Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 14
1.1. Статистика пожаров на объектах нефтепродуктообеспечения 14
1.2. Литературный обзор работ посвященных обеспечению пожаровзрывобезопасности ремонтных работ на ёмкостных аппаратах способом флегматизации 19
1.3. Сущность процесса флегматизации
1.3.1. Виды флегматизаторов 25
1.3.2. Способы флегматизации 31
1.3.3. Флегматизирующие концентрации различных разбавителей 35
1.3.4. Способы получения инертных газов
1.4. Электростатическая опасность в процессе флегматизации 44
1.5. Теоретические основы флегматизации резервуаров с остатками светлых нефтепродуктов 1.5.1. Турбулентный перенос примесей в поток инертного газа 51
1.5.2. Уравнения процесса флегматизации резервуара с остатками нефтепродуктов 56
1.6. Испарение нефтепродуктов в движущуюся среду 57
1.6.1. Основные направления в решении задачи конвективного массообмена 59
1.6.2. Эмпирический метод решения задачи конвективного массообмена 61
1.7. Выводы и задачи исследования 67
Глава 2. Разработка экспериментальных стендов и лабораторные исследования 70
2.1. Разработка экспериментальных стендов з
2.1.1. Выбор и обоснование принципиальной схемы экспериментальных стендов 70
2.1.2. Описание конструкций экспериментальных лабораторных и полупромышленного стендов 73
2.2. Измеряемые величины, приборы и методика измерения 82
2.2.1. Приборы для определения суммарных концентраций паров углеводородов 82
2.2.2. Приборы для определения концентрации кислорода 84
2.2.3. Тарировка прибора газового анализа
2.3. Организация проведения опытов для исследования процессов флегматизации 89
2.4. Методика исследования статической электризации 100
2.5. Оценка точности результатов измерения 103
2.6. Вывод по главе 2 108
Глава 3. Исследование процессов флегматизации резервуаров. анализ и обощение экспериментальных данных 109
3.1. Теоретическое исследование процесса флегматизации 109
3.2. Изучение процессов, протекающих при флегматизации горизонтальных резервуаров 120
3.2.1. Изучение закономерностей изменения концентрации кислорода при продувке резервуаров инертным газом 120
3.2.2. Изучение закономерностей изменения концентрации нефтепродуктов при продувке резервуаров инертным газом 129
3.2.3. Исследование процессов испарения светлых нефтепродуктов в среду различных инертных газов 138
3.3. Исследование флегматизирующей способности различных инертных газов 144
3.3.1. Исследование темпа снижения концентрации кислорода при продувке резервуаров различными инертными газами 144
3.3.2. Исследование процесса замещения кислородом инертной среды после окончания продувки 150
3.4. Исследование длительности опасного и безопасного периодов флегматизации углекислотой 152
3.5. Исследование влияния масштаба резервуара на массообменные процессы при продувке инертными газами 156
3.6. Исследование распределения концентрации паров углеводородов в объёме резервуара и на выбросе из резервуара 159
3.7. Исследования электростатической опасности процесса продувки резервуаров углекислотой 171
3.8. Выводы по главе 3 175
Глава 4. Обоснование и разработка требований по обеспечению пожаровзрывобезопасности огневых аварийно-ремонтных работ на резервуарах азс флегматизацией 181
4.1. Общие требования пожарной безопасности ремонтных работ на резервуарах 181
4.2. Область применения флегматизации инертными газами и меры повышения эффективности 183
4.3. Оптимизация требований пожаровзрывобезопасности процесса предремонтной подготовки резервуаров АЗС 191
4.4. Выводы по главе 4 195
Общие выводы и рекомендации 198
Литература
- Сущность процесса флегматизации
- Выбор и обоснование принципиальной схемы экспериментальных стендов
- Изучение процессов, протекающих при флегматизации горизонтальных резервуаров
- Область применения флегматизации инертными газами и меры повышения эффективности
Сущность процесса флегматизации
Инертные газы широко применяют в химических и нефтеперабатываю-щих производствах, например при продувке аппаратов и коммуникаций в процессе подготовки их к ремонту и чистке; перед пуском систем после ремонта; для передавливания сжиженных газов и ЛВЖ; для устранения вакуума в системах с горючими веществами; для предотвращения попадания воздуха в ёмкости с ГЖ (так называемое "азотное дыхание"); для предотвращения взрывов в факельных установках [53]. Флегматизации газового пространства инертными газами является одним из перспективных способов обеспечения пожаровзрывобезопасности огневых аварийно-ремонтных работ на неочищенных резервуарах. В качестве флег-матизаторов применяются такие инертные газы, как, С02, N2, Аг, продукты сгорания, химически активные ингибиторы горения (хладоны и комбинированные составы на их основе). Чаще всего используют азот, углекислый газ и дымовые газы. В результате введения инертных добавок содержание кислорода в газовом пространстве резервуара снижается до минимально допустимой концентрации в присутствии определённого флегматизатора, и паро-воздушная смесь становится не взрывоопасной.
