WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ЛЮБИН Евгений Анатольевич

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ

НЕФТИ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ ТИПА РВС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов,

баз и хранилищ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Коршак Алексей Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Земенков Юрий Дмитриевич, кандидат технических наук Дяченко Игорь Федорович

Ведущая организация – ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов».

Защита диссертации состоится 02 декабря 2010 г. в 16 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224. при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 1160.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 01 ноября 2010 года.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета д-р техн.наук, доцент А.К. НИКОЛАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Нефть – это ценное невосполнимое сырье, но в процессе транспортировки и хранения нефти имеют место е потери, значительную долю которых составляют потери от испарения. Например, при полном заполнении резервуара РВС-20000 при стандартных условиях в летний период испаряется и выбрасывается в атмосферу вместе с вытесняемой паровоздушной смесью около 10 тонн нефти. В целом же по стране, по данным Федеральной службы государственной статистики, выбросы углеводородов, отходящих от стационарных источников, по Российской Федерации в 2009 году составили 4,8 миллиона тонн. Это связано с несовершенством технических средств и технологических процессов при транспорте и хранении нефти.




Выбор средств сокращения потерь нефти от испарения из резервуаров связан с их величиной, поэтому возникает необходимость оценить е значение.

Традиционно для сокращения этих потерь применяются различные технические средства: диски-отражатели, газовые обвязки, газоуравнительные системы и понтоны. Однако эффективность их применения не всегда высока.

За рубежом для этой цели широко применяются системы улавливания легких фракций (УЛФ). В последние годы интерес к их использованию растет и в нашей стране. Системы УЛФ многообразны и основаны на различных физических принципах. Абсорбционные и адсорбционные системы УЛФ сложны, конденсационные – дроги, компрессорные – капиталомки и пожаровзрывоопасны.

В условиях магистральных нефтепроводов и нефтеналивных терминалов в качестве альтернативы традиционным средствам сокращения потерь большой интерес представляют эжекторные системы УЛФ. Они относительно просты, малокапиталомки, взрывобезопасны, но методы расчета таких систем находятся в стадии разработки, не определена область их применения.

Целью диссертационной работы является сокращение выбросов паров нефти при заполнении резервуаров и других емкостей на основе разработки и оптимизации технологии улавливания лгких фракций углеводородов с использованием жидкостно-газового эжектора.

Основные задачи исследования Получить критериальные зависимости для описания динамики испарения нефтей с различными свойствами по начальной концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара.

Выполнить сравнительный анализ точности различных методик расчетной оценки потерь нефти при «большом дыхании» резервуаров.

Экспериментально проверить возможность использования теории фазовых равновесий для прогнозирования величины степени улавливания паров нефти, достигаемой в эжекторной системе УЛФ.

Установить зависимость степени улавливания паров нефти от определяющих параметров в насосно-эжекторной системе улавливания легких фракций при использовании в качестве рабочей жидкости дизельного топлива.

Выполнить технико-экономический анализ области применения эжекторной системы улавливания легких фракций нефти.

Идея работы Для снижения выбросов углеводородов в атмосферу следует поглощать легкие фракций углеводородов низколетучим светлым нефтепродуктом или нефтью с пониженной упругостью паров путм их смешения со скомпримированной паровоздушной смесью из нефтяных резервуаров.

Научная новизна работы Установлены критериальные зависимости для описания массоотдачи от поверхности нефти для случаев простоя, опорожнения и заполнения резервуаров, позволяющие оценить динамику испарения нефтей с различными свойствами по начальной концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара.

Установлена количественная связь величины степени улавливания паров нефти, достигаемой в эжекторной системе УЛФ при использовании в качестве рабочей жидкости дизельного топлива, с величиной давления, температуры, коэффициента эжекции и начальной концентрации углеводородов.





Защищаемые научные положения Расчты по прогнозированию потерь нефти от испарения по методике, основанной на использовании полученных критериальных уравнений массоотдачи, позволяют получить результаты с меньшей погрешностью, чем по существующим методикам.

Применение эжекторной системы улавливания легких фракций нефти является наиболее целесообразным способом сокращения е потерь от испарения на резервуарах номинальной вместимости 2000 м3 и 3000 м3, если коэффициент их оборачиваемости составляет от 20 до 48 1/год, при вместимости 5000…10000 м3, если коэффициент их оборачиваемости составляет от 8 до 43 1/год и на резервуаре объемом 20000 м3 и 50000 м3 при коэффициенте оборачиваемости менее, соответственно, 25 и 10 1/год.

Методика исследований В основу проведенных исследований положен системный подход к изучаемому объекту. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований: обобщение и анализ теоретических и экспериментальных трудов в области прогнозирования и сокращения потерь нефти от испарения, численные методы, линейная алгебра, методы математической статистики, экспериментальные исследования для проверки возможности прогнозирования степени улавливания углеводородов при напорной абсорбции, статистические методы планирования и обработки экспериментальных данных.

