Підвищення екологічної безпеки процесу вентиляції резервуарів з нафтопродуктами

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню рівня екологічної безпеки за рахунок розроблення технології примусової вентиляції резервуарів для зберігання нафтопродуктів, що реалізується інноваційним ежекторно-вихровим способом подання повітря, та абсорбційно-конденсаційної технології уловлення парів летких вуглеводнів, що забезпечує додержання нормативів шкідливого впливу на атмосферне повітря й одержання додаткового еколого-економічного ефекту шляхом використання їх як товарної продукції. Розроблений екологічно безпечний спосіб дегазації наземних резервуарів для зберігання світлих нафтопродуктів, що дозволяє знизити рівень техногенного навантаження за рахунок скорочення тривалості вентиляції, концентрації вуглеводнів та очищення пароповітряної суміші, що викидається в атмосферне повітря, відповідно до нормативних вимог екологічної безпеки. Обґрунтована методика моделювання процесів вентиляції резервуарів із залишками однокомпонентних і багатокомпонентних рідин, а також процесів дегазації. Проведене математичне моделювання ежекції, яке ґрунтується на законі збереження імпульсу, що дозволяє визначити втрати напору та задавати початкову швидкість потоку повітря, яке подається у внутрішній простір резервуара. На підставі розробленої інформаційної моделі поширення забруднення атмосфери викидами з резервуарів із залишками нафтопродуктів спрогнозовані та оцінені межі поширення екологічної кризової ситуації у довкіллі. На підставі теоретичного й експериментального дослідження підтверджені закономірності процесу вентиляції резервуара із залишками світлих нафтопродуктів. За допомогою програмного продукту ALOHA® оцінені токсична зона, пожежонебезпечна зона та область вибуху парів бензину при природній вентиляції резервуарів. Розмір зони гострого токсичного впливу на населення, що досягає 1,2 км, розраховували для заданих початкових умов, зона пожежної небезпеки становить 80 м, зона вибуху не перевищує 13 м. Аналізуючи одержані дані, стає очевидним, що запропонований спосіб вентиляції резервуарів з ежекторним поданням повітря є екологічно безпечним та доцільним. Індекс забруднення атмосфери за умови вентиляції з традиційним поданням повітря, що становить 1,6, не відповідає екологічним нормативам техногенного навантаження на довкілля.

Диссертация посвящена повышению уровня экологической безопасности за счет разработки технологии принудительной вентиляции резервуаров для хранения нефтепродуктов, реализуемой инновационным эжекторно-вихревым способом подачи воздуха, и абсорбционно-конденсационной технологии улавливания паров летучих углеводородов, обеспечивающей соблюдение нормативов вредного воздействия на атмосферный воздух, и получения дополнительного эколого-экономического эффекта путем использования их в качестве товарной продукции. Разработан экологически безопасный способ дегазации наземных резервуаров для хранения светлых нефтепродуктов, что позволяет снизить уровень техногенной нагрузки за счет сокращения продолжительности вентиляции, концентрации углеводородов и очистки паровоздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу, в соответствии с нормативными требованиями экологической безопасности. Обоснована методика моделирования процессов вентиляции резервуаров с остатками однокомпонентных и многокомпонентных жидкостей, а также процессов дегазации. Проведено математическое моделирование эжекции, основанное на законе сохранения импульса, позволяющее определять потери напора и задавать начальную скорость потока воздуха. На основе разработанной информационной модели распространения загрязнения атмосферы выбросами из резервуаров с остатками нефтепродуктов спрогнозированы и оценены границы распространения экологической кризисной ситуации в окружающей среде. На основании теоретического и экспериментального исследования подтверждены закономерности процесса вентиляции резервуара с остатками светлых нефтепродуктов. С помощью программного продукта ALOHA® оценены токсическая зона, пожароопасная зона и область взрыва паров бензина при естественной вентиляции резервуаров. Размер зоны острого токсического воздействия на население, достигает 1,2 км, рассчитывался для заданных начальных условий, зона пожарной опасности составляет 80 м, зона взрыва не превышает 13 м. Исходя из анализа полученных данных, становится очевидным, что предложенный способ вентиляции резервуаров с эжекторной подачей воздуха является экологически безопасным и целесообразным. Индекс загрязнения атмосферы при условии вентиляции с традиционной подачей воздуха, составляющий 1,6, не соответствует экологическим нормативам техногенной нагрузки на окружающую среду.

The thesis is devoted to raising the level of environmental safety by developing the technology of forced ventilation of tanks for the storage of petroleum products, implemented by an innovative ejector-vortex air supply method, and an absorption-condensation technology for trapping volatile hydrocarbon vapor that ensures compliance with harmful air exposure standards and obtaining an additional environmental economic effect by using them as a commodity product. An environmentally safe method for degassing land tanks for storing light oil products has been developed, which makes it possible to reduce the level of man-made load by reducing the duration of ventilation, concentration of hydrocarbons and purification of the air-steam mixture emitted into the atmosphere in accordance with the regulatory requirements of environmental safety. The substantiated technique of modeling of processes of ventilation of tanks with the remains of one-component and multicomponent liquids, and also processes of degassing. The mathematical modeling of ejection based on the law of conservation of momentum allows to determine the pressure losses and set the initial velocity of air flow to the internal space of the reservoir. Based on the developed information model for the spread of atmospheric pollution by emissions from reservoirs with oil residues, the boundaries of the spread of the environmental crisis in the environment have been predicted and estimated. On the basis of theoretical and experimental research, the regularities of the process of ventilation of a reservoir with residues of light oil products were confirmed. The process of ventilation of a reservoir with hydrocarbon liquids consists of three periods: the first period is unstable, the second period is stationary, the third period is degassing. With the help of software product ALOHA®, the toxic zone, the fire hazard zone and the gasoline vapor explosion area were estimated with natural ventilation of the tanks. The size of the zone of acute toxic effects on the population reaches 1.2 km, was calculated for the given initial conditions, the fire danger zone is 80 m, the explosion zone does not exceed 13 m. Based on the analysis of the obtained data, it becomes evident that the proposed method of venting tanks with ejector air supply is environmentally safe and expedient. The index of air pollution, provided ventilation with a traditional air supply is 1.6, does not comply with environmental standards of man-made environmental impact.