СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ПОТЕРЬ НЕФТИ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ ИСПАРЕНИЯ В ВЫБРОСАХ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ВО ВРЕМЯ НАЛИВА В ТРАНСПОРТНЫЕ ЕМКОСТИ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/22 G01N33/26 

Способ определения потерь применим как в процессе подготовки и транспортировки нефти на промыслах, так и на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, транспортировкой и распределением нефтепродуктов.

В настоящее время уделяется большое внимание внедрению рационального использования, решению проблем небаланса и совершенствования системы измерения и учета нефти или нефтепродуктов при переработке, транспортировке, хранении и потреблении. В этом свете актуальным является создание простого в использовании и высокоточного способа определения потерь углеводородов от испарения при заполнении транспортных емкостей.

Известен способ определения массы потерь нефти и нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси в процессе заполнения емкости определенного объема (Абузова Ф.Ф., Бронштейн И.С. и др. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировании и хранении. - М.: Недра, 1981, с.26). При этом измеряют концентрацию углеводородов в паровоздушной смеси на выходе из горловины емкости и, получив значение средней величины концентрации, по формуле рассчитывают значение массы потерь углеводородов:

где M - масса потерь нефти и нефтепродуктов от испарения из емкости в процессе заполнения, кг;

C_cp - средняя массовая концентрация паров углеводородов в вытесненной из емкости паровоздушной смеси, кг/м³;

V - объем вытесненной из емкости паровоздушной смеси, м³.

Известен также способ определения объема легких углеводородов (Абузова Ф.Ф., Бронштейн И.С. и др. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировании и хранении. - М.: Недра, 1981, с.75), теряемых при заполнении транспортных емкостей, включающий определение значения объема выбросов как объема закачанного нефтепродукта, измерение плотности паров нефтепродукта в паровоздушной смеси на выходе из горловины цистерны, определение давления насыщенных паров нефтепродуктов и последующий расчет значения массы потерь углеводородов по формуле:

где k_T - коэффициент насыщения паров нефтепродукта (табличные значения, полученные опытным путем);

V_зак - объем закаченного нефтепродукта, м³;

P_s - давление насыщенных паров нефтепродукта, кПа;

P_aбc - абсолютное давление газового пространства емкости, кПа;

ρ - плотность паров нефтепродукта, кг/м³.

Данный способ не определяет истинного значения объема выталкиваемой паровоздушной смеси за счет испарения нефтепродукта, так как коэффициент насыщения паров нефтепродукта k_T, используемый в формуле расчета, получен экспериментальным путем для разных климатических зон и периодов года и является табличным значением, что определяет высокую погрешность расчетов.

Известен способ определения объема легких углеводородов (Бударов И.П. Исследование испаряемости моторных топлив при хранении. - Диссертация кандидата технических наук. - М.: НИИ ГСМ МО, 1958, с.70), теряемых при заполнении транспортных емкостей, включающий определение значения объема выбросов как объема закачанного нефтепродукта, измерение концентрации углеводородов в паровоздушной смеси на выходе из горловины емкости в начальный и конечный моменты времени и последующий расчет значения массы потерь углеводородов по формуле:

где V_емк - объем емкости, м³;

k - коэффициент перевода объемной концентрации в массовую концентрацию паров нефтепродукта (рассчитывается индивидуально);

C_м1, C_м2 - массовые концентрации углеводородов в газовом пространстве емкости соответственно в начальный и конечный моменты времени заполнения емкости.

Недостатком этого способа является его значительная погрешность, обусловленная тем, что принимают допущение - паровоздушная смесь насыщается мгновенно до максимально возможной концентрации паров нефтепродуктов. Но, как показывает практика, этот процесс более длительный, что и дает погрешность в расчетах.