Достоверность научных положений обоснована и подтверждена использованием современных методов при проведении теоретических исследований, сходимостью расчетных и экспериментальных данных с применением методов математической статистики и регрессионного анализа.

Практическая ценность работы Разработанная методика с использованием критериальных уравнений массоотдачи при операциях с нефтью в резервуарах типа РВС позволяет с достаточной для инженерных расчтов точностью прогнозировать потери нефти от испарения.

Разработан способ очистки от углеводородов парогазовой среды (заявка на изобретение №2010133414).

Разработанные автором рекомендации позволяют увеличить эффективность применения различных средств сокращения потерь нефти от испарения для нефтяных резервуаров типа РВС.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались на:

Международном форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 23-25 апреля 2008 г.);

IV Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2008» (г. Уфа, 2008 г.);

региональной научно-технической конференции «Проблемы разработки и эксплуатации месторождений высоковязких нефтей и битумов» (г.Ухта, 20-21 ноября 2008 г.);

X Международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2009» (г.Ухта, 18-20 марта 2009 г.);

auf Freiberger Forschungsforum 60. Berg- und Httenmnnischer Tag 2009: «Challenges and solutions in Mineral Industry» (Freiberg, Technische Universitt Bergakademie, 18 июня 2009 г.);

ежегодной научной конференции студентов и молодых ученых СПГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение»

(г. Санкт-Петербург, 2010 г.).

По теме диссертации опубликовано восемь научных работ, из которых одна работа в издании, входящем в перечень научных изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Личный вклад соискателя Автором получены критериальные уравнения массоотдачи от поверхности нефти при операциях заполнения, опорожнения и простоя резервуаров, выполнен сравнительный анализ точности различных методик расчетной оценки потерь нефти при «большом дыхании» из них; разработана экспериментальная установка и методика исследований для проверки возможности прогнозирования степени улавливания углеводородов при напорной абсорбции, проведены опыты, обработаны полученные результаты, выполнен теоретический расчт по прогнозированию степени улавливания паров нефти при напорной абсорбции, проведена технико-экономическая оценка области применения эжекторных систем УЛФ.

Реализация результатов работы Методика, основанная на полученных критериальных зависимостях массоотдачи при заполнении и опорожнении нефтяных резервуаров и при хранении нефти, а также зависимость степени улавливания паров нефти при использовании эжекторной системы УЛФ могут быть применены на предприятиях нефтегазовой отрасли, осуществляющих операции приема и хранения нефти, при проектировании и реконструкции средств борьбы с испарениями на резервуарах типа РВС. Разработанный способ очистки от углеводородов парогазовой среды может быть применен для резервуарных парков магистральных нефтепроводов, морских нефтеналивных терминалов и пунктов налива железнодорожных цистерн в виде безопасных автоматизированных эжекторных установок, которые позволят добиться уменьшения выбросов углеводородов в атмосферу при наименьших затратах, чем при использовании традиционных технических средств.

Научные и практические результаты работы используются в учебном процессе СПГГИ (ТУ) при изучении дисциплины «Проектирование и эксплуатация нефтехранилищ и АЗС» студентами специальности 130501.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, изложена на 185 страницах текста, содержит 48 рисунков, 28 таблиц, список использованных источников из наименований, 2 приложения.

Автор выражает глубокую признательность д.т.н., профессору А.А. Коршаку, а также благодарит коллектив кафедры транспорта и хранения нефти и газа Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) имени Г.В. Плеханова за помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы и необходимость проведения теоретических и экспериментальных исследований, определены объект и предмет исследования.

Первая глава посвящена анализу современного состояния методов оценки потерь нефти от испарения из резервуаров типа РВС, существующих зависимостей для расчта свойств компонентного состава нефти, а также методов оценки и сравнения эффективности применения современных средств сокращения потерь.

В настоящее время известен ряд методик по расчету потерь нефти от испарения. В получение теоретических формул и разработку расчетных методик для определения потерь нефти от испарения большой вклад внесли Ф.Ф. Абузова, И.С. Бронштейн, П.В. Валявский, В.Б. Галеев, В.А. Душин, Ю.Д. Земенков, Н.Н. Константинов, А.А. Коршак, С.П. Лебедич, В.А. Мартяшова, Р.А. Молчанова, Р.А. Мухамедьярова, В.М. Смоленцев, А.В. Филитов, С.С. Хабибуллина, Ф.М. Хафизов, И.А. Чарный, В.И. Черникин и другие.

Развитие методов расчета потерь нефти от испарения связано с использованием коэффициентов массоотдачи, для нахождения которых некоторые авторы рекомендуют использовать различные критериальные уравнения. Имеющиеся на данный момент зависимости либо обладают существенными недостатками, либо не учитывают все факторы, влияющие на величину потерь нефти, либо имеют высокую погрешность расчета. Теоретически наиболее обоснованной при расчте потерь нефти от «большого дыхания» является формула А.А. Коршака, учитывающая превышение расхода паровоздушной смеси (ПВС) над расходом закачиваемой в резервуар нефти. Однако критериальные уравнения массоотдачи при этом записаны в общем виде и числовые значения коэффициентов, входящих в них, на сегодня неизвестны.

