 |
Упрощенные методы оценки концентрации паров, вытесненных в атмосферу нефтепродуктов при типичных условиях работы резервуаров их хранения.
|
|
|
|
Пусть в резервуаре с дыхательным устройством находится нефтепродукт. Объем V газового пространства в процессе эксплуатации резервуара меняется от V1 до V2 , соответственно могут изменяться: температура от Т1 до Т2 и давление от Р1 до Р2. Концентрация паров при этом изменяется от С1 до С2.
Массу G вытесненных из резервуара паров можно определить, если рассчитать массу вытесненного воздуха и концентрацию паров нефтепродукта в нем.
Из уравнения состояния идеального газа в общем случае имеем:
(13.32)
или
, г (13.33)
где Р - давление в резервуаре, Па;
V - объем резервуара, м3
Т - температура, К;
RГ- газовая постоянная рассматриваемого газа, Дж/(г×К);
С - концентрация газа, объемные доли.
Для перечисленных выше двух состояний резервуара получим массу газа в составе паровоздушной смеси, находящейся в резервуаре:
(13.34)
(13.35)
Масса G вытесненного из резервуара нефтепродукта вследствие перехода от объема V1 к объему V2 может быть определена по формуле с одновременной заменой газовой постоянной RГ на универсальную газовую постоянную R:
(13.36)
где МН - молярная масса нефтепродукта, г/моль;
R – универсальная газовая постоянная, R = 8.314 Дж/(моль×К),
, Mг – молярная масса паров или нефтепродукта;
С1, С2 – концентрации паров нефтепродукта в паровоздушной смеси резервуара в первом и втором состоянии резервуара.
Окончательно получаем:
(13.37)
Всасываемый воздух Испарение паровоздушной смеси
 | |||
 | |||
|
Нефть Нефть
 |  |
Рис. 13.5. Изменения в состоянии парового пространства резервуара.
Рассмотрим так называемое «большое дыхание» резервуара.
|
|
|
Пусть перед началом наполнения в резервуаре был объем жидкости V1, а в конце наполнения – V2. Наполнение, как правило, происходит при неменяющейся температуре Траб и постоянном давлении в резервуаре Рраб.
Тогда, приняв:
,
уравнение (13.37) приводится к виду:
, кг (13.38)
Пример 13.5.
Определить, какое количество паров бензола выйдет из железнодорожной цистерны при ее заполнении без принятия специальных мер, если известно, что температура в паровоздушном пространстве равна 20°С, атмосферное давление 101.325 кПа, полный объем цистерны 70 м3, коэффициент заполнения 0.9. Перед началом заполнения в цистерне оставалось 2.6 м3 бензола.
Решение.
Молярная масса паров бензола МН = 78 рабочее давление Рраб=101.325 кПа,
Рабочая температура при наполнении равна Траб=20+273=293 К.
Коэффициенты уравнения Антуана: А=6.10906, В=1252.776, СА=225.178
Находим давление насыщенных паров при заданной температуре:
@ 9.986 кПа
Объемная концентрация паров бензола при рабочей температуре равна:
Подставив рассчитанные значения в (13.38), получим:
Если при этом метеоусловия способствуют формированию облака паровоздушной смеси концентрацией выше 2%, то при удельной теплоте сгорания бензола, равной 40.576 МДж/кг, получим, что выделенное его количество в составе облака соответствует 7.7 кг взрывчатого вещества, выраженного в тротиловом эквиваленте по воздушной ударной волне [27]:
Пример 13.6.
Определить, какое количество паров бензина АИ-93 выйдет из резервуара РВС-5000 за одно «большое дыхание» в июне при средней температуре 26.2°С. Рабочий объем резервуара 4810 м3.
Константы уравнения Антуана: А=4.26511, В=695.019, СА=223.220.
Давление насыщенных паров бензина при 26.2°С равно:
» 30.1 кПа.
Молярная масса паров бензина МН = 95.1г/моль.
Решение.
Объемная концентрация насыщенных паров бензина в смеси с воздухом составит:
Если принять V1 –V2 = 4810 м3, то получим согласно (13.38):
на один цикл полного наполнения резервуара, в котором находилось 3.6075×106 кг бензина плотностью 750 кг/м3, т.е. за цикл заполнения будет потеряно» 0.15 % бензина.
|
|
|
В случае взрыва этого облака смеси его тротиловый эквивалент по воздушной ударной волне составит:
Рассмотрим «малое дыхание» резервуара.
В процессе хранения или транспортировки нефтепродуктов при изменении температуры окружающей среды, т.е. и температуры в резервуаре, уровень нефтепродукта в емкости (занимаемый объем) считается неизменным. Рабочее давление в резервуаре также считается постоянным, поскольку избыток воздушной смеси выходит в воздух.
В этом случае уравнение (13.37) принимает вид:
(13.39)
Пример 13.7.
Определить, какое количество паров бензола выйдет из открытой и заполненной на 50% железнодорожной цистерны объемом 60 м3 при ежесуточном изменении в течение 10 суток температуры внешней среды от 15°С до 25°С. Атмосферное давление в течение этого времени не менялось и было равно 101.325 кПа. Молярная масса бензола равна 78 г/моль.
Решение.
Объем паровоздушной смеси в цистерне V = 60×0.5 = 30 м3.
Рабочее давление Рраб =101.325 кПа.
Определим концентрацию паров бензола при температурах 15° и 20°С, для чего найдем значения коэффициентов уравнения Антуана для бензола:
А = 6.109106, В = 1252.776, СА = 225.178
Давление насыщенных паров определим при соответствующих температурах на основе решения уравнения Антуана:
P15 = 7.837 кПа,
Р25 = 12.665 кПа.
Тогда:
Подставив полученные результаты в (13.39), имеем результат:
за одни сутки с приведенными значениями перепада температур.
В тротиловом эквиваленте по воздушной ударной волне это составит:
Для десяти суток беспризорной стоянки такой цистерны получим значение испарившейся массы бензола, равное GS» 43 кг.
|
|
|
