и на 70 % от «малых».

1.3.4 Плавающие крыши

Плавающие крыши (ПК) в отличие от понтонов применяются в резервуарах, не имеющих стационарной кровли (рис. 6). В связи с этим их конструкция несколько отличается от конструкции понтонов.

Рисунок 6 - Резервуар с плавающей крышей: 1 —приемо-раздаточный патрубок с хлопушкой; 2—запасной трос хлопушки; 3—кольца жесткости; 4—стенка резервуара; 5—кольцевая площадка жесткости; 6—огневой предохранитель; 7—трубопровод раствора пены; 8—опорные стойки плавающей крыши; 9—водоприемник атмосферных осадков; 10—сухопровод орошения стенки резервуара; 11—плавающая крыша; 12 — опорная ферма; 13—катучая лестница; 14 — бортик удерживания пены; 15 — опорная ферма; 16—периферийный кольцевой понтон плавающей крыши; 17—уплотнитель (затвор) плавающей крыши; 18—переходная площадка; 19—шахтная лестница; 20—трубчатая направляющая плавающей крыши; 21—дренажная система; 22—днище резервуара