gototopgototop

УДК 665

Вытеснение паров бензина при заправке емкости на АЗС, как негативный экологический фактор

Рудакова Анна Ильшатовна – студент Лысьвенского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Жалко Михаил Евгеньевич – ведущий инженер отдела НИР и НИРС Лысьвенского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Аннотация: Данная работа посвящена моделированию процесса «большого дыхания». Определена зависимость выброса пароввоздушной смеси при наполнении ёмкости бензинами.

Ключевые слова: Автозаправочная станция, паровоздушная смесь, бензины, экология.

Загрязнение экосистемы нефтью становится следствием развития промышленности и частых природных выбросов. В естественной среде она просачивается сквозь трещины в дне океана, попадает в водоемы с разрушающимися горными породами. Выбросы происходят в областях с нефтегазовыми бассейнами, где ведется добыча.

Загрязнение окружающей среды происходит при добыче, сборе и подготовке нефти [1]:

  • 30% загрязнений происходят при транспортировке нефти;
  • 0,3% – при операциях по добыче;
  • 4,9% – вследствие аварий при перевозках судами;
  • 2% – в результате аварий на нефтедобывающих заводах;
  • 3,5% – отходы после очистки сырца;
  • 9,8% – выбросы техникой в атмосферу;
  • 9,8% – городские и промышленные отходы.

Нефтезагрязненные отходы относятся к 3-му классу опасности, в их состав входят оксид кремния, углеводородная смесь, песок, грунт, мазут, щебень. Негативное действие нефти на почвенные ферменты обусловлено и присутствием в ее составе металлов – Pb, Zn, Ni, Cr, Cu, Ti, Sr, Sn [2].

Очевидно, что многообразие компонентов нефти, оказывающих негативное действие на ферменты и образующие их микроорганизмы, способствует длительному сохранению поллютантов в почве.

Мировой опыт показывает, что вклад автозаправочных комплексов (АЗК) в общий суммарный уровенъ загрязнения воздуха населенных пунктов варъируется от 10% до 15%, что, безусловно, оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровъе человека.

В качественном составе выбросов АЗК преобладает смесъ пределъных углеводородов группы С1-С5 и С6-С10, что составляет 70% и 25% от общего валового выброса АЗК соответственно. Эти данные подтверждают российские исследования, а также статистика ТНК-ВР. В зависимости от мощности объекта, общий валовый выброс одного АЗК Компании варъируется от 1 т до 22 т в год, при этом качественный состав выброса соответствует мировым и российским показателям – углеводороды группы С1-С5 составляют до 66% выброса, С6- С10 – до 24%.

Для определения объёмов «большого» дыхания при наполнении полной ёмкости бензовозом была составлена схема открытого способа налива, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема открытого способа налива.

где, 1 – вентиялционное отверстие бензовоза, 2 – емкость с топливом, 3 – гибкий шланг, 4 – насос, 5 – жесткий трубопровод, 6 – подземная ёмкость с топливом, 7 – колодец, 8 – вентиялионный клапан.

При заправке подземной ёмкости наблюдаются следующие характерные процессы:

  1. Первый этап – вентиляционное отверстие 1 открыто. Гибкий шланг 3 подсоединен, насос отключен. Происходит испарение паровоздушной смеси (ПВС) из отверстия 1.
  2. Второй этап – вентиляционное отверстие 1 открыто. Гибкий шланг 3 подсоединен, насос включен. Происходит перекачка топлива 2 в емкость 6. Происходит выделение ПВС через клапан 8.
  3. Третий этап - вентиляционное отверстие 1 открыто. Гибкий шланг 3 подсоединен, насос отключен. Происходит остаточное выделение ПВС через клапан 8 и испарение через отверстие 1.

В данной работе принято допущение o том, что объемом испарения через отверстие 1 можно принебречь. Таким образом, необходимо определить количество топлива, выброшенного в атмосферу при заправке.

При моделировании процесса испарения необходимо учесть следующие физические параметры:

  • объём ёмкости;
  • концентрацию паров в ёмкости;
  • плотность паров;
  • температуру.

В большинстве случаев, подземные ёмкости имеют цилиндрическую форму.

Таким образом, объём ёмкости определяется по формуле:

(1)

где, r – радиус ёмкости, l – длина

Вопрос определения концентрации паров нефтепродукта рассмотрен в «РД 153-39-019-97. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации» [3].Согласно этому документу среднюю концентрацию углеводородов в паровоздушной смеси (ПВС) в весенне-летний период можно принять равной 25%.

Согласно ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия» плотность бензиновых паров составляет от 2,5 до 3,5 кг/м3 [4].

Плотность и концентрация углеводородов напряму зависит от температуры, таким образом, дополнительно учитывать этот параметр нецелесообразно.

Объём выделевшихся в атмосферу углеводородов можно определить из выражения:

(2)

где, ρ – плотность ПВС, с- концентрация углеводородов.

В конечном виде, с учётом допущений, выражение примет вид:

(3)

Таким образом, исходя из заправки одной ёмкости объёмом 25м3, происходит выброс 58,78 кг топлива.

Полученная зависимость может быть использована для оценки экономического эффекта при внедрении системы рекуперации ПВС на АЗС при наполнении подземных ёмкостей.

Список литературы

  1. Околелова А. А., Безуглова О. С., Кастерина Н. Г. Нефтепродукты в почве. Терминология и проблемы учета // «Живые и биокосные системы». – 2013. – № 4.
  2. Макаров А.С. Воздействие нефти и продуктов нефтедобычи на объекты окружающей среды Colloquium-journal. 2018. № 10-7 (21). С. 75-76.
  3. Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации: РД 153-39-019-97 [текст] – введ. 30.05.1997- Москва: ЗАО Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2010 г.
  4. ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия» [Текст] – введ. 01.01.2015 – Москва: Изд-во стандартов, 2014.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail