Распространённые методы рекуперации паров нефтепродуктов

В настоящее время, когда нефть и нефтепродукты используются в колоссальных объемах, проблема устранения их испарений становится как никогда актуальной.

Проведенные исследования дали следующие результаты: доля потерь от испарений доходит до 75 процентов от общего объема потерь, происходящих в процессе хранения и операций слива/налива.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

Такие потери наносят не только ощутимый экономический ущерб (к примеру, в нашей стране, по оценкам специалистов,  годовые потери только бензина, происходящие в процессе его испарения, на нефтебазах превышают 100 тысяч тонн, на автозаправочных станциях – 140 тысяч тонн), но и крайне вредны с экологической точки зрения (согласно Европейским стандартам, концентрация испарений нефтепродуктов в атмосфере в местах перевалки и хранения нефтепродуктов должна быть не больше 10-ти – 35-ти  грамм на кубический метр).

Традиционные  способы сокращения таких  потерь, такие, как  диски-отражатели, плавающие крыши и понтоны, системы газоуравнивания, зачастую либо трудно применимы, либо отличаются малой эффективностью. Поэтому улавливание паров нефтепродуктов является важнейшей задачи современной нефтяной промышленности.

Для того, чтобы наиболее эффективно решать эту проблему, необходимо применение  систем улавливания и рекуперации паров, выделяемых в процессе  испарений  нефтепродуктов.

Такой способ ликвидации вредных выбросов, как сжигание паровоздушной смеси, вреден с экологической точки зрения, поэтому его применение нежелательно.

В остальном рекуперация паров нефтепродуктов делится на следующие виды применяемых методов:

• адсорбционные способы;
• абсорбционные;
• компрессионные;
• мембранные;
• конденсационные;
• комбинированные.

Рассмотрим более подробно их принцип, основные достоинства и недостатки.

Адсорбционный метод

Суть этим методов заключается в том, что выделяемые газы поглощаются с помощью твёрдых поглотителей, называемых адсорбентами (к примеру,  активированный уголь).

К несомненным достоинствам этих способов относятся:

• высокая степень очистки;
• возможность поглощения паров, насыщенных маслами.

Основными недостатками являются:

Абсорбционные методы

В таких установках газопоглощение осуществляется жидкими поглотителями, которые называют абсорбентами. Чаще всего с этой целью используют  дизельное топливо, с чем и связаны как достоинства, так и  недостатки таких технологий.

Читать также: Как происходит первичная переработка нефти?

Процессы абсорбции протекают в абсорберах, которые представляют собой специальные массообменные контактные аппараты. Абсорберы бывают двух типов:

• вертикальные статические;
• горизонтальные динамические дисковые.

Основным преимуществом аппаратов первого типа является высокая степень улавливания испарений.

Основные их недостатки:

• большие габариты и, как следствие, высокая  металлоёмкость;
• высокая степень гидравлического сопротивления;
• необходимо большое количество абсорбента (в среднем – примерно  100 литров на 1 кубический метр  паровоздушной смеси);
• пожаро- и взрывоопасность.

К основным преимуществам горизонтальных аппаратов относятся:

• высокая степень улавливания;
• отсутствие в процессе как высоких, так и низких значений давления и температуры;
• сравнительно небольшие капитальные вложения и затраты на эксплуатацию;
• не нужны площадки обслуживания;
• надёжность работы вне зависимости от времени года;
• простые монтаж и обслуживание.

Не лишены такие аппараты и недостатков:

• вращающийся вал с дисковыми элементами значительно усложняет саму конструкцию аппарата;
• эти же элементы конструкции приводят к дополнительным расходам энергии;
• повышенная пожаро- и взрывоопасность;
• относительная скорость газа в установке превышает рекомендованные показатели для атмосферных аппаратов, что приводит к снижению  эффективности процессов  абсорбции,;
• необходимо иметь дополнительные насосы, чтобы  периодически подавать и откачивать из подземной ёмкости в резервуар нефтепродукт, выступающий в качестве абсорбента.

Компрессионные аппараты

Для рекуперации применяется технология сжатия углеводородных паров с последующим их  охлаждением до значений  температуры  окружающей среды, что приводит к их конденсации. Для этого в установке  создается  повышенное давление. В зависимости от применяемых для этого устройств такие установки делятся на компрессорные и жидкостно-эжекторные.

Первый тип подразумевает использование компрессоров, способных сжимать смесь  давлением в пределах от семи до пятидесяти атмосфер, что позволяет конденсировать от 50-ти до 99 процентов всех содержащихся углеводородов.

Достоинства:

• не нужны  абсорбирующие или адсорбирующие материалы;
• есть возможность проводить сбор газа и его дальнейшее  транспортирование.

