WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Эксперименты проводились в осенне-зимний и весенне-летний периоды 2000...2002 годов в промышленных условиях на АЗС № 246 и № 36 ОАО «Башкирнефтепродукт» в с. Кушнаренково Республики Башкортостан (средняя климатическая зона) на подземных резервуарах типа РГС 25 и РГС 60.

Резервуары сооружены по типовому проекту и в рассматриваемый период использовались для хранения, приема и выдачи бензинов А-76 и Аи95. Технические характеристики резервуаров следующие: 1) РГС 25: полезная вместимость 25 м3, геометрический объем 26 м3; внутренний диаметр 2,86 м;

длина 4,19 м; 2) РГС 60: полезная вместимость 60 м3, геометрический объем 63,7 м3; внутренний диаметр 2,775 м; длина 11,1 м. На резервуарах установлен дыхательный клапан типа СМДК-50 с уставками тарелок клапана давления на избыточное давление в резервуаре 700 Па и клапана вакуума на 100 Па.

Засыпка резервуаров песчаная, заглубление в грунт – примерно на 0,3...0,5 м до верхней образующей.

Во время экспериментов бензины доставлялись специализированными автоцистернами с перевалочной нефтебазы на АЗС в с. Кушнаренково.

Автоцистерны имели емкость от 4,2 до 16,5 м3.

В ходе экспериментов измерялись концентрация углеводородов по высоте газового пространства резервуара – газоанализатором ИГМ-034 с погрешностью измерения не более ± 0,5 %; температура бензина – ртутным термометром; объем вытесняемой паровоздушной смеси из резервуара при заполнении – газовым счетчиком РГ-40 с погрешностью измерения не более ± 1,5 %. Давление насыщенных паров бензина по паспорту качества изменялось от 40 до 52 кПа, температура начала кипения – от 35 до 40 °С.

Критериальное уравнение для описания процессов массоотдачи при неподвижном хранении бензина в резервуаре представлено в работе в виде следующей функциональной зависимости:

Kt = f ( ; Sc), (1) пр где Ktпр – безразмерный комплекс (критерий), характеризующий динамику испарения в статике; Sc – число Шмидта; – модуль движущей силы испарения.

Sc =пвс DM, (2) пвс - кинематическая вязкость ПВС, м2/с; - коэффициент DM где диффузии, м2/с.

= (сS - с) (1 - сS ), (3) с где - средняя концентрация углеводородов в газовом пространстве резервуара; сs - концентрация насыщенных паров в газовом пространстве резервуара.

Величина Kt - критерия равна:

пр J М пр пвс пвс Kt =, (4) пр D g M пвс M y где Jпр – плотность потока массы испаряющегося в статике вещества, g пвс – плотность паровоздушной смеси, кг/м3; - кг/м2·ч;

М ускорение свободного падения, м/с2; - молярная масса ПВС, пвс М кг/кмоль; - молярная масса паров бензина, кг/кмоль.

у Для установления конкретного вида функции (1) нами были обработаны собственные экспериментальные данные по бензинам А-76, Аи-95 при их хранении в резервуарах РГС 25 и РГС 60, а также данные Абузовой Ф.Ф. по испарению при хранении бензина А-66 в резервуарах РГС 50 и ЖБР 1000 и данные Гиззатова М.А. по испарению при хранении бензина А-76 в резервуаре РГС 25.

После обработки экспериментальных данных для получения критериального уравнения массоотдачи был использован специальный математический пакет обработки данных «DataFit 8.0». Полученное критериальное уравнение для случая простоя резервуара имеет следующий вид:

1,116 0,Kt = 0,001 Sc. (5) пр Среднеквадратическая погрешность расчета величины Ktпр по формуле (5) составляет 24,5 %.

С целью установления конкретного вида критериального уравнения для описания процесса массоотдачи при заполнении резервуара нами были обработаны собственные данные по испарению бензинов А-76 и Аи-95 в резервуарах типов РГС 25 и РГС 60.

