Классификация потерь ресурсов в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов

Ресурсосбережение является важнейшим инструментом повышения эффективности производства и увеличения прибыли.

Так как в ресурсосбережении рассматривают два направления: материалосбережение и энергосбережение, то мы рассмотрим в рамках лекционного курса как решаются эти два аспекта ресурсосбережения в трубопроводном транспорте углеводородов:

1. Материалосбережение – это сокращение потерь нефти и нефтепродуктов при их транспортировке по магистральным трубопроводам и отводам, при хранении и наливе, рациональное использование материалов и рациональная эксплуатация технологического оборудования и сооружений, продлевающая срок их службы, с соблюдением требований промышленной и экологической безопасности.

2. Энергосбережение – это снижение энергозатрат (топлива, тепловой и электрической энергии) на объектах трубопроводного транспорта углеводородов при их транспортировке по магистральным трубопроводам и отводам и рациональная эксплуатация энергетического оборудования и силовых установок.

Для того, чтобы успешно решать задачи ресурсосбережения в трубопроводном транспорте углеводородов, нужно знать причины материальных и энергетических потерь ресурсов.

На рис.1. представлена классификация материальных и энергетических потерь ресурсов в трубопроводном транспорте. Потери ресурсов включают в себя потери нефти и нефтепродуктов, потери электроэнергии, тепловой энергии и топлива при различных технологических операциях.

Рис. 1. Классификация материальных и энергетических потерь ресурсов в трубопроводном транспорте

Лекция 2.

2. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПО СОКРАЩЕНИЮ ПОТЕРЬ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ТРУБОПРОВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ

2.1. Классификация потерь нефти и нефтепродуктов в трубопроводном транспорте

Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов – один из важных путей экономии топливно-энергетических ресурсов, играющих ведущую роль в развитии экономики. Существенный источник экономии нефтяных ресурсов – снижение потерь при их добыче, переработке, транспортировании и хранении. По оценкам специалистов, только за счет этого можно получить до 20 % всей экономии топливно-энергетических ресурсов.

Ущерб, наносимый потерями нефти и нефтепродуктов, состоит не только в уменьшении топливно-энергетических ресурсов, но и в отрицательных экологических последствиях, которые являются результатом загрязнения окружающей среды углеводородами. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов дает не только экономический эффект, но и жизненно важна для обеспечения охраны природы. Поэтому сокращение потерь нефти и нефтепродуктов, избежание аварий на магистральных трубопроводах – важнейшая задача работников трубопроводного транспорта.

Для того чтобы успешно решать эту задачу, необходимо четко знать возможные источники потерь углеводородов и причины их возникновения. Классификация потерь нефти и нефтепродуктов на объектах трубопроводного транспорта представлена на рис. 2.

Потери нефти и нефтепродуктов происходят:

· при хранении и технологических операциях в резервуарных парках;

· в линейной части и отводах магистрального трубопровода;

· при сливо-наливных операциях в транспортные емкости на наливных пунктах.

Потери нефти и нефтепродуктов в результате хозяйственной деятельности промышленного предприятия образуются в виде сбросов, выбросов и отходов. Потери могут быть регламентируемыми и нерегламентируемыми.

Естественные потери нефти и нефтепродуктов, происходящие вследствие физико-химических свойств углеводородов, а также потери, возникающие в результате особенностей отдельных технологических операций, относят к регламентируемым потерям. Эти потери нормируются различными регламентами и руководящими документами. Потери, образовавшиеся из-за нарушения правил эксплуатации оборудования и аварий, являются нерегламентируемыми.

Различают утилизируемые и безвозвратные потери.

Основные потери нефти и нефтепродуктов в нефтяной промышленности можно подразделить:

· по виду – на естественные, эксплуатационные и аварийные;

· по характеру – на количественные, качественные и количественно-качественные.

Рассмотрим классификацию потерь углеводородов по их виду.

Естественные потери. Естественные потеринефти или нефтепродуктов или как их ещёназывают потери от естественной убыли обусловлены физическими свойствами углеводородов и являются безвозвратными потерями. Наличие в нефти и нефтепродуктах легколетучих фракций, позволяет им испаряться из резервуаров и проникать через даже небольшие неплотности в трубопроводной арматуре, сальниковые уплотнения насосов и др. Избежать потерь от естественной убыли практически невозможно, но их можно уменьшить применением различных технических средств и технологических приемов, которые мы будем рассматривать немного позже.

