Способ предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения

 

Использование: в нефтяной и нефтехимической отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ предусматривает нанесение на поверхность нефтепродуктов через их толщу покрытия, в качестве которого используют аэрированный высокоупругий материал (АВМ) при отношении плотностей нефтепродукта и АВМ 1 : (0,66 - 0,93). В качестве покрытия используют состав, включающий полиакриламид (ПАА), сульфоэтоксилат натрия, бихромат калия, хромкалиевые квасцы, воду, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: ПАА 1,02 - 1,12; сульфоэтоксилат натрия 0,35 - 0,50; бихромат калия 0,94 - 0,948; хромкалиевые квасцы 0,07 - 0,20; вода остальное. 13 з. п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к способам предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения.

Известен способ предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов, включающий нанесение на поверхность нефтепродуктов покрытия в виде плавающей крыши [1] Основными недостатками таких покрытий является большая металлоемкость, трудоемкость в изготовлении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ испарения легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения, включающий нанесение на поверхность нефтепродуктов покрытия в виде гранулированного пеностекла на основе вулканического пепла [2] Недостатком данного способа является его невысокая эффективность вследствие того, что покрытие не является целостным, так как гранулы не связаны между собой, поэтому при откачке нефтепродукта из резервуара гранулы попадают в трубопровод. Также к недостаткам способа относится низкая эффективность тушения пожаров при их возникновении в резервуарах. Кроме того, подача гранул осуществляется сверху, что способствует неравномерному распределению гранул по поверхности и снижению эффективности.

Целью изобретения является повышение эффективности способа.

Цель достигается тем, что в способе предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения, включающем нанесение на поверхность нефтепродуктов покрытия, нанесение покрытия на поверхность производят через толщу нефтепродуктов, а в качестве покрытия используют аэрированный вязкоупругий материал с соотношением плотностей нефтепродукта и аэрированного вязкоупругого материала 1:(0,66-0,93); в качестве покрытия используют состив, включающий полиакриламид, сульфоэтоксилат натрия, бихромат калия, хромкалиевые квасцы и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас. Полиакриламид 1,02-1,12 Сульфоэтоксилат натрия 0,35-0,5 Бихромат калия 0,94-0,948 Хромкалиевые квасцы 0,07-0,2 Вода Остальное Концентрация водного раствора полиакриламида обусловливается тем, что при концентрациях меньше 1,02% его коагулирующая способность оказывается недостаточной для создания структурной связи с аэрированным раствором сульфоэтоксилата натрия, вследствие чего состав не обладает необходимой упругостью и прочностью на механическое разрушение. Повышение концентрации полиакриламида выше 1,12% приводит к сгущению в воде надмолекулярных образований полиакриламида, ослабляет связь аэрированного раствора сульфоэтоксилата натрия и полиакриламида. Поэтому для разжижения раствора полиакриламида и укрепления межмолекулярных связей в него добавляют бихромат калия К₂Cr₂O₇. Для укрепления структурной связи полимера с аэрированным раствором сульфоэтоксилат натрия в состав добавляют водный раствор хромкалиевых квасцов. С целью уменьшения количества поверхностно-активного вещества при сохранении кратности пены и, как следствие этого, увеличения растекаемости состава по поверхности нефтепродукта, сохранения электропроводности и уменьшения адгезии состава к металлической поверхности резервуара применяют сульфоэтоксилат натрия.

Исследовали широкий спектр ПАВ как ионогенных (анионо- и катионоактивные), так и неионогенных. Результаты представлены в табл.1. Как видно из данных таблицы, наилучшими характеристиками обладает СВ 2118. Оценивая химическое строение данного ПАВ, можно отметить, что его ионогенная природа обеспечивает неограниченную растворимость и термодинамическую совместимость с водой и ионогенным полимером, а комбинация разветвленного алкила и оксиэтилированной цепочки позволяет создавать устойчивую пену при низких концентрациях (до 0,3%) ПАВ.

Предлагаемый состав снижает испарение легких фракций нефтепродукта. Исследование состава в лабораторных условиях проводили на модели, имитирующей резервуар. Эксперимент проводили при неподвижном уровне бензина. Степень снижения испарения покрытий (в) определяли по формуле i 100-П/П_о х 100, где П и П_о потери бензина от испарения соответственно с покрытием и без покрытия поверхности, кг; масса бензина во всех экспериментах равна 0,1 кг. Бензин марки А-93 заливали в три стеклянные емкости одинакового объема. В одну из них заливали состав толщиной 0,01 м, в другую помещали покрытие в виде гранулированного пеностекла на основе вулканического пепла, а третью емкость оставляли без покрытия. Эксперимент проводили при одинаковой температуре окружающей среды +25^оС.

Ежедневно в течение месяца снимали показания, взвешивая емкости на аналитических весах.

Результаты исследования приведены в табл.2.

Проводили исследования по выбору толщины слоя предложенного состава. Было определено, что при толщине слоя меньше 0,5% от соотношения толщины покрытия и уровня залива нефтепродукта на поверхности образуются пузыри, деформации и прорыв от напряжения паров нефтепродукта, образующихся под поверхностью покрытия, и, как следствие, имеют место потери от выброса паров. Результаты приведены в табл.3.

Объем состава (V), необходимого для предотвращения испарения, определяли по формуле V 1/4 π D²h, где D и h соответственно диаметр резервуара и толщина поверхности слоя состава, м.

Во избежание взрывоопасных и пожароопасных ситуаций необходимо, чтобы электропроводность состава была не менее 10⁸ Ом˙м. Данные по исследованию электропроводности предлагаемого состава, прототипа, аналога приведены в табл.4.

В табл.5 представлены характеристики предложенного состава в зависимости от его плотности.

Из табл. 5 видно, что состав лучше всего применять при плотности от 500 до 700 кг/м², так как при этом эффективность предотвращения испарения нефтепродуктов наибольшая и составляет 87-99% Оптимальная величина плотности состава 590 кг/м², при которой эффективность составляет 99% При этом создается прочное покрытие от прорыва паров бензина с плотностью ниже плотности нефтепродукта и обеспечивается такая растекаемость состава, при которой он контактирует со стенками резервуара, не образуя кольцевой зазор, через который может интенсивно испаряться нефтепродукт. При плотности менее 500 кг/м² происходит разрыв покрытия парами, а при плотности выше 700 кг/м² погружение покрытия в нефтепродукт. Таким образом, соотношение плотностей нефтепродукта и состава должно быть 1:(0,66-0,93).

Способ осуществляют следующим образом.

Опытное испытание проводят в резервуаре емкостью 10 м³ и площадью поперечного сечения 2,5 м² с уровнем залива автомобильного бензина АИ-93 в 1,5 м. Предварительно готовят аэрированный вязкоупругий материал, например полиакриламид, сульфоэтоксилат натрия, хромкалиевые квасцы, бихромат калия и воду, при следующем соотношении ингредиентов, мас. Полиакриламид 1,02-1,12 Сульфоэтоксилат натрия 0,35-0,5 Бихромат калия 0,94-0,948 Хромкалиевые квасцы 0,07-0,2 Вода Остальное Порядок приготовления состава следующий: 0,3%-ный водный раствор сульфоэтоксилата натрия аэрируют до получения тридцатикратной пены, одновременно приготавливают водный раствор полиакриламида и растворяют в нем бихромат калия. Затем в аэрированный раствор сульфоэтоксилата натрия добавляют при постоянном помешивании раствор полиакриламида с бихроматом калия. После этого добавляют водный раствор хромкалиевых квасцов. Приготовленный состав закачивают в нижний отвод резервуара непрерывно. Ввиду того, что плотность состава ниже плотности нефтепродукта, он всплывает через толщу нефтепродукта на его поверхность и растекается по ней. При этом соотношение плотностей нефтепродукта и состава должно быть 1:(0,66-0,93). Приготовленный состав в объеме 0,05 м³ закачивают с помощью насосов в нижний отвод резервуара непрерывно. Ввиду того что плотность состава 620 кг/м³ ниже плотности нефтепродукта 750 кг/м³, состав всплывает через толщу нефтепродукта на его поверхность и растекается по всей поверхности. Образуется слой толщиной 0,1 м.

Через 2-2,5 ч состав схватывается (полимеризуется) и приобретает упругие свойства. При этом образуется равномерный слой и прочное покрытие, предотвращающее прорыв паров бензина с плотностью ниже плотности нефтепродукта, и обеспечивается такая растекаемость состава, при которой он контактирует со стенками резервуара, не образуя кольцевой зазор, через который может интенсивно испаряться нефтепродукт. Также перекрывается доступ воздуха к нефтепродуктам. В связи с тем, что сам состав не горюч и при температуре 500-700^оС его плотность повышается незначительно от 590 кг/м³ до 670 кг/м³, что ниже плотности нефтепродуктов, не происходит потопляемости состава. В связи с этим в случае пожара состав не разрушается и сохраняет свою плавучесть, тем самым предотвращает доступ кислорода к горячей поверхности. Пожар приостанавливается.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения испарения легких фракций нефтепродуктов и их пожаротушения, предусматривающий нанесение на поверхность нефтепродуктов покрытия, отличающийся тем, что нанесение покрытия производят через толщу нефтепродуктов, а в качестве покрытия используют аэрированный вязкоупругий материал при отношении плотностей нефтепродукта и аэрированного вязкоупругого материала 1 (0,66 0,93).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве покрытия используют состав, включающий полиакриламид, сульфоэтоксилат натрия, бихромат калия, хромкалиевые квасцы и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Полиакриламид 1,020 1,120 Сульфоэтоксилат натрия 0,350 0,500 Бихромат калия 0,940 0,948 Бимхромкалиевые квасцы 0,070 0,200
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1