Determination of parameters of non-pump ejector gasoline vapor recovery unit

Abstract

Потери нефти и нефтепродуктов от испарения, сопровождающиеся выбросами в атмосферу предельных углеводородов метанового ряда (этана, пропана, бутанов и пентанов), наносят не только материальный, но и экологический ущерб. В частности, он связан с образованием тропосферного озона – парникового газа, являющегося результатом химических реакций с участием предельных углеводородов. В этой связи актуальны все мероприятия по ограничению выбросов паров легких углеводородов в атмосферу. Одним из эффективных технических средств для решения задачи сокращения потерь от испарения являются установки рекуперации паров (УРП). Особый интерес представляют эжекторные УРП, основным элементом которых является жидкостно-газовый эжектор. Выделяют четыре типа эжекторных УРП: с буферно-сепарационной емкостью; с сепаратором, встроенным в резервуар; с контролируемыми массообменом и сепараций; безнасосные. Недостатком установок первых трех типов является высокое энергопотребление. При этом безнасосные эжекторные УРП могут быть использованы там, где имеется запас бесполезно расходуемой в технологическом цикле потенциальной энергии. В практике эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов таким местом являются отводы для сброса перекачиваемого бензина на попутные нефтебазы. При этом методика расчета параметров безнасосных эжекторных установок на сегодня отсутствует. Авторами получены новые зависимости для вычисления коэффициента эжекции, расходов рабочей жидкости, давления компримирования газовоздушной смеси при произвольном количестве ступеней компримирования. Показано, что в условиях сброса бензина из магистрального нефтепродуктопровода на попутные нефтебазы при использовании безнасосной эжекторной УРП может быть без дополнительных затрат электроэнергии обеспечено сжатие значительного объема вытесняемой из резервуаров газовоздушной смеси (в 4–6 раз в зависимости от расчетной схемы компримирования). Oil and oil products evaporation losses accompanied by emission of saturated methane hydrocarbons (ethane, propane, butanes, and pentanes) into the atmosphere result both in financial and environmental damage. In particular, it is related to generation of tropospheric ozone that is a greenhouse gas resulted from chemical reactions assisted by saturated hydrocarbons. Therefore, all measures for limitation of light hydrocarbons vapors emissions into the atmosphere are relevant. One of the efficient facilities for solving the task of evaporation losses reduction is vapor recovery units (VRUs). Ejector VRUs are of particular interest with a gas-liquid ejector being their primary element. There are four types of ejector VRUs: with an intermediate separation tank; with a separator built into a tank; with controlled mass transfer and separation; pumpless. The disadvantage of the units of the first three types is high power consumption. Therewith, pumpless ejector VRUs can be used in the places where a margin of stored energy wasted in the process exists. Such places in the main oil products pipelines operation are branch pipes for pumped petrol discharge into associated petroleum depots. However, the methodology for calculating parameters of pumpless ejector units does not exist today. The authors found new dependencies for calculating ejection coefficient, process fluid flow rates, steam-and-gas mixture compression pressure for an arbitrary number of compression stages. It is demonstrated that during petrol discharge from the main oil products pipeline to associated petroleum depots with the use of a pumpless ejector VRU, compression of a significant volume of steam-and-gas mixture displaced from the tanks can be ensured without additional power consumption (4–6 times with the use of three-stage compression design model).