Одной из главных задач при прогнозировании степени улавливания углеводородов, достигаемой при использовании эжекторных систем УЛФ является расчет состава и количества паровоздушной смеси, выделяющейся при сепарации двухфазного потока после прохождения эжектора.

В связи со значительной трудоемкостью подобных экспериментов данную задачу предпочтительнее решать с использованием теории фазового равновесия. Разработкой методов описания фазового равновесия систем природных углеводородов занимались К. Антуан, М. Бенедикт, А.И. Брусиловский, Я.Д. Ван-дер-Ваальс, Г.Б. Вебб, О.В. Калашников, Д.Л. Катц, Д.Н. Квонг, Р. Кобаяши, Д.

Корнелл, В.К. Льюис, К.Д. Люк, Л.Х. Нгхейм, А.М. Нечваль, Д.Ю. Пенг, Дж. Праусниц, Р. Рид, О. Ридлих, Д.Б. Робинсон, Л.К. Рубин, Г. Соаве, Р.А. Хейдман, Т. Шервуд и другие.

Однако, к сожалению, большая их часть была разработана применительно либо к разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, либо для нужд нефтегазопереработки, либо для оптимизации работы нефтегазосепараторов. Данные о применении теории фазовых равновесий применительно к работе жидкостногазовых эжекторов (ЖГЭ) в литературе отсутствуют.

Выбору технических средств сокращения потерь от испарения И.С. Бронштейна, В.А. Мартяшовой и других. Однако в качестве критерия оптимальности они использовали сумму приведенных годовых затрат на хранение нефти (нефтепродукта) и ущерба от е (его) потерь. На наш взгляд, более правильно использовать величину прибыли, достигаемой в результате внедрения технического решения. Кроме того, в формулах перечисленных авторов степень сокращения потерь разными техническими средствами задавалась в виде некой фиксированной величины, не зависящей ни от типа резервуара, ни от режима его работы. Не учитывалась и возможность поэтапного оснащения резервуарного парка средствами сокращения потерь. Наиболее адекватен современным рыночным условиям Ка-критерий выбора средств сокращения потерь, предложенный А.А. Коршаком и С.Л. Щепиным, полученный с использованием именно этого условия. Однако для его использования необходимо уметь прогнозировать степень улавливания углеводородов из нефтяных паров в зависимости от определяющих параметров. Кроме того, следует учесть возможность использования в качестве работающей жидкости не только дизельное топливо, но и различные по составу нефти.

Второй раздел посвящен получению критериальных зависимостей массоотдачи при операциях с нефтями и сравнительному анализу точности методов расчета потерь нефти от «большого дыхания».

В результате анализа процессов массоотдачи в резервуарах при операциях с нефтями было установлено, что функция связи независимых параметров в общем случае имеет вид где Y - функция отклика (или зависимая переменная);

x1…xn - независимые переменные (или предикторы);

a0, b1…bn - эмпирические коэффициенты.

Так как функция отклика Kt зависит от нескольких факторов (модуля движущей силы процесса испарения, числа Шмидта Sc, среднего числа Рейнольдса, характеризующего скорость омывания поверхности нефти воздухом при опорожнении резервуаров Reср и параметра подобия, характеризующего интенсивность перемешивания нефти в резервуаре при заполнении Fr·Re), то для определения неизвестных эмпирических коэффициентов модели (1) использовался метод множественного регрессионного анализа, для чего эта формула предварительно приводилась к линейному виду посредством логарифмирования. Все необходимые статистические расчеты производились с использованием пакета программ Stat Graphics Plus 5.1.

Для вывода критериальных уравнений массоотдачи при закачке, простое и откачке нефтей были использованы данные по испарению ромашкинской, усть-балыкской и других нефтей за периоды с февраля по ноябрь 1971, 1977 и 1982 гг. из резервуаров типа РВС 5000 и РВС 20000 на перекачивающих станциях магистральных нефтепроводов «Мозырь», «Самотлор», «Чекмагуш», «Парабель» и других.

Предварительная обработка данных сводилась к двум процедурам: проверке соответствия распределения исходных данных закону нормального распределения и отсеиванию резко выделяющихся наблюдений.

Для оценки закона распределения экспериментальных данных использовался комплекс стандартных методов математической статистики, реализованных в вышеупомянутом программном продукте.

Для аналитической оценки закона распределения экспериментальных данных проведен прикидочный анализ величин стандартных коэффициентов асимметрии и эксцесса, а также более строгие критерии согласия Колмогорова-Смирнова и Пирсона 2.