Флегматизации паров нефтепродуктов углекислым газом, азотом, аргоном посвящены работы [12-17].
Флегматизация паров нефтепродуктов дымовыми газами и отработанными газами ДВС посвящены отечественные работы [12, 17, 18-22], и работы зарубежных исследователей [23-25].
В практике нефтяной промышленности ремонтные огневые работы в ре зервуарах ёмкостью 5000 л без их зачистки от остатков автобензина с применением инертных газов впервые были проведены на астраханских нефтебазах [26]. Безопасность производства огневых работ при ремонте резервуара с наличием в нём остатков нефтепродуктов обеспечивалось заполнением его охлаждёнными до 30-40 С дымовыми газами.
Опыт использования флегматизации в практике судоремонта показал высокую эффективность [27, 28]. Безопасная концентрация кислорода, равная не более 8 % об., в танке, заполненном нефтепродуктом, достигалась при подаче 2-4 кратного объёма инертного газа на Канонерском судоремонтном заводе. После достижения флегматизирующей концентрации подача инертного газа прекращалась, и безопасная концентрация кислорода в объёме танка после первоначального заполнения инертным газом сохранялась от двух до восьми суток, длительность сохранения инертной среды зависела от степени герметизации ёмкости. Результаты опытного внедрения способа флегматизации показали, что за счёт исключения операций зачистки и дегазации топливных танков экономится 7-8 суток ремонтного времени в среднем на одно судно [29, 30].
Экспериментальному исследованию области воспламенения нефтепродуктов при флегматизации углекислым газом, азотом, аргоном в условиях сварки при максимальном реакционном состоянии горючей среды (смеси) посвящены работы [13, 17, 31-33], в которых установлены граничные условия взрывобе-зопасности для выполнения сварочных работ на топливных ёмкостях. В работах [12, 31, 34] велись исследования по обеспечению ПВБ ремонтных огневых работ на не зачищенных топливных танках судов путём заполнения объёмов ёмкостей инертными газами. В опытах воспроизводились наиболее характерные операции при ремонте танков с применением открытого огня: наплавка валика, вырез отверстия, срез штуцера, правка конструкции с нагревом стенки танка. Такой подход к ремонтным работам способствует надёжному обеспечению пожаровзрывобезопасности и сокращению общего времени простоя судна, снижению трудоёмкости и затрат тяжёлого физического труда.
В работе [17] в качестве критерия ПВБ использовалась концентрация углекислого газа в объёме ёмкости. Содержание углекислого газа в количестве 10-16 % об. не исключало ни взрыва, ни пожара. Увеличение объёмной концентрации углекислого газа до 25 % об. и выше устраняло возможность взрыва и пожара, хотя при автогенной и электрической резке и сварки наблюдались местные воспламенения паров. Сварка проводилась на ёмкостях с бензином и нефтью.
В работе [14] впервые экспериментально определены граничные условия взрывобезопасности при подварке топливных ёмкостей. В работе в качестве критерия ПВБ использовалась как МВСК, так и содержание флегматизатора в защищаемом объёме. В результате проведённых исследований Поповым А.С. была разработана "Временная производственная инструкция № И-27-190 "Правила техники безопасности при подварке баков с остатками жидкого топлива". Согласно [14] безопасность выполнения сварочных работ на ёмкостях с остатками жидкого нефтепродукта обеспечивается заполнением их объёма углекислым газом до образования в ёмкости смеси газов, содержащей по объёму: С02- более 76 % об., 02- не более 5 % об.
В работе [12] в качестве критерия ПВБ использовалось МВСК. Наибольшую пожарную опасность представляли работы, связанные с газорезкой. Причём вспышка паров дизельного топлива наблюдалась при концентрации углекислого газа в объёме равном 46,2 % об.
