Рисунок 6 – Классы опасности отходов резервуарных парков 

      Отходы нефтеперекачивающей станции  вредно воздействует на водные объекты, и в особенности на почву. В почве, загрязненной ими, резко меняется соотношение между углеродом и азотом, что ухудшает азотный режим почв и нарушает корневое питание растений. При углеродных загрязнениях почв из них вытесняется кислород, почва теряет продуктивность и плодородный слой долго не восстанавливается. Самоочищение почв происходит очень медленно [30]. 

    Таким образом, в  данной главе проведен анализ загрязнения среды обитания при функционировании резервуарного парка ЛПДС. В ходе данного анализа выявлено, что при хранении нефти сильно загрязняется атмосфера, при этом  большую часть выбросов из резервуаров составляют предельные и ароматические углеводороды. Также выявлено, что накопленные нефтесодержащие отходы на территории резервуарного парка представляют большую опасность окружающей среде, в особенности гидросфере. С учетом этого, в данной курсовом проекте разработаны системы защиты атмосферы путем снижения выбросов в атмосферу и система утилизации нефтешлама

       2 Проектирование системы  защиты атмосферы

    Ежегодно  по различным оценкам в РФ выбрасывается  более 1 млн. т углеводородов[1]. Удельные потери углеводорода только при каждой операции слива (налива) нефти составляют 1,1-1,5 кг на 1м³ переливаемого продукта [13]. Значительная часть этих выбросов приходится на резервуарные парки нефтеперекачивающих станций РФ - около 140 тыс.т паров углеводородов [2].

    Простые традиционные методы предотвращения потерь нефтепродукта, обладающие низкой стоимостью (дыхательный клапан, газоуровнительная система), недостаточно эффективны. Из литературных источников [18] известны новых принципиальные подходы хранения нефтепродуктов путем введения поверхностно активных веществ. Однако на практике данный способ не нашел широкого применения.

2.1 Варианты сокращения потерь легких фракций углеводородов от испарения

Методы  борьбы с потерями легких фракций  нефти при испарении нефти  в резервуарах можно разбить  на 4 группы [18]:

1. методы, предупреждающие испарение нефти;
2. методы, уменьшающие испарение;
3. методы, основанные на сборе продуктов испарения нефти;
4. стабилизация нефти.

    Первый  метод сводится уменьшению газового пространства резервуара, что достигается  применением различного рода плавающих крыш- понтонов (рисунок 8)

 
 

Рисунок 8– Функциональная схема плавающей крышки,

где 1 –  плавающая крышка, 2 – затвор плавающей  крышки, 3 – сифонная трубка.

          Плавающая на поверхности  нефти крышка почти полностью  устраняет газовое пространство резервуаров, и таким образом, предотвращает потери легких фракций нефти от «малых» и «больших дыханий» Плавающие крышки изготавливаются или из металла, или из пластмассы.                                                                                                      Зазор между стенкой резервуара и плавающей крышей делается до 25 см на сторону. Для уплотнения зазора между крышей и корпусом резервуара и предотвращением тем самым утечки легких фракций делаются специальные затворы из асбестовой ткани, пропитанной бензостойкой резиной, или из цветного металла.                                                                              Применение плавающих крыш наиболее эффективно на оперативных резервуарах, работающих с большим коэффициентом оборачиваемости.    Ливневые воды с поверхности крыш удаляются по водостокам с обратным сифоном 3, представляющим собой короткую вертикальную загнутую на конце трубку, погруженную в нефть. Атмосферные воды, стекая по поверхности крыши, попадают в трубку водостока, переливаются через край ее и, пройдя слой нефти, скапливаются на дне резервуара, откуда удаляются обычным способом.                                                                                 Для уменьшения испарения нефти в резервуарах за рубежом особенно широкое распространение получили экраны из пластмассовых полых шариков и пластмассовых пленок[18].                                                                           Ко второй группе методов, уменьшающих испарение нефти в резервуарах, можно отнести защиту их от нагрева солнечными лучами. С этой целью резервуары покрываются лучеотражающими красками. Так как окраска резервуаров одновременно является защитой от атмосферной коррозии, то краски должны быть стойкими против воздействия атмосферных факторов[18].                                                                                       К методам третьей группы борьбы с потерями нефти при хранении ее в резервуарах относится использование установки улавливания легких фракций (УЛФ). Установки улавливания легких фракций позволяют предотвратить потери паров нефти как ценного энергетического сырья, а также уменьшения загрязнения окружающей среды посредством предотвращения выбросов в атмосферу, повысить пожаро-  и взрывобезопасность объектов, уменьшить степень коррозии внутренних поверхностей резервуаров. Система улавливания легких фракций состоит из газоуравнительной обвязки, соединяющей газовые пространства герметичных резервуаров с всасывающей линией установки УЛФ. При этом происходит перераспределение выделяющихся паров нефти между резервуарами. Электронные датчики давления и микропроцессорный контроллер постоянно поддерживают в резервуарах заданный режим избыточного давления (рисунок 9), не допуская образования ни повышенного давления, что может привести к выбросу легких фракций в атмосферу,ни пониженного давления, что может привести к попаданию кислорода в резервуар[18].

