СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ИСПАРЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ И ГЕЛЕОБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B65D90/38 

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов при их хранении в резервуарах.

Известны способы предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов путем нанесения на их поверхность плавающей крыши экрана (авт. св. NN 832057, 1752669, 15411142). Эти способы недостаточно эффективны, так как крыши-экраны не могут герметично покрыть всю поверхность нефтепродукта.

Известны способы предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов в резервуарах, включающие покрытие поверхности нефти и нефтепродуктов армированным ковром, выполненным в форме дисков или гофр. Обычно эти ковры выполняются из эластичного и синтетического материала (авт. св. NN 1757967, 1274876).

Недостатками этих способов являются сложность изготовления указанных выше покрытий, возможность их постоянной пропитки. Кроме этого, при плановых ремонтах резервуара покрытия необходимо извлекать из резервуара для обеспечения огневых работ.

Известны также способы для предотвращения испарения нефтепродуктов путем размещения на их поверхности поплавков, выполненных из различных материалов, например из материала вулканического происхождения (Нефтепереработка и нефтехимия N 3, 1991, с. 32 - 34, Перспективные материалы для сокращения испарения нефтепродуктов из резервуаров).

Этот способ и предложенные материалы так же недостаточно эффективны, как и покрытия из поплавков, так как полностью не закрывают поверхность нефти (нефтепродукты).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемым техническим решениям является способ предотвращения испарений легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения с помощью аэрированного вязкоупругого материала (патент РФ N 2060920 - прототип). Согласно этому способу на поверхность нефтепродукта через его толщу наносят аэрированный вязкоупругий материал при отношении плотностей нефтепродукта и аэрированного вязкоупругого материала 1: (0,66- 0,93).

В качестве покрытия используют состав при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Полиакриламид - 1,020 - 1,120
Сульфоэтоксилат натрия - 0,350 - 0,500
Бихромат калия - 0,940 - 0,948
Хромкаливые квасцы - 0,070 - 0,200
Недостатками способа по патенту РФ N 2060920 являются:
1. Низкая технологичность процесса, так как при закачке аэрированного вязкоупругого состава под слой нефти необходимо преодолевать давление столба жидкости в резервуаре (дополнительный расход электроэнергии), а в случае резервуара большого диаметра будет иметь место неравномерное распределение аэрированного вязкоупругого материала по поверхности нефти, что препятствует созданию монолитного покрытия.

2. При барбатаже аэрированного вязкоупругого материала через слой нефти или нефтепродукта будет происходить интенсивный вынос легких фракций со всего объема продукта, находящегося в резервуаре.

В настоящее время актуальной является задача расширения технологических возможностей, снижение потерь нефти и нефтепродуктов из резервуаров большой емкости за счет нанесения на их поверхность аэрированного вспененного материала способом, не имеющим перечисленных выше недостатков.

Поставленная цель достигается способом предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуара, при котором непосредственно на их поверхность наносят вспененную гелеобразующую композицию на базе полимеров(пеногель) таким образом, чтобы время растекания пеногеля на 3-5 мин было меньше времени его гелеобразования, причем плотность пеногеля выбирают равной 0,3 - 0,55 г/см³, а толщину пеногеля выбирают из соотношения h ≥4 ρ см, где ρ плотность пены, г/см³.

В качестве гелеобразующей композиции материала используют следующий состав, мас.%:
Водорастворимый полимер - 0,3 - 2 [
Поверхностно-активное вещество (ПАВ) - 2-4
Сшиватель (соль трехвалентного хрома) - 0,05 - 0,12
Соль минеральной кислоты - 3-10
Вода пресная - Остальное
В качестве водорастворимого полимера можно использовать полиакриламид, карбоксилметилцеллюлозу и другие водорастворимые полимеры.

В качестве ПАВ используются ПАВ неиногенного или смешанного типов, например МЛ-72, МЛ-80, АФ₉-12, СНО-3Б, ОП-10.

В качестве сшивателя - хромкаливые квасцы (ХКК), а в качестве соли минеральной кислоты NaCl.

Способ осуществляется следующим образом.

В пресной воде растворяют соль минеральной кислоты, в полученный раствор подают водорастворимый полимер, равномерно распределяя его по объему воды, и доводят его до полного растворения.

