МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА В АТМОСФЕРУ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Во всех технологических процессах вместе с газом, выбрасываемым в атмосферу, выбрасывается и содержащийся в нем конденсат. Выбросы конденсата с газом рассчитывают отдельно для каждой статьи расхода газа, а затем суммируют.

1. Расчет выбросов конденсата в атмосферу при продувках и опорожнении оборудования

1.1 Выброс конденсата с газом, расходуемым на технологические (нетопливные) нужды, G_к.г, т, вычисляют по формуле

G_к.г = V_T.H×g_к.г×10⁶                                              (1)

где V_T.H - объем газа, расходуемого на технологические нужды, м³;

g_к.г - содержание конденсата в газе, расходуемом на технологические нужды, г/м³;

10^-6 - коэффициент пересчета "г" в "т".

Содержание конденсата в газе, расходуемом на технологические нужды, определяют расчетно-аналитическим методом; отбор проб газа.

1.2 При ремонте конденсатопроводов ремонтируемый участок опорожняют с утилизацией конденсата, но полной утилизации конденсата при этом не достигается. Технологические выбросы конденсата в атмосферу при ремонте конденсатопроводов G_к.peм, т, вычисляют по формуле

                              G_к.peм = d²×L×r_к×8×10²,                                      (2)

где d - диаметр конденсатопровода, м;

L - длина ремонтируемого участка конденсатопровода, м;

r_к - плотность конденсата, т/м³;

8×10^-2 - эмпирический коэффициент.

2. Расчет выделений конденсата в атмосферу при хранении в резервуарах

При хранении газового конденсата в резервуарах имеют место три вида выделений углеводородов в атмосферу за счет испарения:

- выделения от "малых дыханий", обусловленные изменением суточной температуры и давления наружного воздуха;

- выделения от "больших дыханий", обусловленные изменением объема газового пространства резервуара при его опорожнении и наполнении;

выделения от вентиляции газового пространства при негерметичности крыши резервуара.

В условиях длительного хранения в резервуарах выделения газового конденсата происходят в основном при "малых дыханиях".

Для определения выделений конденсата от испарения используют метод косвенного определения потерь углеводородов из резервуаров, приведенный в приложении Г.

2.1 Испарение конденсата от "малого дыхания" происходит вследствие повышения давления в газовом пространстве резервуара при колебаниях температуры. При достижении в резервуаре давления, превышающего величину, необходимую для подъема дыхательного клапана, часть паровоздушной смеси поступает в атмосферу.

Среднегодовые выделения конденсата от "малых дыханий" наземных стальных вертикальных цилиндрических резервуаров G_м.д, т, вычисляют по формуле

G_м.д =1,37×Р_ср.г×Д^1,8×К_окр×К_в×r_к,                            (3)

где Р_ср.г - давление насыщенных паров конденсата при среднегодовой температуре в резервуаре, кгс/см²;

Д - диаметр резервуара, м;

К_окр - коэффициент, учитывающий влияние окраски резервуара (для белой окраски К_окр = 0,75, для алюминиевой окраски К_окр = 1,0, для красной окраски или без окраски К_окр = 1,25);

К_в - коэффициент, учитывающий влияние высоты газового пространства резервуара;

r_к - плотность конденсата, хранимого в резервуаре, г/м³;

1,37 - эмпирический коэффициент.

Давление насыщенных паров конденсата Р_ср.г, кгс/см², за результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух определений.

Коэффициент, учитывающий влияние высоты газового пространства резервуара, К_в, вычисляют по эмпирической формуле

К_в =0,175×(0,328×Н_г +5)^0,57-  0,1,                            (4)

где Н_г - высота газового пространства, м;

Формула (13.4) получена при среднесуточном колебании температуры воздуха в течение года Dt_в, равной 9 °С. При других значениях Dt_в выделения конденсата от "малых дыханий" G_м.д вычисляют по формуле (3) пропорционально действительным суточным колебаниям температуры.

При хранении конденсата в подземных резервуарах выделения углеводородов от "малых дыханий" ничтожно малы и, следовательно, ими можно пренебречь.

2.2 Испарение от "больших дыханий" происходит при заполнении резервуара конденсатом, в результате чего из газового пространства вытесняется в атмосферу паровоздушная смесь.

Годовые выделения нефтепродуктов, в том числе газового конденсата, от "больших дыханий" G_б.д, т, вычисляют по эмпирической формуле

G_б.д =3×Р_ср.г×V×r_к/700,                                   (5)

где Р_ср.г - давление насыщенных паров конденсата при среднегодовой температуре продукта, кгс/см²;

V - годовой оборот резервуара, м³;

r_к - плотность конденсата, г/м³.