После проведения процедуры множественного регрессионного анализа проводилась проверка качества полученной модели с помощью следующих стандартных методов математической статистики:

проверки значимости коэффициентов регрессии с помощью t-критерия Стьюдента, проверки значимости регрессии методом дисперсионного анализа по F-критерию Фишера, оценки коэффициента детерминации R2, анализа остатков с помощью критерия Дарбина-Уотсона. Также во избежание мультикорреляции векторов независимых переменных для каждого случая строилась корреляционная матрица с целью выявления высокой степени парной корреляции между отдельными предикторами.

В результате проведенных вычислений полученные критериальные уравнения, описывающие динамику испарения нефти при е хранении, опорожнении и заполнении резервуаров, имеют следующий вид Ktпр = 3,065·10-11·0,303·Sc3,44·(293-0,7)-8,42, Ktот = Ktпр · (1+1,104·107·-0,708·Sc2,75 ·Reср-1,33), (3) Ktзак = Ktпр · (1+2·106·-0,45·Sc-2,84·(293-0,7)7,25 (FrRe)0,188). (4) Среднеквадратичная погрешность расчета по формулам (2) – (4) составляет, соответственно, 24,8%, 12,7% и 5,0%.

В отличие от ранее существовавших, данные критериальные уравнения обладают меньшей погрешностью. Кроме того, они позволяют прогнозировать динамику испарения нефтей с различными свойствами по начальной концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, что делает возможным отказ от итерационных вычислений.

После получения критериальных уравнений массоотдачи для операций с нефтями был проведен сравнительный анализ точности расчетов по ранее известным методикам для расчета потерь нефти при «большом дыхании» (Н.Н. Константинова, И.С. Бронштейна, Ф.Ф. Абузовой) и по методике А.А. Коршака с использованием полученных критериальных уравнений. Базой для анализа послужили промышленные данные по испарению нефтей при заполнении резервуаров. Выполненный анализ показал, что наибольшей точностью вычислений обладает методика А.А. Коршака (среднеквадратичная погрешность составляет 18,3%). Все остальные методики дают результаты, существенно отличающиеся от фактических: по формуле И.С. Бронштейна среднеквадратичная погрешность 42,0%, Н.Н. Константинова – более 100%.

В третьей главе выполнено описание экспериментальных исследований возможности прогнозирования степени улавливания углеводородов Sэ при напорной абсорбции и анализ влияния различных факторов на величину степени улавливания.

Для решения этих задач была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка, схема которой представлена на рис. 1.

Экспериментальная установка представляла собой замкнутый контур из полипропиленовых труб 3 с наружным диаметром от до 40 мм., включающий в себя: насос 1 марки НМШ-2-40-1.6/16-10У с трехфазным асинхронным электродвигателем ДАТ90Л4; жидкостно-газовый эжектор 2; мановакууметр 5 марки МВТИф с пределами измерений от -1 до 24 атм. и классом точности 0,4; два термометра марки ТБН-100к класса точности 1,5; счтчик дизельного топлива марки Pressol 19702 и сепарационную емкость 12. В качестве модели нефтяного резервуара была использована полиэтиленовая емкость 13 объемом 1 м3.

Рис. 1 Схема экспериментальной установки:

1, 28 – насос; 2 – эжектор жидкостно-газовый; 3 – трубопровод; – линия подвода ПВС; 5 – мановакууметр; 6 – манометр;

7 – термометр; 8 – газоанализатор; 9 – расходомер; 10 – счетчик;

11 – вентилятор; 12 – сепарационная емкость; 13 – емкость 1;

14 – промежуточная переливная емкость; 15…27 – задвижки;

Жидкостно-газовый эжектор 2 был рассчитан, спроектирован, а затем изготовлен на ОАО «Кумертауское авиационное производственное предприятие» из стали 30ХГСА с последующей е закалкой и внутренней полировкой изделия.

Максимально возможная погрешность измерения при проведении экспериментальных исследований определялась как средняя квадратичная величина из погрешностей всех используемых приборов и составила 4,68%.

В качестве определяющих параметров при выполнении экспериментальных исследований были выбраны:

концентрация углеводородов в паровоздушной смеси, вытесняемой из емкости 13 (С0);

расход воды (Qв), равный расходу ПВС, вытесняемой из емкости 13 на вход ЖГЭ;

давление (Рс), при котором разделяется газожидкостная смесь, прошедшая через жидкостно-газовый эжектор;

длина трубопровода, соединяющего эжектор и сепарационную емкость 12.

В ходе проведения эксперимента фиксировались следующие параметры: температура окружающей среды, расход воды по ротаметру 9, температура по термометрам 7, расход дизельного топлива по счтчику 10, давление сепарации по манометру 6, давление до насоса и после него, до и после эжектора по манометру 5 и концентрация пропана в воздухе на входе в эжектор и на выходе из системы. До и после каждого эксперимента отбирались пробы дизельного топлива из сепарационной емкости 12. Часть из них была исследована методом хроматографии в Институте Высокомолекулярных соединений РАН.

