124285 (Ресурсосберегающие технологии)

Министерство науки и образования РТ

Альметьевский государственный нефтяной институт

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: «Ресурсосберегающие технологии»

2009

Содержание

Введение

1. Рациональная расстановка запорной арматуры по трассе

2. Определение объема утечек из резервуара и трубопровода

2.1 Определение объема утечек из резервуара

2.2 Определение объёма утечек из нефтепровода

1. Способ очистки от ННП водной поверхности с использованием металлических сеток, заполненных сорбентом

2. Испытание сорбента в лабораторных условиях

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Жизнь и деятельность человека предполагает потребление самых разнообразных ресурсов. Особое место среди них занимают ресурсы топливно-энергетические.

Природные топливно-энергетические ресурсы являются национальным достоянием России. Чтобы использовать его в полной мере, а также обеспечить энергетическую независимость страны и заложить основы долгосрочного стабильного энергообеспечения общества. В ней наряду с увеличением добычи нефти, газа и других энергоносителей предусматриваются меры по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и созданию необходимых условий по переводу экономики на энергосберегающий путь развития. Ожидается, что благодаря намеченным мерам будет компенсировано не менее 50 % необходимого прироста энергопотребления.

Выполнение этих планов потребует тщательного анализа возможностей энергосбережения во всех отраслях экономики. Не станут исключением и предприятия самого топливно-энергетического комплекса.

Несмотря на проводимую в последнее время государством политику в области предупреждения и ликвидации последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, данная проблема остается актуальной и в целях снижения возможных негативных последствий требует особого внимания к изучению способов локализации, ликвидации и к разработке комплекса необходимых мероприятий. Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения.

1. Рациональная расстановка запорной арматуры по трассе трубопровода

Согласно СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы», запорная арматура на магистральных трубопроводах должна размещаться не реже чем через 30 км. Положение части задвижек также оговорено. Запорная арматура обязательно должна быть установлена:

-на обоих берегах водных преград при их пересечении трубопроводом в две нитки;

-в начале каждого ответвления от трубопровода;

-на одном или обоих концах участков трубопровода, проходящих на отметках выше населенных пунктов и промышленных предприятий.

Кроме того, при размещении задвижек следует учитывать потенциальную угрозу загрязнения рек и водоемов. Желательно, по возможности, разместить арматуру в удобных для обслуживания местах (вблизи дорого, домов обходчиков и т.д.). А где должны быть установлены остальные задвижки?

Данная проблема в нашей стране изучалась Б.В. Самойловым. В качестве критериев размещения запорной арматуры он предлагает использовать один из двух:

1) величина стока нефти или нефтепродукта при авариях не должна превышать некоторой максимально возможной величины;

2) приведенные затраты, зависящие от секционирования, должны быть минимальны.

Рассмотрим основы решения задачи оптимального секционирования трубопроводов. Она решается в два этапа:

1) построение эпюры потенциального стока нефти (нефтепродукта) из трубопровода;

2) определение мест размещения линейных задвижек.

Пусть имеется перегон нефте- или нефтепродуктопровода, изображенный на рис. 1. Прежде всего, выявляем точку, в которой потенциальный сток при разрыве трубопровода, (сток, происходящий за счет разности нивелирных высот точек профиля) будет равен нулю. Таковой у нас является точка А. Ею весь рассматриваемый перегон делится на два самостоятельных участка, для которых и надо решать задачу расстановки запорной арматуры.

Рис. 1. Определение мест размещения линейных задвижек

Построим графическую зависимость объемов потенциального стока в каждой из точек профиля. Величину суммарного стока слева от рассматриваемой точки Vл будем откладывать сверху от горизонтали, а объема стока справа Vп – снизу.

Движение начинаем от точки А. Линии объемов потенциального стоков Vп для точек, расположенных справа от нее, повторяют профиль трассы нефтепровода. Отличие заключается в том, что линия Vп левее точки А повторяет профиль трубопровода, а линия Vл правее точки А является как бы его зеркальным отражением.

Для продолжения построений выявляем ближайшие к А точки, являющиеся местными вершинами для каждого из двух участков. Для точек В и С сток слева, для точки Д сток справа равны нулю. Нулевые стоки будут и у точек с теми же геодезическими отметками на ветвях, нисходящих от точки А. Во впадинах же профиля между двумя точками с равными геодезическими отметками (с каждой стороны точки А) местные величины стока будут минимальными.

При дальнейшем удалении от точки А влево и вправо снова находим точки (С и Д), являющиеся местными вершинами для каждого из двух участков и т.д.

После завершения построения эпюр Vл и Vп производим их сложение, получив эпюру суммарного потенциального стока Vс. После этого определяют места размещения запорной арматуры.

Пример рационального размещения запорной арматуры показан в приложении.