После обработки экспериментальных данных, используя трехфакторную модель, получили следующую зависимость:

0,114 -1,23 -0,Kt = Kt (1+ (Fr Re) Sc ), (6) з пр где (Fr Re) - комбинированный критерий подобия, характеризующий интенсивность перемешивания бензина.

ж (Re Fr )=, (7) g ж - характерная скорость перемешивания нефтепродукта в где ж резервуаре при закачке бензина, определяемая с использованием закона сохранения количества движения, м/с; - ж кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

Скорость испарения бензинов при заполнении резервуаров выше, чем при неподвижном хранении. Причины этого явления заключаются в том, что при этом происходит перемешивание находящегося в них бензина, а это приводит к турбулизации его поверхности и, соответственно, интенсификации испарения.

Поскольку теоретическое описание процессов, происходящих при заполнении резервуаров, представляет собой очень сложную задачу, то распространение получили эмпирические уравнения массоотдачи с использованием тех или иных критериев подобия.

При заполнении резервуаров степень турбулизации поверхности бензина в известных расчетах предлагается характеризовать числом Рейнольдса, в котором в качестве определяющего размера принят диаметр резервуара, а в качестве определяющей скорости – скорость перемещения уровня бензина в нем. Однако использование в числе Рейнольдса диаметра резервуара практически исключает исследование массоотдачи от поверхности бензина при заполнении модельных емкостей. Скорость же перемещения уровня бензина в резервуаре недостаточно характеризует турбулизацию его поверхности, так как последняя в значительной степени зависит от количества бензина (его текущего уровня) в емкости.

Среднеквадратическая погрешность расчета величины Ktз по формуле (6) составляет 29,8 %. Об отклонении расчетных величин Ktпр от экспериментальных можно судить по графику, приведенному на рис. 1, на который нанесены расчетные (Ktз)р и экспериментальные значения (Ktз)э. Кроме того, критериальная формула (6) удовлетворяет правилу предельного перехода, то есть при скорости заполнения резервуара, равной нулю, она переходит в формулу (5) для случая простоя резервуара.

Третья глава посвящена разработке методики расчета потерь бензинов из подземных горизонтальных резервуаров АЗС.

При решении теоретических задач всегда желательно получить законченное аналитическое выражение, но при этом оно не должно быть достигнуто путем упрощающих допущений, приводящих в итоге к заметному отклонению результатов расчета от экспериментальных данных. Широкое распространение ЭВМ позволило изменить приоритеты в решении теоретических задач: достаточно расписать систему уравнений, а уж ее решение представляется «делом техники».

Расчет потерь бензинов из заглубленных емкостей за время з может быть выполнен по очевидной формуле з Gв = QПВС d, (8) у к с где - плотность паров углеводородной жидкости при данных у термодинамических условиях, кг/м3;

ск – концентрация углеводородов в паровоздушной смеси (ПВС), выходящей в момент времени с расходом QПВС через дыхательный клапан.

0 20 40 60 80 100 120 (Ktз)э Рис. 1. График отклонений расчетных величин Ktз от экспериментальных точек по массоотдаче при заполнении бензином подземных резервуаров типа РГС Расчет величины QПВС ведется на основе уравнения состояния ПВС в газовом пространстве резервуара.

Среднее значение расхода вытесняемой в атмосферу паровоздушной смеси з р (Kt ) QПВС = кПз Qз, (9) где Qз - расход заполнения резервуара, м3/ч; кПз - среднее значение коэффициента превышения за операцию закачки, которое определяется следующим выражением:

в 1 J F з кПз = (10) 1+ ПВС Qз, d в где - время заполнения резервуара; ПВС - плотность ПВС при данных в термодинамических условиях; Jз - плотность потока массы вещества, испаряющегося с поверхности площадью F при заполнении резервуара, определяемая через критериальные уравнения массоотдачи (5), (6).

