исследование и разработка технических решений по

УДК 614.841
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОЗАПРАВОЧНЫХ
СТАНЦИЙ
А.Ф. Гильмуллина
Уфимский государственный нефтяной технический университет
E-mail: [email protected]
Аннотация
Обеспечение безопасности населения и территорий от чрезвычайных
ситуаций природного и техногенного характера является одной из
приоритетных задач общества.
Особую проблему для крупных городов представляют выбросы паров
углеводородного топлива на нефтебазах и автозаправочных станциях (АЗС) при
сливе нефтепродуктов в резервуары - так называемые «большие дыхания».
Годовые потери нефтепродуктов от «больших дыханий» составляют по
нефтеперерабатывающей отрасли России примерно 270 тыс. тонн, в том числе,
более 140 тыс. тонн на АЗС. «Большие дыхания», с одной стороны, приводят к
увеличению и экономическому ущербу из-за потерь паров углеводородного
топлива и экологической опасности АЗС, с другой стороны - к взрывопожарной
опасности. Снижение выброса паров топлива при «дыханиях» применительно к
резервуарам АЗС является актуальной задачей [1].
Задача повышения безопасности населения при хранении в городе
жидкого углеводородного топлива может быть решена путем создания новой
технологии, обеспечивающей снижения выбросов паров при хранении, и
разработки методики оценки ее эффективности на основе показателей риска.
В условиях автозаправочных станций наиболее предпочтительным
средством сокращения выбросов паров бензина в атмосферу являются системы
улавливания легких фракций (УЛФ). Существует несколько основных методов
улавливания легких фракций: адсорбция, абсорбция, конденсация путем
охлаждения, компримирование, а также комбинированные методы [2].
Анализ взрывопожарной опасности автозаправочных станций
Автозаправочные станции представляют собой комплекс зданий с
оборудованием, предназначенный для приема, хранения и выдачи
нефтепродуктов транспортным средствам, продажи масел, консистентных
смазок, запасных частей, принадлежностей к транспортным средствам и
оказания услуг владельцам индивидуальных транспортных средств [3].
Для АЗС характерны две особенности взрывопожарной опасности. Вопервых, различные нарушения технологического регламента и правил
эксплуатации, в результате которых возникают большинство пожаров и
загораний; во многих случаях нарушения допускаются не работниками АЗС, а
клиентами. Во-вторых, в зоне заправки автомашин обычно находятся водители,
которые в случае неожиданного возникновения пожара получают ожоги различной степени тяжести [4].
Снижение выбросов паров нефтепродуктов на автозаправочных
станциях
Серьезную экологическую и взрывопожарную опасность представляют
выбросы паров бензина из дыхательных систем автозаправочных станций,
которые классифицируются как «малые дыхания» и «большие дыхания».
«Большие дыхания» происходят при заполнении опорожненного
резервуара, когда весь газовый объем резервуара вытесняется через
дыхательный клапан в атмосферу.
Залповые выбросы бензиновоздушной смеси при «больших дыханиях»
резко повышают взрывоопасность АЗС [5].
Для выбора наиболее эффективного способа сокращения потерь бензинов
от испарения необходимо проанализировать существующие организационнотехнические решения.
Конденсационные системы улавливания легких фракций (УЛФ) на основе
охлаждения паро-воздушной смеси (ПВС) (до умеренных температур) не
позволяют добиться высокой степени улавливания углеводородов, весьма
дороги и нуждаются в дальнейшем совершенствовании.
Применение компрессорных систем УЛФ целесообразно при больших
расходах парогазовой смеси. Сущность этих систем заключается в
компримировании отобранной из емкостей парогазовой смеси с целью её
аккумулирования или реализации (в сжиженном или газообразном состоянии).
Достоинствами таких установок являются простота и надежность. Однако они
имеют низкий КПД, не превышающий 0,4 [2].
Совместные газовые обвязки или газоуравнительные системы резервуаров
и автомобильных цистерн в нашей стране не используются из-за технических
трудностей по оборудованию автоцистерн дополнительными муфтами и
клапанами, а также из-за отсутствия регенерационных установок по
конденсации паров бензинов на нефтебазах, куда автоцистерны приходят под
налив продукта [2].
Способ сокращения потерь от испарения путем применения защитных
эмульсий заключается в том, что на поверхность нефтепродукта помещается
текучая концентрированная эмульсия с меньшей плотностью, чем у
защищаемого нефтепродукта. Достоинством данного способа сокращения
потерь от испарения является то, что эмульсия хорошо распространяется по
всей поверхности нефтепродукта, изолируя её от газового пространства,
независимо от степени отклонения стенки резервуара от цилиндрической
формы. Но существует также и недостаток: при опорожнении резервуаров в
случае низкого уровня слива нефтепродукта защитная эмульсия захватывается
образующейся воронкой, вследствие чего забиваются насосы и фильтры [1].
Таким образом, существующие технические средства сокращения потерь
автомобильных бензинов либо не могут быть применены (понтоны), либо
имеют
низкую
степень
сокращения
потерь
(диски-отражатели,
газоуравнительные системы), либо являются сложными и дорогостоящими [2].
Абсорбционная система как эффективный способ сокращения потерь
бензина на автозаправочных станциях
Рассмотрим абсорбционную систему улавливания и рекуперации паров
бензина (установка АСУР-ПБ).