Учитывая, что при современной оснащенности резервуарных парков, сливо-наливных устройств, транспортных средств и другого оборудования определенные потери нефти нефтепродуктов в силу естественных причин неизбежны, прибегают к их нормированию.

Под нормой естественной убыли понимается допустимая величина безвозвратных потерь нефтепродуктов, происходящих непосредственно при товарно-транспортных операциях, вследствие сопровождающих их физических процессов, а также потерь, неизбежных на данном уровне состояния применяемого технологического оборудования (потерь от испарения, через уплотнения насосов и задвижек, от налипания и т.п.).

В нормы естественной убыли не включаются потери нефтепродуктов, связанные с зачисткой резервуаров и транспортных емкостей, с ремонтом трубопроводов и арматуры, все виды аварийных потерь, а также потери при внутрибазовых перекачках.

Нормы естественной убыли являются предельно допустимыми и применяются только в случаях фактических недостач нефтепродуктов. Списание нефтепродуктов в пределах норм естественной убыли до установления факта недостачи запрещается.

Нормы естественной убыли начисляют на единицу массы продукта, принадлежащий Заказчикам, в зависимости от вида технологической операции: (хранение, перекачка, налив, слив и т.д.); группы нефтепродукта, климатической зоны; периода года; типа хранилища (резервуаров) или вида транспорта (трубопроводный, автомобильный, железнодорожный или водный).

Для применения норм естественной убыли нефтепродуктов при товароучетных операциях территория Российской Федерации разделена на 3 климатические зоны: южную, среднюю и северную.

Нормы естественной убыли нефтепродуктов при их транспортировке и хранении установлены для двух периодов года:

· осенне-зимнего (с 1 октября по 31 марта);

· весенне-летнего (с 1 апреля по 30 сентября).

Все нефтепродукты в зависимости от их физико-химических свойств делятся на 8 групп и для каждой группы нефтепродуктов установлены свои нормы естественной убыли.

В нашем курсе лекций мы не будем останавливаться на расчетах величин

Систематические аварийные потери возникают вследствие естественного повреждения резервуаров, трубопроводов и оборудования от коррозионного воздействия или механического износа.

Случайные аварийные потери происходят вследствие каких-либо непредвиденных ситуаций (аварии от постороннего вмешательства – наезды тяжелой техники на трубопроводы, криминальные врезки, терракты; стихийные бедствия – землетрясения, оползни, удары молнии и т.д.). Поскольку на всех объектах отрасли проводится планомерная работа по предотвращению причин аварий, то вклад этого вида потерь в их общую величину сравнительно невелик.

Теперь рассмотрим классификацию потерь по их характеру.

Количественные потери нефтепродуктов. Эти потери возникают, главным образом, вследствие несовершенства технологических процессов на существующем уровне эксплуатации оборудования, вследствие неудовлетворительного состояния сооружений и оборудования магистральных трубопроводов и резервуарных парков и в результате нарушения правил эксплуатации оборудования и учета при товарных операциях, а также при аварийных разливах нефти в результате повреждений трубопроводов и резервуаров и при хищениях..

К количественным потерям нефтепродуктов относят утечки, переливы или наоборот, неполный слив транспортных емкостей и резервуаров. Переливы резервуаров, тары и транспортных емкостей или их неполный слив происходят вследствие халатности или низкой квалификации персонала.

Основной причиной утечек нефтепродуктов являются негерметичность резервуаров, трубопроводов, задвижек, насосов и другого оборудования, коррозионное разрушение трубопроводов и резервуаров, повреждения в результате постороннего вмешательства или стихийных бедствий.

Известно, что одна капля утечки в секунду дает потери до 130 литров в месяц. Капли, переходящие временами в струйку, - до 200 литров в месяц; струя нефтепродукта диаметром 3, 2 мм (при давлении 1 кгс/см²) – до 25 тыс. литров в месяц; струя нефтепродукта диаметром 4, 8 мм (при давлении 1 кгс/см²) – до 40 тыс. литров в месяц.