Исследования, проведённые в Ленинградском филиале ВНИИПО МВД РФ, подтвердили возможность безопасного проведения огневых ремонтных работ на топливных ёмкостях, при условии снижения концентрации кислорода до 8 % об. и менее, если флегматизация осуществляется С02 и. менее 6,5 % об. если N2 и дымовыми газами [12, 27, 29, 30, 35-37]. Согласно [38] парогазовоз-душные смеси углеводородов не опасны, если концентрация кислорода в них не превышает 5 % об.
Углекислый газ и азот применяют для предупреждения и ликвидации взрывов и пожаров в шахтах [39].
В работе [47] для флегматизации наряду с инертными газами рекомендуются водные пены, с высокой прочностью пены, с высокой прочностью плёнок и максимальной дисперсностью.
На основании литературного обзора работ посвященных процессам флегматизации и нормативных документов можно сделать вывод, что вопросы флегматизации широко освещены в литературе, но вместе с тем, ещё не достаточно изученными остаются вопросы влияния массообмена на флегматизацию, распределения в газовом пространстве резервуаров концентрации кислорода, флегматизатора и паров нефтепродуктов. Не исследовано влияние флегматизации методом продувки инертными газами на мощность выброса паров углеводородов из резервуаров. Нет полной теоретической модели процесса флегматизации, осуществляемого способом продувки, отражающей взаимосвязь изменения всех компонентов, входящих в массообменные процессы. Величина мини 23 мального взрывобезопасного содержания кислорода варьируется в достаточно широких пределах. Недостаточно исследований, посвященных вопросам образования зарядов статической электризации в процессе продувки ёмкостей с взрывоопасной средой инертными газами. А также отсутствуют чёткие нормативные требования, регламентирующие проведение флегматизации на резервуарах с остатками нефтепродуктов для обеспечения ПВБ огневых аварийно-ремонтных работ.
Выбор и обоснование принципиальной схемы экспериментальных стендов
Лабораторные исследования проводились на двух экспериментальных лабораторных стендах, которые в дальнейшем будут именоваться экспериментальными стендами ЭС-1 и ЭС-П и полупромышленном ЭС-Ш. Экспериментальный резервуар (ЭР) экспериментального стенда ЭС-1 является геометриче ски подобным вертикальному резервуару АЗС РВ-5, объёмом 5 м . Экспериментальные резервуары экспериментальных стендов ЭС-П и ЭС-Ш являются геометрически подобными горизонтальному резервуару АЗС РГС-25.
Все экспериментальные стенды имеют в основном аналогичные конструктивные элементы. Характерным отличием ЭС-П от ЭС-Ш является наличие различных по масштабам и конструкции горизонтальных цилиндрических резервуаров, которые далее будут именоваться экспериментальными резервуарами ЭР-П и ЭР-Ш.
Экспериментальный стенд ЭС-1 предназначен для изучения распределения концентрации паров углеводородов в ЭР и определении концентрации кислорода при подаче в него различных флегматизаторов, таких как С02, N2, Аг по различным схемам и с разными расходами, а также для оценки интенсивности испарения нефтепродуктов в среду различных инертных газов.
Общий вид и принципиальная схема ЭС-1 показана на рисунке 2.1.1. Основным элементов ЭС-1 является экспериментальный резервуар (1), объёмом
0,026 мъ, изготовленный из органического стекла, толщиной А мм в виде вертикального цилиндрического сосуда со съёмной крышкой (4) в верхней части. Масштаб экспериментального резервуара ЭР-I равен 1 : 6 от промышленного резервуара РВ-5. Резервуар установлен на подставку (8). Экспериментальный резервуар имеет три специальных штуцера (3), с резиновым уплотнением, расположенных равномерно по высоте ЭР-I. В верхней и в нижней части ЭР-I имеет специальные штуцера (5), используемые как для подачи инертного газа, так и для выброса парогазовоздушной смеси из резервуара. Рис. 2.1. 1. Принципиальная схема экспериментального стенда ЭС-I исследования флегматизирующей способности различных инертных газов I- экспериментальный резервуар; 2- ёмкость для нефтепродукта; 3- штуцер для отбора проб на газовый анализ; 4- съёмная крышка; 5- штуцера для подачи инертного газа и выброса парогазовой смеси; 6- штуцер для отбора пробы на анализ кислорода; 7- термометр; 8- подставка; 9- шприц для отбора пробы; 10- газоанализатор "Газохром 3101"; II- потенциометр КСП-4; 12- весы; 13- газоанализатор "Multiwarn II" (ПГА-8); 14- баллон с инертным газом; 15- редуктор; 16- ротаметр РМ-0,4 ГУЗ; 17- шланг подачи флегматизатора; 18- линия отбора проб на анализ кислорода; 19- вентиль точной регулировки. Система подачи инертного газа в ЭР-I включает в себя: сорокалитровый баллон (14) с редуктором (15), вентиль точной регулировки (19), систему газовых шлангов высокого давления (17). Расход газа контролируется ротаметром РМ-0,4 ГУЗ (16). Также для контроля расхода газа использовался реометр-манометр, с регулирующим вентилем.