При продолжении перемешивания раствора полимера в него равномерно дозируют расчетное количество ПАВ и в течение 10 -15 мин доводят до полного растворения. Полученную смесь насосом подают в пожарный пеногенератор или на пожарный ствол специальной конструкции с расходом 3-10 л/с.

На выходе из пенообразующих устройств получают пеногель плотностью 0,3 - 0,55 г/см³, который открытой струей поступает на поверхность нефти или нефтипродукта. Пеногель растекается по поверхности нефти или нефтепродукта, образуя покрытие расчетной толщины.

Результаты экспериментов с композициями пеногеля различного состава приведены в табл. 1.

Из рассмотрения табл. 1 следует, что в выбранном диапазоне концентраций ингредиентов состава для приготовления вспененного гелеобразующего материала плотность приготовленного пеногеля находилась в диапазоне 0,3 - 0,55 г/см³, т. е. на 0,2 - 0,67 г/см³ ниже плотности нефти и нефтепродуктов (по крайним значениям). Для справки: плотность при 20^oC бензина 0,75 г/см³; диз. топлива 0,83 г/см³; нефти 0,85 - 0,97 г/см³.

Скорость растекания пеногеля составляет 5 - 8 м/мин, т.е. при подаче его, например, к стенке резервуара РВС-20000, радиус которого 23 м, пеногель успеет достичь центра резервуара за 3 - 5 мин, что меньше времени гелеобразования пенного покрытия, после которого скорость растекания пены резко снижается.

В резервуарах меньших размеров условия формирования пенного покрытия еще более благоприятны, так как время растекания значительно меньше времени пенообразования.

Были проведены эксперименты по определению степени защиты от испарения бензина путем нанесения на его поверхность пенного покрытия различной толщины. В емкости одинакового размера объемом по 10 л наливали бензин марки АИ-93 и нефть с плотностью 0,854 г/см³. Поверхность продукта покрывалась пеногелем различной толщины.

Во всех случаях плотность пеногеля составляла 0,3 г/см³. Температура эксперимента 16 - 20^oC. Продолжительность эксперимента 30 сут. Потери бензина и нефти от испарения определялись путем взвешивания емкостей в начале и в конце эксперимента. Результаты приведены в табл. 2.

При толщине менее 1 см пеногель не всегда однороден по всей его поверхности, возможны прорывы паров бензина.

Из рассмотрения табл. 2 следует, что потери исследуемых продуктов отсутствуют при толщине пеногеля h > 4/ρ. Для бензина эта толщина составила 6 см > 4:0,75 = 5,3 см, а для нефти 5 см > 4:0,854 = 4,68 см.

Изобретение относится к способам сокращения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при хранении их в резервуарах. При реализации способа смешивают ингредиенты гелеобразующей композиции. Вспенивают ее, получая пеногель. Пеногель непосредственно наносят на поверхность нефти (нефтепродукта) таким образом, чтобы время растекания пеногеля было на 3 - 5 мин меньше времени гелеобразования используемой композиции. Плотность пеногеля равной 0,3 - 0,55 г/см³. Толщину слоя пеногеля h выбирают из соотношения h > 4 : ρ где ρ - плотность пеногеля, h - толщина слоя. В качестве гелеобразующей композиции используют следующий состав, мас.% : водорастворимый полимер 0,3 - 2, ПАВ неиногенного или смешанного типа 2 - 4, сшиватель 0,05 - 0,12, соль минеральной кислоты 3 - 10, вода пресная остальное. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ предотвращения испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров, включающий нанесение на их поверхность покрытия из аэрированного вязко-упругого материала, отличающийся тем, что непосредственно на поверхность нефти или нефтепродукта наносят вспененную гелеобразующую композицию пеногель так, чтобы время растекания его на 3 - 5 мин было меньше времени гелеобразования используемой гелеобразующей композиции, причем плотность пеногеля выбирают 0,3 - 0,55 г/см³, а толщину пеногеля выбирают из соотношения
h > 4/ρ,
где h - толщина пеногеля, см;
ρ - плотность нефти/нефтепродукта, г/см³. 2. Гелеобразующая композиция на основе водорастворимого полимера и воды, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поверхностно-активное вещество, сшиватель и соль минеральной кислоты при следующих соотношениях, мас. %:
Водорастворимый полимер - 0,3 - 2,0
Поверхностно-активное вещество - 2,0 - 4,0
Сшиватель - 0,05 - 0,12
Соль минеральной кислоты - 3,0 - 10,0
Вода пресная - Остальноер