Способ определения массы нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры Российский патент 2024 года по МПК F17D5/02 G01M3/04 

Изобретение относится к способам определения массы нерегламентированных потерь углеводородов на нефтегазоперерабатывающих предприятиях и распространяется на уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры, потерявших герметичность, установленную требованиями технической документации.

Одной из наиболее актуальных задач, решаемых на предприятиях нефтегазопереработки, является управление технологическими потерями углеводородов, которое невозможно без поиска и идентификации источников их возникновения, а также определения величины таких потерь.

Источниками нерегламентированных потерь на установках нефтегазоперерабатывающих предприятий являются:

- уплотнения фланцевого типа трубопроводов и арматуры;

- уплотнения аппаратов: корпусов, крышек лазов, люков и т.п.;

- сальниковые уплотнения запорно-регулирующей арматуры.

Основными компонентами выбросов в атмосферу от неплотностей технологического оборудования установок являются углеводороды с числом атомов углерода от 1 до 6.

Существующая методика определения объема утечек углеводородов из уплотнений технологического оборудования объектов нефтепереработки [ОСТ 153-39.2-046-2003 Методика определения нормативов технологических потерь газообразного и жидкого углеводородного сырья при его компримировании и переработке] основана на подсчете общего числа уплотнений, умножении величины утечки через одно уплотнение на общее число уплотнений и на долю их, потерявших герметичность по формуле

где  – расчётная величина утечки на уплотнении определенного вида для определенной среды, кг/час. Таблица 1;

– общее количество уплотнений определенного вида, шт.;

– продолжительность работы уплотнения, ч;

– коэффициент, характеризующий долю уплотнений, потерявших герметичность, доли. Таблица 1;

– плотность газа при стандартных условиях, кг/м³.

Таблица 1 – Параметры утечек через уплотнения

Наименование оборудования,
Вид технологического потока Расчётная величина утечки , кг/час Расчетная доля уплотнений, потерявших герметичность , доли единицы Запорно-регулирующая арматура Среда газовая 0,0210 0,293 Легкие углеводороды, двухфазные среды 0,0130 0,365 Тяжелые углеводороды 0,0066 0,070 Водород 0,0068 0,300 Предохранительные клапаны Парогазовые потоки 0,136 0,460 Легкие углеводороды 0,084 0,250 Тяжелые углеводороды 0,111 0,350 Фланцевые соединения Парогазовые потоки 0,00073 0,030 Легкие углеводороды 0,00038 0,050 Тяжелые углеводороды 0,00028 0,020

Деление произведения в числителе на плотность газа при стандартных условиях производится для перевода единицы измерения потерь газообразных углеводородов из массовой в объемную.

Данный способ в целом подходит для определения предельно допустимого экологического норматива общих потерь углеводородов на предприятии за счет нерегламентированных утечек через неплотности технологического оборудования, но не решает задачу по идентификации источников потерь, определения их фактической величины для оценки характера утечки и разработки последующих мероприятий по их устранению.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения массы нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения массы нерегламентированных потерь углеводородов, включающего подсчет числа уплотнений потерявших герметичность и умножении на величину утечки через одно уплотнение, используются результаты инструментального поиска фактического количества уплотнений потерявших герметичность, а размер потерь от одного уплотнения определяется по величине концентрации углеводородов в шлейфе утечки и коэффициенту потерь.

Для идентификации места утечки используется тепловизор с возможностью визуализации наличия углеводородных газов путем воспроизведения полной картинки сканируемой области.

Тепловизор должен работать в спектральном диапазоне от 3.2 до 3.4 мкм, позволяющем обнаруживать различные типы газов, характерных для нефтеперерабатывающей промышленности, таких как метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, бензол, этанол и др. углеводороды с числом атомов от 1 до 6. Утечки газа, невидимые невооруженным глазом, отражаются в видоискателе или на жидкокристаллическом экране в виде «дыма», позволяя оператору безошибочно определять место дефекта.

