Статья из научно-технического журнала "Газ, нефть, новации". Входит в перечень ВАК.
Автомобильный бензин – это своего рода коктейль из лег-
ких углеводородов и различных присадок, примесей серы, азота
кислородосодержащих соединений. И это вещество не может долго
оставаться в стабильном состоянии. Где бы ни хранился бензин – в кани-
стре или в огромном резервуаре, он в результате различных химических
процессов рано или поздно теряет качество. Крупные нефтеперераба-
тывающие компании дорожат своим имиджем и реализуют произведен-
ный ими бензин только на своих, «фирменных» заправках. Но и горю-
чее известных брендов порой разочаровывает покупателей. У нас хоро-
шая новость для тех, кто занимается переработкой нефти: процесс поте-
ри качества бензина можно замедлить, а производство ускорить и уде-
шевить. Как это сделать?
Давайте разберемся, почему с момента производства на заводе до
реализации потребителям эксплуатационные свойства бензинов мо-
гут изменяться. Здесь надо понять, что происходит с бензином или ди-
зельным топливом при хранении в условиях нефтебаз – в вертикальных
стальных резервуарах (РВС). Главным предназначением РВС наряду с фи-
зическим хранением определенного количества нефтепродукта является
обеспечение одного из основных эксплуатационных свойств бензина – со-
храняемости (табл. 1), т.е. стабильности показателей качества топлив в
условиях производства, хранения и применения.
Стабильностью называют способность углеводородного топлива сохранять
свои эксплуатационные свойства во всем его объеме.
Различают стабильность физическую и химическую. Физическая стабильность
углеводородного топлива – склонность к изменению качества под действием
физических процессов (факторов).
Наиболее существенным физическим процессом, вызывающим изменение
качества топлива при изготовлении и хранении, является смешение его
компонентов в резервуаре при производстве товарного продукта.
Неполное и некачественное перемешивание компонентов при про-
изводстве товарного продукта может приводить к расслоению углеводород-
ного топлива по фракциям, где более легкие фракции с наименьшей плот-
ностью стремятся подняться на верхний уровень налива топлива, а более
тяжелые с большей плотностью – опуститься на нижний слой. При этом
происходит повышение количества потерь вследствие испарения легких
фракций. В итоге весь объем топлива по результатам испытаний может
быть признан некондиционным по показателям качества «плотность» и
«фракционный состав» (см. рисунок).
Известно, что при интенсивном перемешивании расслоившегося ди-
зельного топлива можно восстановить его смазывающую способность
практически до исходного значения. Поэтому применение перемешиваю-
щих устройств в стальных вертикальных резервуарах в условиях длитель-
ного хранения горючего, в особенности дизельных топлив, является
весьма актуальным.
Для проведения полного и качественного перемешивания компонен-
тов топлива (бензина, дизельного топлива, судового топлива), других
нефтепродуктов и химических жидкостей в РВС в конструктивном плане
наиболее подходит устройство перемешивающее струйное УПС-ЕВНАТ.
Перемешивание и выравнивание состава жидкого продукта в резерву-
арах различного объема происходит за счет организации струйного тече-
ния продукта с эффектом эжекции с циркуляцией его по замкнутому кон-
туру или в процессе заполнения резервуара новым продуктом.
Устройство управляет потоками и приводит в движение содержимое
во всем объеме РВС. Проще говоря, нигде не остается неперемешанных
«белых пятен» – ни вверху, ни внизу, ни в центре, ни возле стенок. Откуда
пробу ни возьми – везде состав жидкости, даже вязкой и состоящей из
многих разных по химическим свойствам и плотности компонентов, бу-
дет одинаковым.
Достигается это путем сложных расчетов при проектировании УПС
для каждого конкретного резервуара с применением самого передово-
го программного комплекса ANSYS, предназначенного для решения за-
дач вычислительной гидрогазодинамики. В то же время конструкция са-
мого устройства проста, оно не имеет движущихся деталей и не нуждается
в ремонте. УПС распределяет поток, а создает его насос, с помощью кото-
рого заполняют резервуар.
Рассмотрим работу устройства на примере испытаний, проходивших
на Куйбышевском НПЗ в период с 01.09.2019 по 16.03.2020.
Устройство было смонтировано и испытывалось в резервуаре с понтоном
РВСП – 5000 м3.