Рисунок 9– Схема улавливания легких фракций

Также повышенное или пониженное давление в газовом  пространстве резервуара создает в стыках соединения крыши с корпусом дополнительные напряжения, которые могут достигать разрушительных величин, приводящих к выпучиванию, разрывам в верхних поясах и кровле резервуаров.

          Несмотря на многообразие применяемых и заявленных в качестве изобретений конструкций систем УЛФ, их можно объединить в несколько групп.

          Системы УЛФ (УУП), применяемые в нефтепродуктообеспечении, могут быть разделены [13]:

• по характеру работы;
• по виду «защитного газа»;
• по методу отделения углеводородов.

-   по методу аккумулирования или реализации парогазовой смеси.

          По характеру  работы системы УЛФ бывают разомкнутого и замкнутого типов. В первом случае парогазовая смесь, отобранная из ГП резервуаров, не возвращается в него при последующем создании разряжения. В системах же замкнутого типа уловленные углеводороды частично используются для исключения подсасывания воздуха в резервуары.

          По виду «защитного газа» системы УЛФ  различаются тем, что в одних  из них допускается подсасывание воздуха, в других же - не допускается. В компрессорных системах ГП заполняется метаном из газопровода (системы УЛФ разомкнутого типа) или пропан-бутановой смесью сначала из баллонов, а затем из газгольдера высокого давления (системы УЛФ замкнутого типа).

          В компрессорных  системах замкнутого типа для заполнения ГП резервуаров используются также инертные газы (азот, СО₂ и дымовые). Отсутствие кислорода в ГП позволяет при последующем повышении давления в нем безбоязненно компримировать газовую смесь.

          Для аккумулирования  и реализации парогазовой смеси используют ее хранение в газосборниках постоянного или переменного объема, закачку в газопровод для подачи потребителям и сжигание в качестве топлива[13].

          По методу отделения углеводородов от парогазовой  смеси различают адсорбционные, абсорбционные, компрессионные, конденсационные икомбинированные системы. В адсорбционных системах УЛФ в качестве поглотителя углеводородной части ПВС используются уголь, полимеры и другие адсорбенты.

          В абсорбционных  системах УЛФ для поглощения углеводородов  используются бензин (под давлением или охлажденный), а также низколетучие нефтепродукты (керосин, дизтопливо и т.п.). В компрессионных систем УЛФ сжатие газовой смеси производится компрессорами или жидкостно-газовыми эжекторами, а в конденсационных -применяют   одно-   или   двухступенчатое   охлаждение.   Наконец,   имеется большое количество систем УЛФ, где используется сразу несколько методов отделения углеводородов[13].

                                       2.2.1. Абсорбционные УУП

          Под абсорбцией понимают массообменный процесс избирательного поглощения жидкостью (абсорбентом) компонентов газовой или парогазовой смеси. Процесс абсорбции достаточно хорошо изучен как теоретически, так и практически, однако до последнего времени он использовался в системах улавливания светлых нефтепродуктов в первую очередь на крупных предприятиях, с расчетом на высокие нагрузки по ПВС[13]. Это было обусловлено отсутствием компактных, высокопроизводительных и высокоэффективных контактных устройств, обеспечивающих надежную и стабильную очистку ПВС от углеводородов до требуемых предельно допустимых концентраций, а также рядом проблем, возникающих при использовании традиционных тепломассообменных аппаратов.