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является способ определения потерь углеводородов нефти и нефтепродуктов от испарения по концентрации углеводородных паров (Черникин В.И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз. - М.: Гостоптехиздат, 1955, с.330), вытесняемых из емкости за одно заполнение, включающий определение значения объема газового пространства емкости как геометрического объема емкости (данные из паспорта на емкость), определение температуры и давления газового пространства в момент наполнения емкости, измерение максимальной концентрации углеводородов в паровоздушной смеси на выходе из горловины емкости, измерение молекулярного веса паров углеводородов и последующий расчет значения массы потерь углеводородов по формуле:

где V - объем газового пространства емкости, м³;

T - температура газового пространства в момент наполнения емкости, К;

P - давление газового пространства в момент наполнения емкости, Па;

C - максимальное значение объемной концентрации углеводородов в газовом пространстве емкости;

M - молекулярный вес паров углеводородов, кг/моль;

- универсальная газовая постоянная, Дж /(моль*К).

Данный метод в целом решает задачу определения потерь нефтепродуктов, дает достаточно объективную картину, однако имеет существенную погрешность в связи с тем, что он не учитывает неравномерность распределения концентрации паров нефтепродуктов по высоте газового пространства, связанную с интенсивным испарением нефтепродуктов с высоким давлением паров, происходящим в процессе заполнения емкости. Также недостатком данного способа является необходимость применения сложного и дорогого измерительного оборудования (хроматограф и т.п.) для определения молекулярного веса паров углеводородов, если же брать табличное значение молекулярного веса паров углеводородов, то это вызывает существенную погрешность в расчетах.

Технический результат изобретения - снижение трудоемкости и повышение точности определения потерь углеводородов нефтепродуктов от испарения при заполнении транспортной емкости.

Указанный технический результат достигается тем, что для определения массы потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси во время налива в транспортные емкости заданного объема, включающий заполнение емкости нефтью или нефтепродуктами до максимального уровня и измерение концентрации углеводородов в паровоздушной смеси на выходе из горловины емкости, в процессе заполнения емкости фиксируют момент начала налива нефти или нефтепродукта, фиксируют отрезок времени от начала налива до первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси, которое принимают за минимальное значение концентрации, отрезок времени до момента достижения максимального значения концентрации углеводородов в паровоздушной смеси и отрезок времени до достижения максимального уровня заполнения, а массу потерь нефти или нефтепродукта определяют по следующей формуле:

где M_пп - масса потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси, кг;

V_ц - объем емкости, являющийся объемом газового пространства емкости, м³;

t_ц - отрезок времени от начала налива емкости до достижения максимального уровня заполнения, мин;

C_max - максимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³;

C_min - минимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³;

t_Cmax - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_max, мин;

t_Cmin - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_min, мин.

Данные отличительные признаки в совокупности с известными являются существенными для достижения технического результата, так как измерение временных интервалов от начала налива до:

- момента первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси, которое принимают за минимальное значение концентрации;

- момента максимальной величины концентрации углеводородов в паровоздушной смеси;

- момента окончания налива по достижении максимального уровня в емкости,

позволяют объективно учесть неравномерность распределения концентрации паров нефтепродуктов по высоте газового пространства и значительно упростить способ, в связи с чем отсутствует необходимость использования сложного оборудования.

Способ реализуется следующим образом.

До начала налива емкости определяют объем ее газового пространства V_ц статическими методами по ГОСТ Р 8.595-2004 как геометрический объем или берут данные из паспорта на емкость. Подготавливают к работе газоанализатор и секундомер. Заборную трубку газоанализатора устанавливают на уровне нижнего среза заливной горловины емкости. Включают секундомер в момент начала налива нефти или нефтепродуктов и измеряют текущие значения концентрации углеводородов в паровоздушной смеси. При появлении в паровоздушной смеси паров углеводородов фиксируют первый отрезок времени t_Cmin от начала налива до первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси с концентрацией C_min. При достижении в выходящей паровоздушной смеси концентрации паров углеводородов максимума C_max фиксируют второй отрезок времени t_Cmax от начала налива до момента достижения максимального значения концентрации углеводородов в паровоздушной смеси. Третий отрезок времени t_ц фиксируют при окончании налива до максимального значения. Используя полученные значения, находят массу потерь углеводородов от испарения по формуле (5).

Заявленный способ был опробован при наливе различных нефтепродуктов в транспортные емкости на объектах нефтеперерабатывающего завода, результаты которого приведены в таблице 1.