В крышке ЭР-I имеется штуцер (6) с трубкой, предназначенной для отбора пробы на анализ концентрации кислорода в объёме резервуара.
В приборное обеспечение ЭС-1 входит газоанализатор "Газохром 3101" (10) со шприцом для отбора пробы на газовый анализ (9), портативный газовый анализатор ГТГА-8 и универсальный газоанализатор "Multiwarn П"(13), потенциометр КСГТ-4 (11), термометры (7), весы (12) и ёмкость (2), выполненная из оргстекла для нефтепродукта.
Экспериментальный стенд ЭС-П предназначен для: исследования распределения концентраций паров углеводородов в газовом пространстве резервуара; определения интенсивности испарения нефтепродукта в среду различных продувочных газов; мощности выброса и концентрации углеводородов в удаляемой парогазовоздушной смеси; оценки эффективности различных схем подачи продувочного газа; влияния кратности продувки на интенсификацию массообменных процессов; контроля концентрации кислорода, температуры нефтепродукта и температуры паро-воздушного пространства в экспериментальном резервуаре.
Общий вид и принципиальная схема ЭС-П показана на рисунке 2.1.2. Основным элементом ЭС-П является экспериментальный резервуар ЭР-П. Экспериментальный резервуар изготовлен из органического стекла, толщиной 4 мм и конструктивно представляет собой цилиндрический сосуд, длиной 1,08 м и диаметром 0,345 м, объёмом 0,101 ж3. ЭР-П геометрически подобен горизонтальному резервуару РГС-25, объёмом 25 м , с масштабом равным 1:6. Экспериментальный резервуар (1) размещается на специальной подставке (4), с торца оборудован крышкой (2) с уплотнением из бензостойкой резины. ЭР-П имеет девять штуцеров (5), предназначенных для ввода в объём резервуа 76 pa трубок (6) отбора проб на газовый анализ, расположенных согласно рисунку 2.1.2 и 2.3.1. Штуцера для отбора проб на газовый анализ располагаются таким образом, чтобы анализ осуществляется по горизонтальным и вертикальным профилям, имеющим по три точки отбора проб, расположенных в геометрических центрах резервуара. Наименование и порядок расположения точек отбора проб представлены на рис. 2.3.1. Такое расположение штуцеров для отбора проб на газовый анализ позволяет наиболее полно исследовать характер распределения концентраций паров в газовом пространстве резервуара по всему объёму. Трубки для отбора проб одинаковой длины выполнены из меди диаметром 5 мм, на концах имеют резиновые уплотнения для герметизации, через которые проводится отбор проб на газовый анализ посредством шприца (20).
Экспериментальный резервуар оборудован тремя штуцерами (10) предназначенными для ввода флегматизатора и удаления парогазовоздушной смеси. Наличие нескольких штуцеров для подачи флегматизатора и удаления парогазовоздушной смеси даёт возможность оценить эффективность различных способов подачи флегматизатора сосредоточенными струями. Для осуществления контроля концентрации кислорода в резервуаре, выполнен специальный штуцер (9), предназначенный для отбора проб на газовый анализ кислорода.
Система подачи инертного газа в резервуар ЭР-П включает в себя: сорока литровый баллон (11) с редуктором (12), вентиль точной регулировки (13), систему газовых шлангов высокого давления (15) и ротаметр РМ-2,5 ГУЗ (14), предназначенный для контроля за расходом газа.
