Пути сокращения потерь углеводородов от испарения

Нефть, вышедшая из последнего газосепаратора, подвергается испарению в системе сбора и ее обработки вследствие уменьшения давления, или повышения температуры, или недонасыщенности парового пространства, находящегося над ней. Скорость испарения нефти при одинаковых условиях зависит от содержания в ней легких углеводородов, которое, в свою очередь, зависит от содержания их в пластовой нефти, а для одной и той же нефти – и от режима сепарации газа.

Способов устранения и снижения потерь углеводородов нефти из резервуаров существует несколько. Все они могут быть разделены на три основные группы: 1) предупреждение испарения нефти; 2) уменьшение испарения нефти; 3) сбор продуктов испарения нефти (утилизация).

Предупреждение испарения нефти наиболее активный метод, основанный на обеспечении фазового равновесия в газовом пространстве емкостей. В общем случае величина потерь зависит от объема паровоздушной среды, концентрации паров нефти, ее температуры, давления насыщенных паров и содержания растворенного в нефти газа. Уменьшение значений всех перечисленных параметров приводит к сокращению потерь.

Источником существенных температурных изменений, происходящих в емкостях в условиях интенсификации технологических процессов, является как повышенная температура закачиваемого продукта, так и солнечная радиация, оказывающая влияние на колебания температуры окружающего воздуха и стенки резервуара.

Уменьшение суточных колебаний температуры газового пространства резервуара и поверхности нефти, а также связанных с ними изменений парциального давления паров нефти достигается покрытием внешней поверхности резервуара лучеотражающими красками, корпуса резервуара – теплоизоляцией, лучеотражающими экранами с промежутком и без него между экраном и наружной поверхностью резервуара, орошением водой поверхности резервуара, применением резервуаров из неметаллических материалов, заглубленных в землю. Наиболее распространен метод окраски резервуаров в такие цвета, как зеркальный, белый, серый блестящий, алюминиевый, серый. Окраска наружной поверхности резервуара предохраняет ее также и от коррозии. Особенно важно, чтобы краска отражала тепловые лучи (инфракрасную часть спектра). Эффективность одновременной окраски наружной и внутренней поверхности резервуара может достигать 65 %.

Для предупреждения испарения нефти в нефтепромысловом оборудовании можно поддерживать в нем избыточное давление, превышающее давление насыщенных паров нефти на всем пути ее следования.

Повысить избыточное давление в резервуаре можно с помощью клапанного устройства, которое представляет собой дыхательный и предохранительный клапаны.

Дыхательный клапан, изготовляемый для нефтедобывающих промыслов, состоит из корпуса, внутри которого расположены седла и тарелки клапанов давления и вакуума. При повышении давления в резервуаре сверх установленного открывается клапан давления и продукты испарения выходят из резервуара, при понижении же в нем открывается клапан вакуума, давая доступ воздуху в резервуар.

Тарелки клапана перемещаются по направляющим на определенное ограниченное расстояние. Вес их можно увеличить добавлением металлических шайб. Для уменьшения коррозии и предупреждения искры при ударе тарелки и седла изготовляют из цветного металла. В северных районах страны металлический клапан давления спаивается с тарелкой замерзающей водой, образовавшейся в результате конденсации проходящих через клапан водяных паров, содержащихся в продуктах испарения нефти. Имеется конструкция дыхательных клапанов, в которых металлические тарелки и седло изготовлены из пластмассы. Входное и выходное отверстия закрывают сетками с целью предохранения клапана от засорения и проникновения искр внутрь резервуара. Необходимо, особенно в зимнее время, следить за ними, не допуская засорения или обмерзания. Осмотр клапана рекомендуется производить не реже одного раза в смену.

Клапан устанавливают на резервуаре в строго вертикальном положении. Несоблюдение этого приводит к неправильной работе клапана вследствие затруднения перемещения направляющих стержней. Точность притирки клапанных тарелок к седлу подлежит периодической проверке.

Во время заполнения герметичной емкости нефтью, при повышении температуры и давления в ней выше расчетного, паровоздушная смесь вытесняется в атмосферу, как правило, через дыхательный и реже через предохранительный клапан; происходит так называемое «большое дыхание» резервуара – вытеснение паровоздушной смеси поступающей нефтью. Испарения имеют место и при «малых дыханиях», вследствие суточных колебаний температуры; «обратном выдохе» – при повышении общего давления в газовом пространстве из-за насыщения парами нефтепродукта, вошедшего при опорожнении емкости.

При наличии в емкостях минимум двух отверстий происходит выдувание паровоздушной смеси в атмосферу – так называемые потери от вентиляции. Необходимо иметь в виду, что такого рода потери возникают исключительно из-за нарушения правил технической эксплуатации.

Для уменьшения испарения нефти, находящейся в резервуаре, применяются экраны из пластмассовых шариков или из сплошной пластмассовой пленки.

Пластмассовые шарики изготавливаются из фенольных, формальдегидных и карбомидных смол, затем заполняются азотом. Для создания экрана из пластмассовых шариков, имеющих вид сухого порошка, их насыпают в резервуар на поверхность нефти через верхний люк или вводят вместе с нефтью.

Наличие такого экрана позволяет уменьшить испарение нефти в 5-6 раз, а при соответствующей обработке, после которой они становятся несмачиваемыми, испарение нефти еще больше уменьшается.

Понтоны – эффективное средство сокращения потерь нефти от различного рода «дыханий», эффективность их в ряде случаев достигает 96%. Различают понтоны металлические и синтетические. Синтетические понтоны практически непотопляемы, обладают хорошей гибкостью, проще в монтаже. Пеноуретановые понтоны, по мнению специалистов, способны сократить потери на 96 %.

Для сокращения потерь легких фракций нефти от испарения применяют также резервуары с плавающими крышами. Плавающая крыша полностью закрывает зеркало нефти (плавает на ней) и снабжена уплотнительным затвором для герметизации щели между крышей и корпусом резервуара. Плавающая крыша особенно эффективна при большом числе наполнений и опорожнений резервуара в течение года.

Одним из экономичных способов сокращения потерь от испарения является газоуравнительная система резервуаров (ГСР), которая образует газовое пространство переменного объема путем применения резервуаров с дышащим и или подъемными крышами или отдельных газосборников различных конструкций. Обычно резервуар с подъемной или дышащей крышей или отдельный газосборник соединяется трубопроводами с ГП группы резервуаров. Эти резервуары вместе с объединяющими их трубопроводами составляют газоуравнительную систему.

Опыт эксплуатации газоуравнительных систем показывает их достаточно высокую эффективность. Так, исследованиями работоспособности и эффективности ГУС на ряде перекачивающих станций подтверждено, что газоуравнительные системы, даже без газосборников, значительно сокращают потери нефти. В целом применение газоуравнительных систем снижает потери углеводородов от испарения в резервуарах, а срок окупаемости этих систем равен нескольким месяцам.

Существует еще целый ряд достаточно эффективных средств и методов сокращения потерь от испарения (использование диска отражателя и другие), однако для правильного их выбора, расчета предельно допустимых выбросов углеводородов, планирования природоохранительных мероприятий необходимы сведения о фактических величинах выбросов углеводородов. Методики расчета потерь подробно рассматриваются в специальной литературе.

СБОР И ПОДГОТОВКА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