          Принципиальная схема предложенной системы улавливания легких фракций нефти (УЛФ) приведена на рисунке 10 [13]. Она включает в себя подземные резервуары 1 с нефтью и «транзитный» 2 с дизельным топливом, соединенные между собой газовой обвязкой 3, обратный клапан 4, узел ввода паровоздушной смеси 5 в «транзитный» резервуар и узел приема 6.

 

Рисунок 10 - Принципиальная схема системы улавливания легких фракций

    Принцип действия данной системы УЛФ основан  на вытеснении в атмосферу паров, дизельного топлива из «транзитного» резервуара парами нефти.

                                2.2.2 Адсорбционные УЛФ

                Под адсорбцией понимают массообменный процесс избирательного поглощенная твердым телом (адсорбентом) компонентов жидкости или газа.До настоящего времени разработка и  использование адсорбционных установок  ограничивалось необходимостью постоянной замены адсорбента для регенерации. Установка регенерации адсорбента на самом резервуарном парке требует дополнительных площадей и капиталовложений.

    Стационарная  установка УПФ А представляет собой специальный   аппарат   типа   адсорбера,   состоящий   из   двух   фильтров поглотителей термических, снаряженных специально-разработанным сорбентом, блока автоматической регулировки температур (БАРТ) и блока управления. УУПБА осуществляет адсорбцию паров топлива во время заполнения резервуара и десорбцию их обратно в резервуар при выдаче топлива потребителю[13].

2.2.3 Конденсационные  системы УЛФ

          Принцип действия конденсационных  систем основан на более высокой  температуре конденсации паров  углеводородов по сравнению с  воздухом.

          К конденсационным  порой ошибочно относят системы, в которых предлагается каким-либо образом охлаждать ПВС непосредственно в ГП резервуаров (например впрыскивание в ГП сжиженные нейтральный газ или углекислоту) [13]. Но такие технические решения необходимо рассматривать как один из способов уменьшения температуры паровоздушной смеси (и соответственно уменьшения концентрации углеводородов в ней), наряду с применением   отражательно-тепловой   изоляции   или   водяного   орошения резервуаров.

          На основе проведенных  исследований был сделан вывод о  том, что данная технология пригодна для улавливания паров нефти из паровоздушной смеси. Она позволяет получать на выходе из установки паровоздушную смесь с небольшим содержанием легких фракций бензина (около 1,5%), то есть снизить выбросы его паров в 20-30раз.

     

     Рисунок 11 - Схема холодильной установки для улавливания паров нефти

          Установка состоит  из: компрессорно-конденсаторного блока  холодильной машины  1, испарителя холодильной машины — конденсатора паров бензина 2, сепаратора жидкости и газа 3, воздушного теплообменника 4, воздушного вентилятора 5, водобензинового сепаратора 7, запорно-регулирующей арматуры, жидкостных и газовых трубопроводов[13].

         Установка работает следующим образом. Поток I воздухо-паровой смеси при температуре окружающей среды поступает из хранилища бензина 6 в предварительный теплообменник 4, где температура смеси снижается и происходит частичная конденсация паров бензина и воды. После этого смесь направляется в испаритель-конденсатор 2, где температура ее понижается и происходит основная конденсация бензина из смеси. Воздухожидкостный поток поступает в сепаратор 3. Конденсат собирается на дне сепаратора 3, а холодный воздух с остатками паров бензина поступает предварительно в теплообменник  4   обратным   потоком,  где  нагревается  до  температуры, близкой температуре окружающей среды и через вентилятор 5 (поток III) выбрасывается     в     атмосферу.     Конденсат,     представляющий     собой водобензиновую жидкую смесь (поток V), поступает в сепаратор 7, где разделяется на воду и бензин вследствие нерастворимости двух жидкостей друг в друге. Вода (поток VI) отводится снизу, бензин (поток V) — из средней части сепаратора 7.