Целью испытаний была оценка степени однородности получаемой
топливной смеси во всем объеме резервуара при компаундирова-
нии (перемешивании) нескольких различных компонентов производства.
Условия испытаний были таковы, что производительность подачи
компонентов варьировалась от 48 до 214 м3/ч, производительность
при циркуляции достигала 160–420 м3/ч, плотность перемешиваемых
сред (компонентов) составила 560–772,4 кг/м3 (табл. 2).
По результатам испытания установлено, что разность показателей
плотности бензина на верхнем и нижнем слоях в РВС после заполнения
через устройство находилась в пределах от 0,3 до 6,4 кг/м3. Разность темпе-
ратуры верхнего и нижнего слоев составила 1 градус по Цельсию (табл. 3).
После проведения циркуляции с применением УПС-ЕВНАТ
разность показателей плотности бензина на верхнем и нижнем слое
составила 0,1–1,1 кг/м3. Колебаний и биения понтона при наполне-
нии зафиксировано не было (табл. 4).
В отчете об испытаниях отмечается, что минимальное время циркуля-
ции с применением УПС составило 63 мин. Исходя из полученных результа-
тов даже с минимальным временем циркуляции через устройство достига-
ется оптимальная степень однородности товарного бензина.
Поскольку перемешивание происходит быстро, меньше работает насос,
меньше затрачивается электроэнергии. Экономится не только время, но и
деньги. А в бизнесе, как известно, эти понятия равноценны.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ
Устройство УПС-ЕВНАТ удовлетворяет требованиям АО КНПЗ по достижению однородности производимого нефтепродукта в РВС в процессе
компаундирования его компонентов при наполнении резервуара.
С применением УПС ЕВНАТ получен «Бензин каталитического крекинга
экспортный», полностью соответствующий нормативным документам
и паспорту качества.
Устройство позволяет довести продукт до нормативных требований
качества в РВС 5000 за минимально возможное время – 1–2 часа. Уста-
новив в резервуарном парке для светлых нефтепродуктов УПС-ЕВНАТ,
можно получать товарный бензин, однородный по качеству, прямо в
процессе наполнения.
Выгоды от внедрения инновационного перемешивающего устройства УПС-
ЕВНАТ:
— сокращается время приготовления светлых нефтепродуктов в
товарном производстве с 5 до 1 ч в самом резервуаре;
— снижается расход на лабораторные исследования проб – умень-
шается количество проб, необходимых для паспортизации продукта;
— при отгрузке в ж/д цистерны в каждой цистерне находится продукт
соответствующего качества;
— исключаются риск проскока некачественного продукта при отгрузке,
простой ж/д цистерн, возврат продукта в повторную переработку,
рекламации по качеству со стороны покупателя;
— исключается применение двух резервуаров в технологии доведе-
ния качества нефтепродукта до соответствия ГОСТ или ТУ (фактически
происходит удвоение мощности производства без строительства новых
резервуаров);
— устройство позволяет получить стабильный, однородный по каче-
ству нефтепродукт в момент наполнения РВС;
— УПС предотвращает расслоение нефтепродукта на фракции во
всем объеме резервуара;
— появляется возможность восстановить качественные показатели
топлива в случае его расслоения при длительном хранении;
— сокращаются потери нефтепродукта (испарение, осадок) при хране-
нии в резервуаре;
— на фирменных заправках всегда реализуется качественный продукт.
ВЫВОД
УПС удешевит и ускорит производство бензина, сделает его более
стабильным по составу, а значит и более качественным. И реализовывать
потребителям светлые нефтепродукты можно будет в том виде, в каком
они вышли с завода. Конкурентное преимущество налицо. Ждем от не-
фтеперерабатывающих заводов предложений к сотрудничеству!
А для читателей, не имеющих непосредственного отношения
российской нефтяной отрасли, но являющихся потребителями
продукции, у нас тоже хорошая новость: уже не за горами то время,
когда качество российского бензина благодаря УПС-ЕВНАТ возрастет.
А это значит, что автомобили будут радовать владельцев безупречной
эксплуатацией в любую погоду, да и деньги можно будет сэкономить.
Ведь чем качественнее горючее, тем выше тяговые характеристики
двигателя и, соответственно, меньше расход бензина.