Последовательная трубопроводная перекачка нефтепродуктов - Транспортировка

С целью увеличения объема перекачиваемых нефтепродуктов, необходимо разработать новые или оптимизировать технологии, применяемые для транспортировки нефтепродуктов, с учетом их реологических и эксплуатационных характеристик трубопроводов.

Предлагается использовать метод последовательной перекачки двух разных типов нефтепродуктов с пробкой отделения от третьего нефтепродукта, включая углеводороды, которые являются частью обоих перекачиваемых нефтепродуктов, тогда как пробка разделения выбрана так, чтобы она была более совместимой с каждым перекачиваемым нефтепродуктом, нежели они сами между собой. Этот метод не имеет минусов, которые есть у предыдущих методов, но все же он допускает попадание одного нефтепродукта в другой в совсем малых количествах, нежели при перекачке без разделительной пробки. Наличие примеси одного нефтепродукта в другом влияет на фракционный состав каждого, в том числе на температуру их начала и конца кипения. При перекачке нефтепродуктов, качество которых особенно строгое, например, авиационный керосин ТС-1, даже незначительные примеси посторонних углеводородов изменяют температуру помутнения и температуру затвердевания, что абсолютно недопустимо.

Поэтому, исходя из существующих технологических условий, вся смесь этих топлив выводится из обращения или переносится в другой нефтепродукт, что влечет за собой значительные потери [1]. Используемый в качестве разделительной пробки нефтепродукт получают в процессе перегонки одного из контактирующих нефтепродуктов в интервале температур выкипания углеводородов, общих для них обоих. Например, если речь идет о последовательной перекачке авиационного топлива ТС-1, кипящего в диапазоне температур от 150ºС до 250ºС, между партиями бензина АИ-95, кипящего в диапазоне температур от 35ºС до 215ºС, буферный продукт представляет собой остаток после перегонки бензина АИ-95 при температуре кипения не менее 150 ºС. Если речь идет о последовательной перекачке керосина TS-1, температура кипения которого составляет от 150 ºС до 250 ºС , между партиями дизельного топлива L-45, температура кипения которого составляет от 190ºС и 360 ºС, буферным продуктом является конденсированный дизельный дистиллят Л-45. в рефрижераторе-ресивере после перегонки дизельного топлива при температуре, не превышающей 250 °С. Другими словами, каждый раз, когда буферный нефтепродукт для разделительной пробки образуется углеводородами, общими для данной пары перекачиваемых жидкостей.

Объектом исследования является Сызранская НПЗ.

Показатель	2016	2017	2018	2019	Прогноз на 2020
Объем переработки, млн. т	6,32	5,94	6,91	7,32	7,72
Глубина переработки, %	72,8	76,2	76,90	77,2	78
Выпуск нефтепродуктов, млн. т	7,02	6,53	7,62	8,06	8,82
В том числе:
Бензин (в т.ч. прямогонный)	1,37	1,26	1,41	1,56	2,14
Дизельное топливо	2,01	1,96	2,35	2,55	3,12
Керосин	1,01	0,92	1,12	1,15	1,4
Мазут	1,59	1,34	1,51	1,57	2,02

Таблица 1 – Основные показатели работы Сызранского НПЗ

По данным таблицы 1 можно увидеть, что Сызранская НПЗ внедряет новые технологии и увеличивает объемы переработки нефти, соответственно, увеличивается продукт для транспортировки. В связи с значительным спадом цены на нефть, рентабельней производить и продавать готовый нефтепродукт, поэтому были сделаны прогнозы на 2020 год в сторону увеличения объемов переработки.

Схема транспортирования авиационного керосина и автомобильным бензином с использованием буферного продукта представлена на рис. 1.

Рисунок 1 – Схема транспортирования авиационного керосина и автомобильным бензином с использованием буферного продукта

Резервуар с авиационным керосином
Резервуар с буферным продуктом
Резервуар с автомобильным бензином
Узел переключение задвижек
Магистральный трубопровод

Схема транспортирования авиационного керосина и дизельного топлива с использованием буферного продукта.

Рисунок 2 – Схема транспортирования авиационного керосина и дизельного топлива с использованием буферного продукта

I - Резервуар с авиационным керосином
II - Резервуар с буферным продуктом
III - Резервуар с дизельным топливом
IV - Узел переключение задвижек
V - Магистральный трубопровод

Результаты расчета при последовательной транспортировки нефтепродуктов по трубопроводу с Сызранской НПЗ до нефтехранилища представлены в таблице 2.

Показатель	Расчетное значение
При транспортировки ТС-1 и АИ-95
Объем смеси, V_c	95,129 м³
Длина смесиобразования, L_c	431,411 м
При транспортировки ТС-1 и Л-45
Объем смеси, V_c	112,202 м³
Длина смесиобразования, L_c	508,838 м

Таблица 2 – Результаты расчета при последовательной транспортировки нефтепродуктов по трубопроводу с Сызранской НПЗ до нефтехранилища

Из данных в таблице видно, что большая часть нефтепродуктов смешивается при последовательной транспортировки по магистральному трубопроводу, что приводит к ухудшению качества продукта. В связи с этим предлагается использовать буферный продукт между партиями, что предотвратит смешение и позволит сохранить заводские качества нефти.