Ск Сs С(у) ус НГП у На рис. 2 показан характер распределения концентрации углеводородов по высоте ГП в первой стадии насыщения (когда их концентрация под кровлей ск = 0), и во второй (когда ск > 0). Это распределение рекомендуется Абузовой Ф.Ф. описывать выражением с(у) = а уn + b, (11) где а, b и n – эмпирические коэффициенты.

Рис. 2. Расчетная схема к задаче описания распределения концентрации углеводородов по высоте ГП заглубленной емкости:

1 – первая стадия насыщения; 2 – вторая стадия насыщения На основе теоретических и экспериментальных исследований Ф.Ф.

Абузовой установлено, что в заглубленных резервуарах типа ЖБР n 2, а М.А.

Гиззатов определил, что для подземных резервуаров типа РГС при заполнении n 0,9 в осенне-зимний и n 1,5 в весенне-летний периоды, а при хранении и опорожнении во все периоды n 1,3. Таким образом, распределение концентраций по высоте будет полностью определено, если выразить величины коэффициентов а и b в произвольный момент времени.

Для первой стадии насыщения, используя краевые условия с(ус) = 0 и с(НГП) = сs, получили с сs s a = ; b =. (12) n Н - уc ГП Н ГП 1- уc Неизвестная величина ус находится через среднюю концентрацию углеводородов в ГП, равную с Н ГП 1 1 а n+1 n+с = (ауn + b)dy = (H - yc )+ b(H - yc ). (13) ГП ГП n Н H + ГП ус ГП Знание распределения концентрации углеводородов в этой стадии необходимо для определения момента времени, когда начинается вторая стадия насыщения ГП, при которой концентрация углеводородов под кровлей больше нуля. Применительно к ней краевые условия имеют вид: с(0) = ск и с(НГП)= сs. Соответственно находим сs - ск а = ; b = ск. (14) n Н ГП Неизвестная мгновенная величина концентрации углеводородов под кровлей находится аналогично первой стадии, что дает с (n +1)- сs ск =, (15) n где с – средняя концентрация углеводородов по высоте газового пространства резервуара.

Расчет изменения средней концентрации углеводородов в ГП подземной емкости ведется через значение плотности потока массы испаряющегося бензина для соответствующей технологической операции.

На основе представленной методики была разработана программа для исследования зависимости потерь бензинов из резервуаров АЗС.

Сравнение результатов расчета потерь по разработанной методике с экспериментальными данными приведено в табл. 1.

Таблица Результаты расчета потерь по экспериментальным данным и разработанной методике Потери Потери Время QПВС, экспериментальные расчетные Gбд, Дата слива, Тб, К скл, % м3/ч (Gбд ), кг мин. Э кг Резервуар РГС 25, бензин А-76 (Vа/ц = 10,5 м3) 12.05.02 0 283 42,65 25,2 24,28 0,93 0,5 23,78 1,37 1,6 25,37 0,49 0,7 25,17 0,48 0,9 25,21 0,97 0,11 24,65 0,95 0,12 24,52 0,47 0,13 24,17 0,47 0,15 23,49 0,90 0,17 22,91 0,88 0,(G ) =7,92 G =7,бд бд Э Резервуар РГС 60, бензин Аи-95(Vа/ц = 10,5 м3) 24.10.02 0 283 46,31 1,4 3,40 0,28 0,8 4,62 0,39 0,13 9,87 1,03 1,16 15,20 0,95 0,17 15,56 0,33 0,(G ) =2,98 G =3,бд бд Э Среднеквадратическая погрешность расчета величины Gбд в целом за каждую операцию составляет 16,3 %, откуда следует, что разработанная методика позволяет адекватно оценивать величину потерь бензина от испарения при заполнении подземного резервуара типа РГС.

