Другим источником количественных потерь нефти и нефтепродуктов являются потери от погрешности средств измерений. Данные потери не могут быть учтены при расчете баланса между производством и потребителями. По данным НПО “Нефтегазавтомат” метрологические исследования ручных измерений массы нефтепродуктов показали, что вместо нормативной величины погрешности измерения массы в соответствии с ГОСТ Р8.595-2004г -0,5...0,65%, ее фактическая величина при учете в стационарных резервуарах, составляет более 3%.
Смешанные (количественно-качественные) потери вызываются испарением легкокипящих нефти и нефтепродуктов, главным образом автомобильного бензина и при их обводнении. При этих потерях уменьшение количества нефтепродукта связано с одновременным изменением его качества вследствие неравномерности испарения входящих в его состав углеводородов.
Исследования показывают, что при открытом наливе топлива в железнодорожные цистерны потери от испарения составляют 0,1 % от объема наливаемого продукта при условии, что наливное устройство опущено до нижней образующей обечайки цистерны, т.е. налив осуществляется “под уровень” топлива.
При наливе падающей струей, когда наливная труба (или устройство) не доходит до нижней образующей обечайки цистерны, потери даже в зимнее время достигают 0,50,6% от объема наливаемого продукта.
Потери нефти и нефтепродуктов от испарения при хранении связаны с так называемыми “большими и малыми” дыханиями резервуаров. Известно, что потери от “малых” дыханий с 1 м3 газового пространства резервуаров, сообщающихся с атмосферой через дыхательные клапаны, при изменении температуры паров на 10 °С равны 6-10 г, а при изменении атмосферного давления на 1 мм рт.ст.2-4 г. Скорость насыщения парами газового пространства пропорциональна площади поверхности испарения. Подсчитано, что с 1 м2 поверхности испарения наземного резервуара испаряется и теряется более 4 кг нефтепродукта в месяц.
Годовые потери горючего для резервуара вместимостью 400 м3 могут составить 1,28% от массы хранимого продукта.
Кроме того, как было отмечено выше, выбросы паров углеводородов в процессе заполнения резервуаров являются одним из существенных источников загрязнения окружающей среды.
Наибольшая масса дренажируемых в атмосферу паров бензина приходится на процесс слива бензина в емкости нефтебаз и АЗС и заправку автомобилей.
Следует отметить, что хотя выбросы (потери) паров бензина при заправке автомобилей не относятся к прямым потерям АЗС (это уже потери владельцев автотранспорта), они вносят не меньший вклад в загрязнение атмосферы города. При этом следует учитывать, что соединения выбрасываемых углеводородов бензина (СО, “NхОу, NхНу и др.), образующиеся в атмосфере в результате фотохимических реакций под воздействием солнечных лучей, обладают на два порядка большей токсичностью, чем сами углеводороды. При этом масса выбрасываемых газов углеводородов может составлять до 0,1% от массы переваливаемого продукта.
В среднем состав паровоздушной смеси, “выдыхаемой” из резервуаров, включает 32% массовой доли углеводородов метанового ряда, 12% бензиновых фракций и 56% воздуха. Такие выбросы кроме загрязнения окружающей среды, создают пожаровзрывоопасную ситуацию в районе нефтебаз и АЗС.
В результате испарения легких фракций нефтепродуктов ухудшаются пусковые, мощностные, экономические и экологические характеристики автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известно, что температура холодного пуска ДВС связана не только с температурой начала перегонки и температурой выкипания 10%, но и с температурой выкипания последующих фракций. Увеличение температуры выкипания на 50% ухудшает приемистость ДВС, который медленнее набирает необходимую мощность.
Иногда при слишком большой температуре выкипания средних фракций необходимая мощность двигателя не достигается.
При работе ДВС на нефтепродуктах, у которых снижено содержание легких фракций, значительно увеличивается интенсивность образования пленки во впускном коллекторе и, как следствие, повышается износ двигателя. Потеря легких фракций приводит к понижению октанового числа (ОЧ) бензинов с добавками пропан-бутановых фракций и спиртов, гак как эти добавки обладают более высокими ОЧ. Снижение ОЧ в свою очередь приводит к детонации двигателя.
Обводнение нефтепродуктов связано с конденсацией влаги, содержащейся в воздухе, поступающем в цистерны при малых и больших дыханиях, а также с непосредственным попаданием воды в нефтепродукты при плохой зачистке и осушке цистерн после пропарки и промывки через открытые горловины в дождливую и снежную погоду.