При тех же условиях, что были во время исследований с использованием теории фазовых равновесий был выполнен теоретический прогноз степени улавливания углеводородов из паровоздушной смеси. Сравнение теоретически рассчитанной степени улавливания и аналогичных величин, полученных в результате экспериментов показало следующее: коэффициент корреляции равен 0,93, а средняя квадратичная погрешность теоретического расчета величины степени улавливания - 12,6%.

Невысокая погрешность расчта степени улавливания паров нефти при напорной абсорбции подтверждает возможность использования аппарата теории фазовых равновесий для прогнозирования этой величины. Таким образом, экспериментально подтверждена возможность рассчитывать степень улавливания углеводородов, достигаемую в условиях реальной эксплуатации на нефтебазах и нефтеналивных терминалах, а также проводить техникоэкономическое обоснование использования данного метода сокращения потерь нефти от испарения.

Одной из задач исследования являлся анализ влияния температуры и расхода газовой фазы, температуры жидкой фазы, давления сепарации, длины трубопровода после эжектора на конечный результат. Для определения взаимосвязи между указанными параметрами были найдены величины коэффициентов парной корреляции R. Установлено, что коэффициент корреляции между экспериментально полученной степенью улавливания и температурой дизельного топлива составляет R = -0,484, то есть при уменьшении температуры рабочей жидкости степень улавливания возрастает.

Значимой корреляции между степенью улавливания и величинами расхода газовой фазы (расхода паровоздушной смеси), а также давлением сепарации в результате исследования не выявлено (коэффициенты парной корреляции равны соответственно R = -0,069 и R=0,071). Влияние длины трубопровода после эжектора на величину SЭ отсутствует (R=0). Это свидетельствует о том, что процесс массопереноса углеводородов из газовой фазы в жидкую занимает очень мало времени.

В четвертой главе произведена технико-экономическая оценка области применения эжекторной системы УЛФ и других средств сокращения потерь нефти от испарения на основе сравнения Какритерия.

Для проведения данного анализа необходимо было прогнозировать величину степени улавливания в зависимости от определяющих параметров: концентрации углеводородов в ПВС, вытесняемой из резервуаров, коэффициента эжекции, давления и температуры, при которых разделяется газожидкостная смесь, прошедшая через ЖГЭ. С использованием теории фазовых равновесий был осуществлен вычислительный эксперимент, в ходе которого были рассчитано остаточное содержание углеводородов в ПВС после контакта с дизельным топливом в качестве рабочей жидкости насосноэжекторной установки при различных давлениях Р, температурах Т и пропорциях смешения U. На основании полученных результатов было найдено множество значений величины степени улавливания паров нефти в эжекторе и затем получена следующая зависимость где С 0 - величина начальной концентрации углеводородов в ПВС;

Р, Т - безразмерные величины давления и температуры сепарации смеси в циркуляционной емкости, равные Р Р с /Р ат ; Т Т с /273.

Среднеквадратичная погрешность расчета SЭ по выражению (5) составляет 25,7%.

Как показали предварительные исследования, использование в насосно-эжекторной установке в качестве рабочей жидкости дизельного топлива приводит к значительным затратам. Основными расходами в данном случае являются приобретение чистого и утилизация отработанного дизельного топлива.

Чтобы существенно сократить требуемый объем дизельного топлива, следует включить в схему систему регенерации топлива.

Для этого можно использовать гидроциклон. Схема такой установки показана на рис. 3.

Улавливание лгких фракций углеводородов с использованием жидкостно-газового эжектора возможно при применении в качестве рабочей жидкости не только дизельного топлива, но также нефти, закачиваемой в резервуар. В этом случае возможны две схемы насосно-эжекторной установки, представленные на рис. 4 и 5. Эжекторная УЛФ, приведенная на рис.5, может быть применена в случае возможности увеличения давления в магистральном нефтепроводе (например, он был недогружен) путм увеличения выходного давления насоса на нефтеперекачивающей станции, расположенной перед резервуарным парком.

Используя аппарат теории фазовых равновесий, было проведено исследование по прогнозированию степени улавливания углеводородов при напорной абсорбции с использованием нефти в качестве рабочей жидкости (рис. 4 и 5). Полученные результаты корреспондируются с результатами экспериментальных исследований, представленных в главе 3. Расчты показали, что использование данных способов сокращения потерь позволяет получить практически тот же результат, что и при использовании в качестве рабочей жидкости дизельного топлива (степень улавливания паров углеводородов составляет в среднем 75…80% и достигает 99,2%), но в то же время сократить экономические затраты на эксплуатацию системы.

На основе расчта величины Ка-критерия - отношения среднегодового экономического эффекта от применения рассматриваемого средства к годовому ущербу от потерь нефти - для различных средств сокращения потерь (дисков-отражателей, понтонов и эжекторной системы УЛФ) в зависимости от коэффициента оборачиваемости и номинальной вместимости резервуаров проведено сравнение по эффективности каждого способа сокращения потерь нефти в каждом конкретном случае.