На основе разработанной программы была исследована зависимость потерь бензинов из резервуаров АЗС от различных факторов (температуры хранения бензина, номинального объема резервуара, объема принимаемых партий нефтепродуктов, а также начального взлива бензина в резервуарах). В результате расчетов по разработанной методике установлено следующее:

1) С увеличением остатка бензина в резервуаре потери от «большого дыхания» при закачке увеличиваются (для РГС 25 при увеличении остатка от 4 до 14 м3 в весенне-летний период – в среднем на 21,6 %, в осеннезимний – в среднем на 21,2 %; для РГС 60 при увеличении остатка от 5 до 45 м3 в весенне-летний период – в среднем на 31,5 %, в осенне-зимний – в среднем на 31 %). Данное явление объясняется тем, что при одинаковом времени предшествующего простоя газовое пространство в резервуаре с большим остатком более насыщено парами углеводородов, соответственно концентрация углеводородов у дыхательного клапана при этом выше, вследствие чего при их заполнении теряется большее количество бензина (рис. 3).

КГ м0246810 12 14 Начальный объем бензина в резервуаре Vа/ц = 4,6 куб. м (лето);

Vа/ц = 4,6 куб. м (зима);

Потери бензина Рис. 3. Влияние остатка бензина в резервуаре РГС 60 на потери от «большого дыхания» 2) При увеличении объема слитого в резервуар бензина потери на единицу объема принятого продукта возрастают (так при сливе 10,5 м3 вместо 4 мв резервуар РГС 25 потери возрастают на 4 %, и при сливе 16,4 мвместо 10,5 м3 в резервуар РГС 60 потери возрастают на 10 %). Эта закономерность объясняется неравномерным распределением концентраций паров по высоте газового пространства, в результате чего при большем объеме слива происходит вытеснение из резервуара ПВС с большей концентрацией углеводородов (рис.3).

3) Потери в весенне-летний период времени превышают потери в осеннезимний период (для резервуара емкостью 25 м3 на 68 %, для 60 м3 на 71 %), за счет более интенсивного испарения бензина при повышенных температурах (рис. 3).

4) При увеличении емкости резервуара потери на единицу объема принятого продукта при одинаковых начальной концентрации углеводородов в газовом пространстве и объеме закачки увеличиваются в весенне-летний период времени для резервуара емкостью 60 м3, по сравнению с резервуаром емкостью 25 м3, на 33,0 %, а в осенне-зимний период – на 24,5 %. Данное явление объясняется тем, что в резервуарах большей емкости происходит более значительное донасыщение газового пространства за счет испарившегося бензина, ввиду большей площади «зеркала» продукта (рис. 4).

1,кг/т 1,0,0,м10 15 20 Объем сливаемого бензина в резервуаре Vн = 35 куб. м (лето);

Vн = 35 куб. м (зима);

Рис. 4. Удельные потери от «большого дыхания» на единицу объема принятого бензина в резервуаре РГС 60 в зависимости от объема сливаемого бензина В четвертой главе диссертации разработана система улавливания легких фракций для резервуаров АЗС.

Принципиальная схема предложенной системы улавливания легких фракций (УЛФ) для АЗС приведена на рис. 5. Она включает в себя подземные резервуары 1 с бензином и «транзитный» 2 с дизельным топливом, соединенные между собой газовой обвязкой 3, обратный клапан 4, узел ввода паровоздушной смеси (ПВС) 5 в «транзитный» резервуар и узел приема дизтоплива 6.

Резервуар с Резервуар с бензином дизельным топливом Потери бензина топлива Слив дизельного Рис. 5. Принципиальная схема системы улавливания легких фракций «АЗС-ТР» Принцип действия данной системы УЛФ основан на вытеснении в атмосферу паров дизельного топлива из «транзитного» резервуара парами бензина.

Система работает следующим образом. При заполнении резервуара пары углеводородной ПВС из него по трубопроводу 3, на котором установлен обратный клапан 4, попадают в резервуар 2 с дизельным топливом.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»