На количественные потери оказывают большое влияние: недостаточное метрологическое обеспечение товароучетных операций; ошибки при ведениитоварного учета нефти и нефтепродуктов при приемо–сдаточных операциях на НПС, при сдаче нефтепродуктов по отводам от МТ на нефтебазы; неправильный учет нефтепродуктов, освобождаемых из трубопроводных систем и оборудования при ремонтных работах, при наливе в вагоноцистерны и автоцистерны; хищения нефти и нефтепродуктов в резервуарных парках и из линейной части и отводов магистрального трубопровода.

Следует отметить, что в отдельных случаях количественные потери нефти и нефтепродуктов неизбежны вследствие особенностей технологических процессов. Так, например, при зачистке резервуаров в удаляемом из них шламе велика доля нефтепродуктов, которые трудно отделить, неизбежны потери со сточными водами, в очистных сооружениях, с утечками через сальники насосов, при дренировании резервуаров, при отборе проб из резервуаров и транспортных емкостей, при ремонтных работах и авариях. Эти потери регламентируются соответствующими руководящими документами.

Качественные потери нефти и нефтепродуктов. Качественныепотери возникают при их длительном хранении в результате смешения, загрязнения, обводнения и окисления. Ввиду этого необходим периодический контроль качества хранимых нефтепродуктов.

Причинами смешения являются либо перекачка различных нефтепродуктов по одному трубопроводу – так называемая последовательная перекачка, либо прием отличающегося по свойствам нефтепродукта на остаток другого (при нехватке резервуарной емкости, при неполном сливе и т.п.), либо в нарушение регламентов по раскладке смесей на конечном пункте.

Загрязнение нефтепродуктов механическими частицами происходит в результате их контакта с атмосферным воздухом, а также с разрушающимися внутренними покрытиями трубопроводов и емкостей и металлом, покрытым продуктами коррозии. Некоторое количество окалины выпадает в нефтепродукты с кровли резервуаров. Грязь, песок, глина и другие мехпримеси попадают в перекачиваемый продукт после ремонтных работ на трубопроводе и после аварий.

Обводнение нефтепродуктов происходит в результате конденсации паров воды из воздуха, подсасываемого в резервуары, происходящей в ночное время на охлажденной поверхности кровли и верхней части обечайки. При хранении высоковязких нефтепродуктов в резервуарах причиной обводнения может стать негерметичность подогревателей, в которых в качестве теплоносителя используется пар. Вода в трубопроводы может попадать в результате проведенных ремонтных работах или гидроиспытаний.

Окисление нефтепродуктов происходит в результате их длительного контакта с атмосферным воздухом. Это приводит к разложению добавок и присадок к нефтепродуктам, образованию органических кислот, смолистых веществ и осадков, что делает нефтепродукты некондиционными.

Количественно - качественные потери. Основная причина количественно-качественных потерь – это испарениеуглеводородов. При этом не только теряется их количество, но и ухудшаются их качественные характеристики. В наибольшей степени от этого «страдают» бензины. При испарении бензинов вследствие потерь легких фракций понижается октановое число и давление насыщенных паров, повышается температура начала кипения и выкипания различных фракций, в результате чего бензин становится непригодным для применения.

В меньшей степени испарению подвержены низколетучие светлые нефтепродукты (керосины, дизельное топливо и т.д.). Практически неиспаряющиеся масла, мазуты и смазки этому виду потерь не подвержены.

Потери от испарения возникают, главным образом, вследствие вытеснения паровоздушной смеси (ПВС) из резервуаров, тары и транспортных емкостей в силу следующих причин:

· при их заполнении продуктом (так называемые потери от «большихдыханий»);

· от превышения давления в газовом пространстве (ГП) резервуаров над атмосферным давлением либо вследствие падения последнего, либо в результате колебания температуры в газовом пространстве при смене дня и ночи (так называемые потери от «малых дыханий» );

· от дополнительного насыщения газового пространства парами нефтепродукта после окончания выкачки продукта из резервуара (потери от «обратного выдоха» );

· от вентиляции газового пространства при наличии двух и более отверстий в кровле и в верхних поясах резервуара, расположенных на разной высоте.