Результаты расчетов представлены в диссертационной работе в виде графиков зависимости Ка-критерия для каждого из рассмотренных технических средств от коэффициента оборачиваемости применительно к резервуарам (рис. 6), эксплуатируемым в условиях нефтеналивных терминалов и магистральных нефтепроводов.

оборачиваемости, 1/год Коэффициент Рис. 6. Область рационального применения различных средств сокращения потерь для резервуара РВС-10000 (Локосовская нефть, Токр.среды=Tнефти=283К, Pсеп в ЭУЛФ=0,4 МПа) При сроке службы tс=20 лет и норме дисконта Е=0,1 на резервуарах РВС-2000, РВС-3000 предпочтительна эжекторная УЛФ- при коэффициенте оборачиваемости 15nс48 1/год. На резервуаре РВС 5000 и РВС 10000 вместо ЭУЛФ-3 находит применение ЭУЛФ-2 (при 8nс43 1/год). Это объясняется тем, что затраты на электроэнергию при увеличении давления в магистральном нефтепроводе (ЭУЛФ-3) становятся выше, чем затраты на приобретение и эксплуатацию отдельного насоса для ЭУЛФ-2. Также нужно отметить, что при отсутствии возможности увеличения давления в магистральном трубопроводе для работы ЭУЛФ-3 на РВС 2000 и РВС 3000 приемлемо использование в качестве средства сокращения потерь именно ЭУЛФ-2. На резервуарах большой вместимости – РВС 20000 и РВС 50000 при малых коэффициентах оборачиваемости (менее, соответственно, 25 и 10 1/год) применение системы УЛФ наиболее выгодно. При этом величина Ка-критерия для ЭУЛФ-2 и ЭУЛФ-3 практически одинакова, что говорит о возможности использования обеих систем. При бльших же коэффициентах оборачиваемости для резервуаров большй вместимости вне конкуренции металлические понтоны, потому что затраты на электроэнергию для работы эжекторов слишком высоки.

Увеличение нормы дисконта до 0,15 (при tс=20 лет) и уменьшение остаточного срока службы резервуаров до 5 или 10 лет (при Е=0,1) ведет к увеличению области применения эжекторных систем УЛФ. Например, на резервуарах РВС 20000 эжекторную систему улавливания легких фракций целесообразно применять уже до коэффициента оборачиваемости nс=30 1/год. Такой результат объясняется тем, что в данном варианте из-за короткого времени эксплуатации металлический понтон не успевает отработать амортизационного срока.

Указанные закономерности обусловлены сложным влиянием на величину Ка-критерия сразу нескольких определяющих факторов.

Приведенные выводы об области применения различных средств сокращения потерь нефти из резервуаров необходимо рассматривать как оценочные, так как, во-первых, они были получены при ряде упрощающих допущений, а во-вторых, в настоящее время цены на материалы и оборудование являются договорными, поэтому по каждому конкретному объекту расчет величин Ка-критерия должен быть уточнен.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Основные научные и практические выводы, сделанные в результате выполненных исследований, заключаются в следующем:

1. Получены новые критериальные уравнения массоотдачи при операциях с нефтями. От ранее известных они отличаются более высокой точностью: при хранении нефти среднеквадратичная погрешность расчета Kt – критерия составляет 24,8 %, при заполнении резервуаров – 5,0 %, а при их опорожнении – 12,7 %.

2. Выполненный сравнительный анализ точности различных методик расчетной оценки потерь нефти при «большом дыхании»

показал, что наибольшей точностью вычислений обладает методика, в которой используются полученные критериальные уравнения.

3. Экспериментально доказана возможность прогнозирования степени улавливания углеводородов при напорной абсорбции с использованием аппарата теории фазовых равновесий. Средняя квадратичная погрешность расчта величины степени улавливания в сравнении с экспериментальными данными при этом составила 12,6%. Между тем степень улавливания паров нефти в эжекторной системе УЛФ при использовании в качестве рабочей жидкости дизельного топлива в ходе экспериментов в среднем составила 80%, а в отдельных случаях достигала величины в 100%.

4. Установлена функциональная связь в эжекторной системе УЛФ при использовании в качестве рабочей жидкости дизельного топлива между степенью улавливания паров нефти и температурой, давлением, коэффициентом эжекции и концентрацией паров углеводородов в газовом пространстве резервуара.