Качественные потери возникают при загрязнении, и смешении нефтепродуктов, при этом их количество не изменяется, а качество ухудшается.
Загрязнение нефти и нефтепродуктов происходит в процессе их добыч, производства, транспортирования, хранения и применения. Защита нефтепродуктов от попадания или образования в них загрязнений и очистка топлив и масел на каждом из этих этапов имеют свои особенности, поэтому целесообразно классифицировать загрязнения в соответствии с названными этапами:
– производственные загрязнения попадают в нефтепродукты или образуются в них в процессе переработки нефти на нефтеперерабатывающих предприятиях, то есть в промышленной сфере;
– операционные загрязнения попадают в нефть и нефтепродукты или образуются в них при нефтескладских и транспортных операциях, т.е. в сфере нефтепродуктообеспечения.
– эксплуатационные загрязнения возникают в нефтепродуктах или заносятся в них при эксплуатации двигателей, машин, механизмов и др. устройств, в которых эти нефтепродукты используются, т.е. в сфере деятельности потребителей нефтепродуктов.
Таким образом, необходимую чистоту нефтепродуктов можно обеспечить только совместными усилиями изготовителей, работников системы нефтепродуктообеспечения и персонала, эксплуатирующего технику.
Потери нефтепродуктов от смешения, обводнения и загрязнения возникают при наливе в незачищенные автомобильные цистерны (резервуары) из-под другого нефтепродукта; при наливе в автомобильные цистерны нефтепродукта из трубопровода, по которому проводилась последовательная перекачка нескольких марок нефтепродуктов без применения разделителей.
Загрязнение нефтепродуктов механическими примесями происходит в результате попадания пыли и грязи из атмосферы, из плохо зачищенных автомобильных или железнодорожных цистерн, резервуаров и др. средств, а также в результате разрушения покрытий на внутренних поверхностях цистерн, коррозии металлических поверхностей и окисления нефтепродуктов.
Следует отметить, что в зависимости от сроков и условий хранения, транспортирования и реализации, качество нефти и нефтепродуктов (в частности, автомобильных бензинов), как показывают исследования, может значительно измениться по показателям: плотность, фракционный состав, содержание фактических смол и др. Кроме того, качество применяемых бензинов приводит к изменению состава отработавших газов транспортных средств.
В отработавших газах двигателя внутреннего сгорания содержится свыше 170 вредных компонентов, из них около 160 - производные углеводородов, прямо обязанные своим появлением неполному сгоранию топлива в двигателе.
Наличие в отработавших газах вредных веществ обусловлено в конечном итоге видом и условиями сгорания топлива. Состав отработавших газов зависит от рода применяемых топлива, присадок и масел, режимов работы двигателя, его технического состояния, условий движения автомобиля и др.
Токсичность отработавших газов карбюраторных двигателей обуславливается главным образом содержанием окиси углерода и окислов азота, а дизельных двигателей – окислов азота и сажи (табл. 2).
Перечисленные химические элементы отрицательно влияют на дыхательную и нервную систему человека, а также на растения. Так при численности автомобилей в Московской области более 2 млн. доля загрязнения им атмосферного воздуха составляет около 60%, поэтому в связи с постоянным увеличением парка автотранспорта и интенсивности перевозок остро встает вопрос по снижению его вредного влияния на состояние окружающей среды.
Основные мероприятия по сокращению потерь нефтепродуктов указаны в таблице 3.
Таким образом, нефтепродукты необходимо рассматривать как:
• опасные вещества по ГОСТ ИСО 14123-1-2000, т.е. химический агент, который представляет собой опасность для здоровья человека;
• взрывоопасные вещества по ПБ 09-540-03 – вещества (материалы), способные образовывать самостоятельно или в смеси с окислителем взрывоопасную среду;
• загрязняющие вещества по федеральным законам N 96-ФЗ и N 7-ФЗ – химические вещества либо смесь таких веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе и которые в определенных концентрациях оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду;
• вредные вещества по ГОСТ 12.1.007-76 – вещества, которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
На основании вышеизложенного целесообразно реформировать методологическую базу определения потерь нефтепродуктов с целью обеспечения экономичности и безопасности нефтегазового комплекса.