Основные недостатки:

• высокая энергоемкость установки, осуществляющей сжатие;
• высокую степень конденсации можно достигнуть лишь при очень большом  давлении, что крайне опасно для кислородосодержащих  смесей, так как повышается риск их взрыва;
• дополнительные расходы на заполнение резервуаров установки  инертным газом;
• наличие специальной аппаратуры, с помощью которой происходит  согласование поступающей паровоздушной смеси и производительности компрессора (необходимо для того, чтобы исключить  снижение давления на входе до значений ниже, чем атмосферное; такая ситуация может спровоцировать  избыточную  откачку паровоздушной смеси, вследствие чего происходит  дополнительное испарение, а внекоторых случаях даже возможно смятие резервуара).

Читать также: Расчёт глубины переработки нефти

Установка улавливания рекуперации паров БКАУУЛФ

В установках на жидких эжекторах для сжатия используется энергия  потока жидкости, текущего с большой скоростью.

В струйном аппарате результатом эжектирования является сжатие паровоздушной смеси, после чего пары абсорбируются  рабочей жидкостью.

Основные преимущества:

• простота конструкции эжектора;
• высокая пожаро- и взрывобезопасность.

К основным недостаткам относятся:

• низкий уровень улавливания;
• высокие  энергозатраты при эксплуатации  насосного агрегата, с помощью которого подается   рабочая жидкость;
• большой расход рабочей жидкости;
• для регулирования производительности газового и жидкостного потоков нужна специализированная аппаратура, которая позволит исключить  падение давления на входе ниже  атмосферных значений, что чревато  избыточной откачкой смеси, способной смять резервуар.

Мембранные рекуперационные технологии

Применение таких технологий осложняется следующими их требованиями:

• выбор мембран необходимой проницаемости – достаточно труден;
• невысокий ресурс работы;
• необходимо создание перед мембраной  повышенного давления, при этом без возникновения взрывоопасных ситуаций;
• высокие энергозатраты на поддержание процесса;
• необходимо использование абсорбционных либо компрессионных контуров, с помощью которых производится   утилизация газообразных углеводородов, выделяемых в процессе работы установки.

Основное преимущество –  отсутствие каких-либо реагентов.

Главные недостатки:

• неустойчивая работа установки  при наличии в смеси элементов воды и аэрозолей;
• необходима предварительная подготовка обрабатываемого  газа;
• высокая стоимость мембран (производятся только за рубежом);
• мембраны необходимо периодическая заменять.

Конденсационные установки

Суть их работы заключается в охлаждении паровоздушной смеси без изменения значений давления до тех пор, пока углеводороды не перейдут в жидкое состояние. Установки, в которых для этих целей используется жидкий азот, называются криогенными.

Их достоинства:

• можно использовать в виде одиночных блоков;
• в установках нет механических подвижных деталей  и электрических составляющих;
• низкий уровень пожаро- и взрывоопасности.

К основным недостаткам криогенных установок для рекуперации относятся:

• вымораживание влаги на поверхности теплообменника, что приводит к её замерзанию в «мёртвых» зонах;
• необходимость постоянного наличия жидкого азота;
• для работы с такими аппаратами нужен специально обученный персонал;
• стоимость затрат больше, чем стоимость получаемого конденсата (не рентабельно).

К основным преимуществам конденсационных установок без применения жидкого азота относятся:

• можно конденсировать те газы, которые  несовместимы с активированным углём;
• нет нужды в каких-либо абсорбентах.

Читать также: Современные технологии углубления переработки нефти

Главные недостатки:

• высокий уровень пожаро- и взрывоопасности (в момент подачи  паровоздушной смеси в холодильную камеру);
• проблемы, связанные с образованием льда, возникающие при неудачных технологических и конструктивных решениях.

Комбинированные способы

Владимир Хомутко

Задать вопрос автору

Основаны на различных сочетаниях конденсационных и абсорбционных методик. Основное преимущество –  высокая степень улавливания.

Главные недостатки:

• дороговизна  оборудования;
• высокие материальные затраты на эксплуатацию.

Основные принципы выбора оптимальной технологии рекуперации

В каждом конкретном случае выбор такой технологии  лучше всего проводить на основании принципа разумной приемлемости.

Суть его в том, что разумно-приемлемой считается та технология, которая способна обеспечить минимизацию выбросов при выполнении мер, приемлемых для предприятия  с экономической и технологической точки зрения.

Существуют и другие принципы выбора оптимального способа рекуперации паров нефтепродуктов:

• наилучшая из  достаточных технология (НДТ);
• технология, обеспечивающая максимальное подавление выбросов (ТМП).

Основные различия между этими принципами в том, что  НДТ можно применять в тех случаях, когда вредные выбросы находятся ниже показателя предельно допустимых значений. В этом случае выбирается установка с оптимальной стоимостью. ТМП необходимо использовать на предприятиях, где уровень загрязнения зашкаливает за предельные значения. В этом случае экономическая составляющая в расчет не берется.