5. Выполнен технико-экономический анализ области применения эжекторных систем УЛФ и традиционных средств сокращения потерь нефти от испарения. Оценочные расчеты показывают, что при номинальной вместимости резервуаров 2000 м3 и 3000 м3 и коэффициенте оборачиваемости от 15 до 48, при вместимости 5000…10000 м3 и коэффициенте оборачиваемости от 8 до 43 и на резервуарах объемом 20000 м3 и 50000 м3 при коэффициенте оборачиваемости менее, соответственно, 25 и 10 предпочтительнее использовать эжекторную систему улавливания легких фракций. Данные результаты справедливы при остаточном сроке службы резервуаров tс=20 лет и норме дисконта Е=0,1.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих наиболее значимых работах:

1. Любин Е.А., Коршак А.А. Критериальные уравнения массоотдачи при операциях с нефтями в вертикальных цилиндрических резервуарах // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2010.- №2. http://www.ogbus.ru/authors/Lyubin/Lyubin_1.pdf.- 11 с.

2. Любин Е.А., Коршак А.А. Упрощенные критериальные уравнения для расчта потерь нефти в резервуарах // Трубопроводный транспорт-2007: Тезисы докладов Международной учебнонаучно-практической конференции. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007.- с. 47- 3. Любин Е.А. Прогнозирование потерь нефти из вертикальных цилиндрических резервуаров // Записки Горного института. – СПб, 2009.– Т. 181.– с. 132- 4. Любин Е.А., Коршак А.А. Определение величины потери нефти от испарения из резервуаров, а также анализ влияния различных факторов на эту величину // Экология и безопасность в техносфере: Материалы Всероссийской научно-технической интернет конференции – Орел: ОрелГТУ, 2009.- с. 139- 5. Любин Е.А., Коршак А.А. Совершенствование методики оценки потерь нефти от испарения из резервуаров типа РВС // Проблемы разработки и эксплуатации месторождений высоковязких нефтей и битумов: материалы региональной научно-технической конференции – Ухта: УГТУ, 2009.– с. 165- 6. Lyubin E.A. Improvement of calculation estimation method of oil shrinkage from tanks // Freiberger Forschungsforum 60. Berg- und Httenmnnischer Tag 2009: Challenges and solutions in Mineral Industry. – Freiberg: Technische Universitt Bergakademie, 2009.– pp. 273- Подано заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Способ очистки от углеводородов парогазовой среды»

№2010133414 (047283) от 09.08.2010 г.

с регенерацией дизельного топлива, используемого в качестве рабочей жидкости (ЭУЛФ -1) Рис. 4 Принципиальная схема эжекторной системы УЛФ Рис. 5 Схема способа эжекторной системы УЛФ 1 - резервуар с нефтью; 2 – нефтепровод; 3 – эжектор жидкостно-газовый; 4 - сепарационная емкость; 5 – линия сброса воздуха;

6 – линия подвода ПВС; 7, 14 – насос; 8…13 – задвижки; 15, 16 – резервуары с дизельным топливом;



 
Похожие работы:

«Перов Станислав Петрович ДИНАМИКА И ФОТОХИМИЯ ОЗОНОСФЕРЫ И СРЕДНЕЙ АТМОСФЕРЫ ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ И ТРОПИЧЕСКОЙ ОБЛАСТИ ЗЕМЛИ Специальность 25.00.29 - Физика атмосферы и гидросферы Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва 2013 г. 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении Центральная аэрологическая обсерватория Официальные оппоненты : Еланский Николай Филиппович Член-корреспондент РАН, доктор...»

«НА ПРАВАХ РУКОПИСИ Шайхутдинов Айдар Нафисович РАЗРАБОТКА ВЕРОЯТНОСТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЗОНАЛЬНОГО ПРОГНОЗА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ВЕРХНЕЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ (на примере территории деятельности ТПП Когалымнефтегаз) 25.00.12 – Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ПЕРМЬ 2014 Работа выполнена в ООО ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук Скачек Константин...»

«Кипкеева Палистан Аубекировна РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВ И ПРИНЦИПОВ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ СРЕДСТВАМИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Специальность 25.00.36 - геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Ростов-на-Дону 2013 Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования естественно-географического факультета ФГБОУ ВПО КарачаевоЧеркесский государственный университет им. У.Д....»

«УДК 551.513.1 КОРОТЫШКИН ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ КЛИМАТИЧЕСКАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ВОЛНОВОЙ АКТИВНОСТИ С ВРЕМЕННЫМИ МАСШТАБАМИ ПЛАНЕТАРНЫХ ВОЛН СРЕДНЕШИРОТНОЙ МЕЗОСФЕРЫ – НИЖНЕЙ ТЕРМОСФЕРЫ Специальность 25.00.29 – Физика атмосферы и гидросферы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань Работа выполнена в Казанском Государственном Университете им. В.И. Ульянова-Ленина...»

«Кыров Владимир Васильевич Геоэкологическая оценка рекреационных ресурсов урбанизированных территорий (на примере г. Абакана) 25.00.36 – Геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Томск – 2008 Работа выполнена в Томском государственном университете на кафедре экологического менеджмента Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Адам Александр Мартынович Официальные оппоненты : доктор географических наук, доцент...»