Таблица 1 № Продукт Объем емкости М_ц, м³ t_Cmin, мин C_min, г/м³ t_Cmax, мин t_Cmax, г/м³ t_ц, мин Масса потерь по ф-ле (5) M_пп, г Масса потерь по ф-ле (4) G, г 1 Нефраса П-1 66 2,81 4,62 58,82 764,33 67,0 30321,84 5441,80 2 Регуляр 92 61 3,49 124,4 9,1 3021,75 10,26 79996,79 78612,1 3 Регуляр 92 61,3 2,35 8,89 9,3 2879,55 10,18 81418,75 71738,5 4 Мазут М100 66 0,08 83,54 12,87 53,33 46 7023,32 26,49 5 Алкилат 66 4,35 4,62 37 817,65 45 33538,52 6227,61 6 ДТ печное 66 1 17,78 6,54 408,83 11,07 22966,83 1556,90 7 ТС-1 66 2,33 3,56 12 515,48 14,1 18869,31 2475,15 8 Аи-98 66 5,12 71,10 44,89 1635,3 50 60918,96 24910,4

Как видно из полученных результатов, заявленный способ имеет более высокую точность определения потерь углеводородов нефти или нефтепродуктов от испарения при заполнении транспортной емкости, а также снижена трудоемкость при использовании данного способа, т.к. его применение не требует использования сложного оборудования.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ, при котором замеряют временные интервалы от начала налива до изменения значений концентрации паров углеводородов в выходящей паровоздушной смеси.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации может быть использовано стандартное оборудование, широко распространенное в области измерительной техники.

Изобретение относится к подготовке и транспортировке нефти на промыслах и на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, транспортировкой и распределением нефтепродуктов. Способ основан на том, что в процессе налива емкости производится измерение концентрации углеводородов в вытекающей из горловины паровоздушной смеси и трех временных интервалов от момента начала налива до: момента первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси, которое принимают за минимальное значение концентрации; момента максимальной величины концентрации углеводородов в паровоздушной смеси; момента окончания налива по достижении максимального уровня в емкости. Массу потерь нефти или нефтепродукта определяют по следующей формуле:

$$M_{пп}=V_{ц}\left[\frac{\left(t_{ц}-t_{Cmax}\right)C_{max}}{t_{ц}}+\frac{\left(t_{Cmax}-t_{Cmin}\right)\left(C_{max}+C_{min}\right)}{2t_{Cmax}}\right],$$

где M_пп - масса потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси, кг; V_ц - объем емкости, м³; t_ц - отрезок времени от начала налива емкости до достижения максимального уровня заполнения, мин; C_max - максимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³; C_min - минимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³; t_Cmax - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_max, мин; t_Cmin - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_min, мин. Достигаются снижение трудоемкости и повышение точности определения потерь углеводородов. 1 табл.

Способ определения массы потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси во время налива в транспортные емкости заданного объема, включающий заполнение емкости нефтью или нефтепродуктом до максимального уровня и измерение концентрации углеводородов в паровоздушной смеси на выходе из горловины емкости, отличающийся тем, что в процессе заполнения емкости фиксируют момент начала налива нефти или нефтепродуктов, фиксируют отрезок времени от начала налива до первоначального появления углеводородов в паровоздушной смеси, которое принимают за минимальное значение концентрации, отрезок времени до момента достижения максимального значения концентрации углеводородов в паровоздушной смеси и отрезок времени до достижения максимального уровня заполнения, а массу потерь нефти или нефтепродуктов определяют по следующей формуле:

где M_пп - масса потерь нефти или нефтепродуктов от испарения в выбросах паровоздушной смеси, кг;
V_ц - объем транспортной емкости, являющийся объемом газового пространства емкости, м³;
t_ц - отрезок времени от начала налива емкости до достижения максимального уровня заполнения, мин;
C_max - максимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³;
C_min - минимальная массовая концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, кг/м³;
t_Cmax - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_max, мин;
t_Cmin - отрезок времени от начала налива до выхода паров с концентрацией C_min, мин.