Величину годового оборота резервуара V, м³, вычисляют по формуле

V = n×V_пол                                                           (6)

где п - количество опорожнений резервуара в течение года;

V_пол - полезный объем резервуара, м³ (V_пол = 0,95×V₀, где V₀ - полный его объем, м³).

2.3 Общее эмпирическое уравнение для расчета годовых выделений углеводородов от испарения их из л резервуаров, полученное на основе экспериментальных и расчетных данных и учитывающее основные зависимости для "малых и больших дыханий", включая "обратный выдох", имеет вид

                    (7)

где  - выделение i-го компонента конденсата (углеводородов С_5+п) из резервуара за счет "малых и больших дыханий", т/год;

Q_ж - объемный расход жидкости, наливаемой в резервуар или группу резервуаров в течение года, м³/год;

К_i - константа равновесия между паром и жидкостью i-го компонента конденсата при атмосферном давлении и температуре газового пространства в резервуаре;

С_i - концентрация i-го компонента конденсата в жидкости, мольные доли;

т_i - молекулярная масса i-го компонента конденсата, кг/моль;

К₁ - коэффициент, определяющий выделение конденсата в атмосферу от "малых дыханий" резервуара (для северной климатической зоны К₁ = 1,07, для средней К₁ = 1,14, для южной К₁ = 1,25);

К₂ - коэффициент, характеризующий технические средства сокращения выделений (получен на основании опытных данных, величину К₂ находят по таблице 13.1);

t_г.пр - среднегодовая температура газового пространства в резервуаре, °С;

0,0134 - эмпирический коэффициент, К/м³×кг.

Величину К_i вычисляют по формуле

К_i = Р_i/Р_а,                                                      (8)

где Р_i - давление паров i-го компонента конденсата при температуре газового пространства, мм рт.ст;

Р_а - атмосферное давление, мм рт.ст;

Значения коэффициента К₂, характеризующего технические средства сокращения выделений

Среднегодовую температуру газового пространства в резервуаре, t_г.пр, °С, упрощенно вычисляют по формуле

t_г.пр =0,6×t_к +0,4×t_в,                                                 (9)

где t_к - среднегодовая температура жидкости (конденсата) в резервуаре, °С;

t_в - среднегодовая температура атмосферного воздуха, °С.

Если жидкость в резервуаре нагревается или охлаждается, то температуру газового пространства принимают равной температуре жидкости, т.е. t_г.пр = t_к.

При длительном хранении жидкий продукт принимает температуру атмосферного воздуха, т.е. t_г.пр = t_в.

2.4 Ориентировочный метод расчета выделений конденсата от вентиляции газового пространства при негерметичности крыши резервуара.

При негерметичной крыше резервуара происходит выветривание газового пространства, когда более тяжелые пары нефтепродукта выходят через нижние отверстия, а чистый воздух в соответствующем количестве входит через верхние отверстия. Объемные выделения конденсата от вентиляции газового пространства резервуара при безветренной погоде , м³/сут, вычисляют по формуле

                                       (10)

где m - коэффициент расхода отверстий резервуара (при проведении ориентировочных расчетов ц принимается равным 0,65);

F - площадь отверстий в крыше резервуара, м²;

g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с²);

Р - давление, при котором происходит истечение паровоздушной смеси, кгс/м²;

r_см - плотность смеси углеводородов (паровоздушной смеси резервуара), кг/м³;

86400 - коэффициент пересчета "сут" в "с".

Давление Р, кгс/м², при котором за счет разности плотностей паровоздушной смеси и воздуха происходит непрерывная циркуляция в газовом пространстве резервуара, вычисляют по формуле

Р=Н×(r_см - r_в),                                           (11)

где Н - разница высоты расположения верхнего и нижнего отверстий на крыше резервуара, м;

r_в - плотность воздуха, кг/м³.

Плотность смеси углеводородов r_см вычисляют на основе компонентного состава по формуле

                                                (12)

где r_i - плотность i-го компонента углеводорода в паровоздушной смеси, кг/м³;

С_i - концентрация i-го компонента углеводорода в паровоздушной смеси, объемные доли.

При известной концентрации и плотности паров углеводородов в паровоздушной смеси весовые выделения конденсата от вентиляции газового пространства резервуара , кг/сут, вычисляют по формуле

                                           (13)

где С - концентрация паров конденсата, объемные доли;

r_к - плотность паров конденсата, кг/м³.