«ЕМЕЛЬЯНОВА Ирина Андреевна ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРОДСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ В КРИОГЕННОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (НА ПРИМЕРЕ Г. НАДЫМ) Специальность 25.00.08 – Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Екатеринбург – 2010 Работа выполнена на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ГОУ ВПО Уральский государственный горный университет...»

«Каримова Светлана Сергеевна ИССЛЕДОВАНИЕ СУБМЕЗОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕЙ БАЛТИЙСКОГО, ЧЕРНОГО И КАСПИЙСКОГО МОРЕЙ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВОЙ РАДИОЛОКАЦИИ Специальность 25.00.28 – Океанология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте космических исследований Российской академии наук Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, доцент...»

«ЛАВРУСЕВИЧ Андрей Александрович НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ И ОЦЕНКИ ЛЁССОВОГО ПСЕВДОКАРСТА В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА 25.00.36 – Геоэкология (наук и о Земле) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Москва – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет Научный консультант : доктор...»

«Андреев Дмитрий Николаевич ЭКОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА АНТРОПОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ Специальность 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук Пермь – 2012 Работа выполнена на кафедре биогеоценологии и охраны природы Пермского государственного национального исследовательского университета Научный руководитель :...»

«Рудько Сергей Владимирович ЛИТОЛОГИЯ ПРОГРАДАЦИОННЫХ СТРУКТУР В ВЕРХНЕЮРСКИХ-НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ГОРНОГО КРЫМА Специальность 25.00.06 – литология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Москва – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геологический институт Российской академии наук. Научный руководитель : Ю.О. Гаврилов - доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией...»

«Андреева Елена Сергеевна Концепция вероятностно-географического прогнозирования опасных явлений погоды юга России 25.00.30 – метеорология, климатология, агрометеорология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук г. Санкт - Петербург – 2008 г. Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете (РГГМУ) Научные консультанты: доктор физико – математических наук, профессор Карлин Лев Николаевич...»

«МУСТАФИН ФАНИЛЬ МУХАМЕТОВИЧ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИДРОФОБИЗИРОВАННЫХ ГРУНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ ОБЪЕКТОВ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Уфа – 2003 www.sp-department.ru Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный консультант доктор технических наук, профессор Быков Леонид...»

«Аликулов Шухрат Шарофович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА С УЧЕТОМ КОЛЬМАТАЦИИ РУД Специальность 25. 00. 22.- Геотехнология (подземная, открытая и строительная) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук   Москва 2011 1    Работа выполнена в Российском государственном геологоразведочном университете имени Серго Орджоникидзе Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Маркелов Сергей...»

«УДК 552.321.5:550.4:553.2(571.66) Карпузов Андрей Александрович ГЕОЛОГИЯ И РУДОНОСНОСТЬ МАФИТ-УЛЬТРАМАФИТОВОГО РАССЛОЕННОГО ЮРЧИКСКОГО МАССИВА, ЦЕНТРАЛЬНАЯ КАМЧАТКА СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 25.00.01 - общая и региональная геология. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук г. Москва 2011 г. Работа выполнена в научно-исследовательском институте геологии рудных месторождений, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН) и...»

«Малышева Наталья Геннадьевна МИНИМАЛЬНЫЙ СТОК РЕК СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Специальность 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата...»

«ДОРОШКЕВИЧ Анна Геннадьевна ПЕТРОЛОГИЯ КАРБОНАТИТОВЫХ И КАРБОНАТСОДЕРЖАЩИХ ЩЕЛОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ 25.00.04 – петрология, вулканология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук Улан-Удэ - 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геологическом институте Сибирского отделения Российской академии наук Официальные оппоненты : Врублевский Василий Васильевич, доктор...»

«Салимов Олег Вячеславович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТОВ Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Бугульма-2009 2 Работа выполнена в Татарском научно-исследовательском и проектном институте нефти (ТатНИПИнефть) ОАО Татнефть. Научный руководитель : доктор технических наук, академик АН РТ...»

«БОГОМОЛОВ Леонид Михайлович ОТКЛИКИ ЭМИССИОННЫХ СИГНАЛОВ ГЕОСРЕДЫ НА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ВИБРАЦИЙ Специальность 25.00.10Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва - 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения РАН и Федеральном государственном бюджетном...»

«Ли Яомин ОПУСТЫНИВАНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ БИОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА СУБАРИДНЫХ И АРИДНЫХ ЛАНДШАФТОВ (На примере Северо-Западного Прикаспия и пустынь Центральной Азии) Специальность 25.00.36. – Геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета и кафедре биогеографии и охраны природы Санкт-Петербургского...»

«Морозова Людмила Николаевна ГЕОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И ВОЗРАСТ ГРАНИТОИДОВ ПОЛИГОНА ВОЧЕ-ЛАМБИНА (КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ) Специальность 25.00.01 - общая и региональная геология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Апатиты-2012 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Геологическом институте Кольского научного центра Росcийской академии наук (ГИ КНЦ РАН) Научный руководитель академик РАН, доктор...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.