Установки АСУР-ПБ предназначены для улавливания и рекуперации
паров нефтепродуктов: на АЗС, нефтебазах, НПЗ, на автомобильных и
железнодорожных эстакадах налива нефтепродуктов, на морских терминалах.
В основу работы установок положен принцип абсорбции - поглощение
углеводородов жидким абсорбентом. В качестве абсорбента могут быть
использованы производные нефти, в частности, дизельное топливо.
Отличительные особенности АСУР-ПБ:
- компактность;
- высокая полнота улавливания паров бензина (до 95%);
- простота и безопасность в эксплуатации;
- низкие эксплуатационные расходы;
- возможность отвода (утилизации) тепла от АСУ на отопление
помещений АЗС.
Реализация технологии утилизации паров нефтепродуктов на АЗС при
заправке автомобилей и приемке нефтепродуктов из автоцистерн.
1. В процессе заправки автомобилей ТРК с системой газовозврата
возвращает вытесненные из бака пары нефтепродуктов в емкость АЗС.
2. При сливе нефтепродуктов из автоцистерн пары нефтепродуктов,
вытесняемые из емкости проходят через установку АСУР, где с помощью
технологии абсорбции улавливаются. Очищенный от паров воздух
выбрасывается в атмосферу.
Степень очистки при использовании АСУР составляет от 80 до 95%.
Концентрация паров нефтепродукта зависит от температуры окружающей
среды и находится в пределах 20-80% от объема смеси воздуха - пар в переводе
на чистый продукт составляет от 600 до 2400 г. на куб нефтепродукта.
Установка АСУР-ПБ-40 предназначена для улавливания паров бензина из
паровоздушной смеси, которая выбрасывается из резервуаров автозаправочных
станций во время их заполнения бензином, а так же во время его хранения.
Установка АСУР-ПБ-40 состоит из блока: абсорбционной колонны,
насоса, и пульта управления (рисунок 1). В абсорбционном блоке происходит
улавливание парообразных углеводородов абсорбентом - дизельным топливом.
Пульт управления обеспечивает автоматическую работу установки.
Рисунок 1 – Схема установки АСУР-ПБ-40
На автозаправочной станции установка АСУР-ПБ-40 монтируется в
непосредственной близости от резервуаров с бензином и дизельным топливом,
абсорбционный блок - во взрывоопасной зоне, пульт управления - вне
взрывоопасной зоны.
Входной патрубок абсорбционного блока соединен с коллектором,
который объединяет дыхательные трубопроводы резервуаров с бензином.
Абсорбент поступает в установку из резервуара с дизельным топливом.
Установка АСУР-ПБ-40 работает на АЗС в двух режимах: «большого
дыхания» и «малого дыхания». При «большом дыхании» паровоздушная смесь,
всегда имеющаяся над поверхностью бензина в резервуарах, подается в
абсорбционный блок за счет избыточного давления, возникающего в
резервуарах при операциях слива бензина из автоцистерн. При этом расход
ПВС может достигать 40 м3/час. На режиме «большого дыхания» установка
АСУР-ПБ-40 пропускает через блок абсорбции за час 500 л дизельного топлива.
На режиме «малого дыхания» давление в резервуарах может подняться за
счет суточного колебания температуры, однако выбросы ПВС из резервуаров
при этом существенно меньше. При этом режиме нет постоянного расхода
дизельного топлива через абсорбер, а только периодическое его обновление.
При необходимости увеличения полноты улавливания паров до 95%
возможно применение холодильной установки для охлаждения абсорбента.
Заключение
Автомобильные заправочные станции относятся к объектам повышенной
взрывопожарной и экологической опасности, которые представляют выбросы
паров бензина из дыхательных систем автозаправочных станций, которые
классифицируются как «малые дыхания» и «большие дыхания».
«Большие дыхания» происходят при заполнении опорожненного
резервуара, когда весь газовый объем резервуара вытесняется через
дыхательный клапан в атмосферу.
В условиях автозаправочных станций наиболее предпочтительным
средством сокращения выбросов паров бензина в атмосферу являются методы
улавливания легких фракций: адсорбция, абсорбция, конденсация путем
охлаждения, компримирование, а также комбинированные методы.
Преимуществом абсорбционных систем является высокая полнота
улавливания паров бензина, компактность, низкие эксплуатационные расходы,
простота и безопасность в эксплуатации.
Список использованной литературы
1. Ларионов В.И. Оценка и обеспечение безопасности объектов
хранения и транспортировки углеводородного сырья. – СПБ.:
ООО «Недра», 2004. -190 с.
2. Кулагин А.В. Прогнозирование и сокращение потерь бензинов
от испарения из горизонтальных подземных резервуаров АЗС. –
Уфа, 2003.
3. Автозаправочные станции: Практическое пособие - 1-е изд. –
М.: Издательство «Учет», 2003. - 464 с.
4. Бесчастнов
М.В.
Промышленные
взрывы.
Оценка
и
предупреждение. – М.: Химия, 1991. - 430 с
5. Государственный
безопасности
доклад
опасных
«О
состоянии
промышленной
производственных
объектов,
рационального использования и охраны недр Российской
Федерации в 2002 году». - Госгортехнадзор России – 106 с.