После обнаружения места утечки, оператор подносит чувствительный элемент газоанализатора в углеводородный шлейф утечки с подветренной стороны на расстояние 1 см от точки потери герметичности уплотнения, не касаясь его поверхности, и фиксирует показания прибора в течение 1 минуты. В расчет принимается максимально достигнутая величина концентрации паров углеводородов в утечке.

В качестве прибора для измерения концентрации углеводородов используется газоанализатор определяющий концентрации утечек углеводородных газов с числом атомов углерода от 1 до 6 в диапазоне от 1 до 2500 ppm, с нижним порогом отклика и разрешением в 1 ppm.

Величина нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения определяется по формуле

где – коэффициент потерь, зависящий от вида внутренней среды и типа i-го источника потерь. Определяется по таблице 2;

– максимально достигнутая концентрация паров углеводородов в утечке i-го источника, % об.

– продолжительность работы i-го оборудования в отчетном периоде, ч;

n – общее количество уплотнений потерявших герметичность.

Таблица 2 – Значения коэффициента потерь, кг/(%об.· ч)

Тип источника потерь Характеристика внутренней среды Водородсодержащий газ Газообразные углеводороды Легкие углеводороды Тяжелые углеводороды Сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры 0,0047509 0,0146718 0,0090826 0,0046111 Фланцевые уплотнения трубопроводов и арматуры 0,0089917 0,0288336 0,0178996 0,0090267 Уплотнения аппаратов 0,0174734 0,0571572 0,0355338 0,0178577

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ, при котором масса нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры определяется по количеству уплотнений для которых инструментально установлена фактическая потеря герметичности, а размер потерь от одного уплотнения определяется по величине концентрации углеводородов в шлейфе утечки и коэффициенту потерь.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использовано оборудование, распространенное в области газового анализа.

Изобретение относится к способам определения массы нерегламентированных потерь углеводородов. Способ определения массы нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры включает подсчет общего числа уплотнений. Далее проводят умножение величины утечки через одно уплотнение на общее число уплотнений и долю их, потерявших герметичность. Фактическое число уплотнений, потерявших герметичность, устанавливается опытным путем с использованием инструментального поиска. Величина каждой индивидуальной утечки через уплотнение определяется по концентрации углеводородов в шлейфе утечки и коэффициенту потерь, а суммарная масса нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения рассчитывается по формуле. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения массы нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры. 2 табл.

Способ определения массы нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения аппаратов, трубопроводов и трубопроводной арматуры, включающий подсчет общего числа уплотнений, умножение величины утечки через одно уплотнение на общее число уплотнений и долю их, потерявших герметичность, отличающийся тем, что фактическое число уплотнений, потерявших герметичность, устанавливается опытным путем с использованием инструментального поиска, величина каждой индивидуальной утечки через уплотнение определяется по концентрации углеводородов в шлейфе утечки и коэффициенту потерь, а суммарная масса нерегламентированных потерь углеводородов через уплотнения рассчитывается по формуле

, т

где – коэффициент потерь, зависящий от вида внутренней среды и типа i-го источника потерь, который определяется согласно следующим данным:

- для водородсодержащего газа:

через сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры 0,0047509;

через фланцевые уплотнения трубопроводов и арматуры 0,0089917;

через уплотнения аппаратов 0,0174734;

- для газообразных углеводородов:

через сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры 0,0146718;

через фланцевые уплотнения трубопроводов и арматуры 0,0288336;

через уплотнения аппаратов 0,0571572;

- для легких углеводородов:

через сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры 0,0090826;

через фланцевые уплотнения трубопроводов и арматуры 0,0178996;

через уплотнения аппаратов 0,0355338;

- для тяжелых углеводородов:

через сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры 0,0046111;

через фланцевые уплотнения трубопроводов и арматуры 0,0090267;

через уплотнения аппаратов 0,0178577;

– максимально достигнутая концентрация паров углеводородов в утечке i-го источника, % об.;

– продолжительность работы i-го оборудования в отчетном периоде, ч;

n – общее количество уплотнений, потерявших герметичность.