Распределение потерь нефти и нефтепродуктов (в %) на перевалочных нефтебазах и магистральных трубопроводах представлены в табл.1.

Таблица 1

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

2.1.2. Экологический аспект потерь углеводородов.

Независимо от вида потерь жидких углеводородов в конечном итоге они оказываются в земле, воде и в атмосфере, что отрицательным образом сказывается на окружающей природной среде и, особенно, на здоровье людей.

Источники загрязнения окружающей среды подразделяют на регламентируемые и нерегламентируемые.

К основным источникам регламентируемых загрязнений относятся потери от естественной убыли – испарения нефтепродуктов в процессе приёмки, хранения, отпуска и зачистки резервуаров, фильтров, камер приема-запуска очистных устройств и т.д.

К нерегламентируемым потенциальным источникам загрязнения относят утечки через уплотнительные узлы запорной арматуры, насосов, трубопроводов и наливных устройств, перелив, аварийные сбросы в сточные воды, разливы нефти и нефтепродуктов при коррозионных разрушениях, авариях и стихийных бедствиях.

Загрязнение воздушного пространства происходит, главным образом, в процессе испарения нефти и нефтепродуктов из резервуаров при хранении и проведении сливо-наливных технологических операций, а также в результате «потения» стенок резервуаров, транспортных емкостей и резервуаров из-за наличия в стенках металла и в сварных швах микротрещин.

Нефтебазы и перекачивающие станции, исходя из санитарных норм проектирования промпредприятий СН 245-71, относятся к 1 классу вредности для окружающей среды.

Высокая концентрация углеводородов в воздухе вызывает повышенную заболеваемость органов дыхания; функциональные изменения в центральной нервной системе. Наблюдаются: снижение кровяного давления и замедление пульса, нарушение желудочной секреции, признаки поражения печени, повышенное содержание холестерина в крови.

При концентрации углеводородов в воздухе 60…300 мг/м³ в крови происходит снижение гемоглобина и содержание эритроцитов.

При концентрации углеводородов 300…500 мг/м³ отмечается снижение обоняния и возбудимость нервной системы, головная боль, слабость, учащенное сердцебиение.

Бензол, содержащийся в автомобильном бензине, очень быстро абсорбируется человеческим организмом. При вдыхании 50% бензола вступает в реакцию обмена с образованием фенола и других продуктов, вредных для здоровья человека. Даже очень кратковременное воздействие бензола, но в высоких концентрациях, может вызвать слепоту и потерю сознания. А повторное или длительное воздействие приводит к нарушению деятельности кроветворных тканей костного мозга, возникновению анемии и раковых заболеваний.

По данным Европейской организации нефтяных компаний по охране окружающей среды и здоровья «Concawe», профессиональные работники подвергаются значительному риску заболевания лейкемией при длительном вдыхании воздуха с концентрацией бензола 0, 005%. Функциональные нарушения деятельности нервной системы наблюдаются у рабочих со стажем 5…10 лет. Нарушения сводятся к головной боли, расстройству сна, утомляемости, раздражительности, головокружению, боли в области сердца.

В рабочих документах Европейской комиссии отмечается, что пары органических соединений, к которым относятся углеводороды, участвуют в фотохимических реакциях, ведущих к образованию озона, который вредно влияет на здоровье людей, состояние лесов и урожая, а также вызывает так называемый «парниковый эффект».

Таким образом, сокращение всех видов потерь нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей не только с экономической, но и, что не менее важно, с экологической точки зрения.

Выбросы и сбросы загрязняющих веществ в атмосферу, почву и воду допускаются только при наличии разрешения, выдаваемого органами по охране природы на основании утвержденных предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу и предельно допустимых сбросов (ПДС) в почву и воду с учетом передельно-допустимых концентраций вредных веществ (ПДК).

Нормы ПДВ и ПДС должны устанавливаться по каждому загрязняющему веществу для каждого источника загрязнения атмосферы, почвы и водной среды и для нефтеперекачивающей станции в целом.

Ресурсосберегающие мероприятия и технологии снижает объемы отходов, сбросов и выбросов, что в свою очередь уменьшает их негативное влияние на человека и окружающую среду, т.е., ресурсосбережение в значительной мере обеспечивает экологическую безопасность.

Лекция 3.