В таблице 3 представлены результаты лабораторных исследований физико-химических свойств различных смесей нефтепродуктов ТС-1 и АИ-95. Исследования также показали, что, когда бензин АИ-95 добавляется в ТС-1 в количестве до 5%, это не влияет на качество реактивного топлива, до 3% – вообще не отражается на его качестве.

Показатели	Добавка бензина АИ-95 в авиакеросин ТС-1 3%			Добавка бензина АИ-95 в авиакеросин ТС-1 5%		Содержание бензина АИ-95 в смеси, массовые доли
Показатели	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,10	0,40	0,60	0,80	0,90	0,95	0,99
Температура кипения, ^оС:
начальная	147	145	144	142	140	132	101	79	79	57	48	43	39
при перегонке 10%	161	159	156	155	154	145	114	98	98	84	77	73	69
при перегонке 50%	183	181	179	177	175	163	152	148	148	121	117	115	111
при перегонке 90%	223	223	222	221	220	215	195	191	191	180	178	176	173
Температура вспышки в закрытом тигле, ^оС	35	33	30	29	26	22	Проведение анализа опасно
Плотность при 20^оС, кг/м³	789,5	789,1	788,7	788,2	787,6	786,9	785,1	774,3	785,5	785,1	756,4	755,8	754,7
Кинематическая вязкость при 20^оС,	1,501	1,484	1,467	1,451	1,442	1,434	1,401	1,414	1,411	1,401	0,629	0,59	0,559
Концентрация фактических смол, мг/100 см³ топлива	0,384	0,383	0,381	0,379	0,376	0,371	0,369	0,344	0,325	0,301	0,258	0,243	0,235
Содержание, % мас.:
общей серы	0,068	0,068	0,067	0,066	0,066	0,065	0,060	0,045	0,038	0,035	0,034	0,033	0,032
ароматических углеводородов	16,0	16,2	16,4	16,6	16,8	17,0	17,4	18,6	19,4	20,2	21,0	21,6	22,0
Давление насыщенных паров, кПа	21,4	21,6	23,1	23,3	23,9	26,4	28,6	35,8	38,7	40,5	41,9	42,2	43,6
Высота некоптящего пламени, мм	26	28	30	36	40	48	Проведение анализа опасно

Таблица 3 – Результаты лабораторных исследований физико-химических свойств различных смесей нефтепродуктов ТС-1 и АИ-95

Схема последовательной перекачки нефтепродуктов с разделительной буферной крышкой, состоящей из общих углеводородов для данной пары транспортируемых жидкостей, не требует изменений в существующей практике и не требует использования специального оборудования, поэтому для ввода расчетного объема буферной жидкости в зону контакта транспортируемых нефтепродуктов достаточно иметь один или несколько свободных резервуара [2]. Подобные операции множество раз применялись на практике. Предлагаемый способ позволит осуществлять последовательную перекачку различных видов нефтепродуктов с высокой степенью сохранения их качества, поскольку материал пробки генетически аналогичен материалу транспортируемых нефтепродуктов. В особенности он будет эффективен для перекачки таких нефтепродуктов у которых высокие требования к качеству, например, топливо для реактивных двигателей, которые на сегодняшний день транспортируются на поезде.

На основании проделанной работы были сделаны следующие выводы:

На Сызранской НПЗ при последовательной транспортировки нефтепродуктов в зоне контактов двух продуктов происходит смешение, что негативно сказывается на качестве продукта.
В связи с этим был предложен способ, который обеспечивает возможность последовательной перекачки различных типов нефтепродуктов с высоким уровнем качества, поскольку материал буферной подушки генетически подобен материалу транспортируемых нефтепродуктов.
Добавление бензина АИ-95 к авиакеросину ТС-1 в количестве до 5% мас. не снижает качество авиакеросина, а добавление до 3% мас. вовсе не отражается на качестве авиакеросина.
Использование буферного продукта не является дорогостоящим мероприятием, а требует только одного или двух свободных резервуаров для введения предполагаемого объема буферной жидкости в зону контакта транспортируемых нефтепродуктов.
Данный способ особенно эффективен при использовании продукта с повышенными требованиями к качеству как было использовано в данной работе авиационный керосин (ТС-1).

Литература:

Исмайылов, Г.Г. О влиянии смешения разносортных нефтепродуктов на их реологические и физико-химические свойства / Исмайылов Г.Г., Нуруллаев В.Х., Келова И.Н., Нурмамедова Р.Г. // Международная научно-практическая конференция. Проблемы инновационного развития нефтегазовой индустрии. — Алматы: КБТУ, 2013. — С. 21-27.
Томина Н.Н. Методы очистки нефтяных фракций: учебное пособие / Н.Н. Томина, Н.М. Максимов, А.А. Пимерзин. – Самара: Самар.гос.техн.ун-т, 2014. – 293 с.
Крец В.Г. Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ / Крец В.Г., Шадрина А.В., Антропова Н.А. Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2012. – 386 с.
Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для вузов / А. А. Коршак, А. М. Нечваль; Под ред. А. А. Коршака.– СПб.: Недра, 2016.– 488 с.
Колибаба, О. Б. Основы проектирования и эксплуатации систем газораспределения и газопотребления: учеб. пособие/О.Б. Колибаба, В.Ф. Никишов, М.Ю. Ометова.- СПб.: Издательство «Лань», 2013.-208 с