2. Определение объемов утечек из трубопровода и резервуара

Исходные данные:

Перекачиваемое топливоавиационный бензин Б-70

Плотность перекачиваемого продукта785 кг/м3

Диаметр трубопровода273 мм

Протяженность трубопровода100 км

Диаметр отверстия 0,1 мм

Время утечки10 ч

Расстояние от начала трубопровода до места утечки, х*15 км

Тип резервуара горизонтальный

Геометрические размеры резервуара:

Диаметр 2320 мм

Длина2800 мм

2.1 Расчет объема утечек из резервуара

Обозначим z(t) – уровень топлива в резервуаре, считая от дна. Поскольку площадь отверстия мала, то распределение давления по высоте резервуара можно принять гидростатическим. Тогда

(1)

где s – площадь отверстия;

µ - коэффициент расхода, равный 0,62;

S(t) – площадь зеркала опускающегося топлива, которая определяется по формуле:

(2)

где L – длина резервуара, м;

D – диаметр резервуара, м;

z – высота зеркала жидкости, м;

Таким образом, получаем дифференциальное уравнение для определения функции z(t), которое нужно решить с начальным условием z(0)=D:

(3)

Решение полученного уравнения имеет вид:

(4)

где t – время, прошедшее с начала момента истечения.

Из найденного решения следует:

(5)

Подставляя исходные данные получаем:

м

м3

Вычисляем объем V вытекшего топлива как объем освободившейся части резервуара:

(6)

где Sс – площадь кругового сегмента, выражающегося, как известно, формулой:

(7)

где - центральный угол сегмента, определяемый по формуле:

(8)

Имеем:

м

Следовательно, м2

м

Далее находим:

м3,

или с учетом плотности топлива

кг

Отверстие в резервуаре было обнаружено, с помощью уровнемера, который показал, что в закрытом резервуаре происходит понижение уровня.

После подготовительных работ, отверстие заварили металлическим чопом, согласно ГОСТ.

2.2 Расчет объема утечек из трубопровода

Поскольку отверстие в стенке трубопровода невелико, то образовавшаяся течь не изменяет режим перекачки и для расчета потерь нефти можно воспользоваться формулой:

(9)

где - разность напоров, определяемая по формуле:

(10)

где - избыточное давление в сечении утечки, которое рассчитывается так, как если бы ее не было.

Имеем:

Линию гидравлического уклона определяем по формуле:

(11)

.

Напор, в месте расположения отверстия:

(12)

где - расстояние от начала трубопровода, где расположено отверстие.

Определяем :

(13)

где - высотная отметка сечения, в котором расположено сквозное отверстие;

Далее находим:

Объем V вытекшей за 6 часа нефти составляет:

, или с учетом плотности топлива

Отверстие было обнаружено из за понижения давления в трубопроводе с отклонением от рабочих параметров.

3. Способ очистки от ННП водной поверхности с использованием металлических сеток, заполненных сорбентом

Проведенный анализ видов и способов очистки водной поверхности, который включает термический, химический, физический и биологический методы сбора и очистки водных акваторий от нефти и нефтепродуктов, показывает, что на данный момент нет наиболее эффективного и альтернативного способа или метода сбора и ликвидации ННП.

В данной курсовой работе для очистки водной поверхности от нефтепродуктов предлагается использовать каркас из металлической сетки в качестве бонового заграждения, высотой 0,5 - 1 метр и шириной 0,75-1 метр, заполненные сорбентом.

В качестве сорбента предлагаю применять: древесные опилки; ОДМ-1Ф, степень поглощения которого нефти 92-97% от массы, бензина 83-88% и керосина 85-90%; сорбент СТРГ, обладающего высокой сорбционной емкостью (поглощает 50 кг нефтепродуктов на 1 кг собственного веса); Сорбент Новосорб способный сохранять гидрофобные свойства при длительном (более 2 лет) контакте с водой или Сорбент Турбополимер поглощающий 40 кг нефтепродуктов на 1 кг собственного веса.

Принцип действия основан на том, что металлические сетки, прикрепленные друг к другу металлическими крючками 10-15 см и наполненные сорбентом, будут ограждать территорию разлива нефтепродуктов или нефти и одновременно впитывать нефть и нефтепродукты в себя.

Каркас представляют собой металлическую сетку (Рис.2) из просечного металла, в верхней части каркаса прикреплена крышка, через которую наполняют сорбентом.

Сорбент, находящийся в сетках, по мере заполнения нефтепродуктом и нефтью, будет меняться на новый через верхнюю крышку металлической сетки.

Схема использования металлической сетки с сорбентом на водной поверхности приведена на рисунке 3.

Рис.3 Схема металлической сетки с сорбентом в действии

4. Испытание сорбента в лабораторных условиях