В приборно-техническое обеспечение ЭС-П входит газоанализатор "Газохром 3101" (19), портативный газовый анализатор ПГА-8 и универсальный газоанализатор "Multiwarn П"(16), потенциометр КСП-4 (21), термометры (8) для контроля температуры паро-воздушного пространства в резервуаре и температуры нефтепродукта в ёмкости, весы (22) для оценки массы испарившегося нефтепродукта, ёмкость (7) изготовленная из оргстекла и предназначенная для налива нефтепродукта.
Изучение процессов, протекающих при флегматизации горизонтальных резервуаров
При использовании газоанализаторов ПГА-8 и "Multiwam II" концентрация паров нефтепродуктов измерялась в объёмных долях.
Для определения концентрации кислорода в геометрических центрах экспериментальных резервуаров, использовались приборы "ПГА-8" и "Multi-warn II". Концентрация кислорода определялась данными приборами в объёмных долях. Отбор пробы на анализ кислорода прибором "ПГА-8" осуществлялся вручную, с помощью специального выносного ручного насоса, а при использовании "Multiwam II" проба на анализ отбиралась с помощью встроенного мембранного насоса, имеющего подачу от 0,5 до 0,8 л/мин. При использовании "Multiwam II" в ЭС-1 и в ЭС-П, для уменьшения погрешности измерения, парогазовоздушная смесь, забираемая на газовый анализ встроенным насосом, подавалась обратно в экспериментальные резервуары.
Также перед началом продувки фиксировалась температура окружающего воздуха, температура ПВП в экспериментальном резервуаре и температура на поверхности исследуемой жидкости с помощью ртутных термометров. Далее методика проведения опытов заключалась в подаче в экспериментальные резервуары ЭС-П и ЭС-П1 флегматизатора или воздуха по одной из четырёх схем согласно рисунку 2.3.1. Диаметры трубок на притоке и на выбросе парогазовоздушной смеси (ПГВС) в экспериментальных резервуарах, также в соответствии с теорией подобия соотносились между собой согласно коэффициенту подобия, равного 1,85. В резервуаре ЭР-П площадь приточного отвер стия составляла 1,96 10" м ,авЭР-Ш 6,36-10" м .
Расход флегматизатора исходил из требуемой кратности подачи (таблица 2.1.2). Исследование массообмена на ЭС-П и ЭС-Ш осуществлялось при подаче флегматизатора с кратностью равной 2,5; 5; 7.5; 10 (1/час). Данные кратности были выбраны исходя из данных литературы, где изучались процессы флегматизации. Согласно литературе [29, 50, 51, 178] рекомендуется продувать ёмкости с наличием взрывоопасной среды для обеспечения требуемой пожа-ровзрывобезопасности с кратностью равной 2-5 объёмам.
В процессе продувки инертным газом экспериментальных резервуаров ЭР-П и ЭР-Ш отбор проб на газовый анализ концентрации паров исследуемого нефтепродукта осуществлялся в девяти точках, а также в удаляемой парогазовоздушной смеси, через равные промежутки времени. Расположение точек отбора проб на газовый анализ в ЭР-П и ЭР-Ш представлено на рисунках 2.1.2 и 2.3.1.
Для обоснования количества точек (блоков) отбора проб и их расположения использовался аппарат дисперсионного анализа, и множественный ранговый критерий Дункана [171, 172] на основании которых было доказано, что значение концентрации нефтепродукта зависит от положения точки отбора проб. Согласно, критерия Дункана было выяснено, что существуют точки в объёме резервуара, в которых есть значимые различия по концентрации. Методика применения дисперсионного анализа и рангового критерия Дункана аналогична методике показанной выше для обоснования фактора времени.
Один цикл отбора проб на газовый анализ включал в себя газовый анализ концентрации паров нефтепродукта в девяти точках ЭР, расположенных согласно рис.2.1.2 и 2.3.1, анализ концентрации паров нефтепродуктов на выбросе парогазовой смеси из экспериментального резервуара и анализ концентрации кислорода в геометрическом центре экспериментального резервуара. Цикл от 97 бора проб на газовый анализ концентрации паров углеводородов и кислорода в процессе эксперимента составлял 5 минут, всего проводилось 12 циклов, т.е. время эксперимента в ЭС-П и в ЭС-Ш составляло 60 минут. Цикл отбора проб в ЭС-1 включает газовый анализ концентрации паров нефтепродукта, осуществляемый в трёх точках, расположенных согласно рисунку 2.1.1 и газовый анализ концентрации кислорода в геометрическом центре экспериментального резервуара. Один цикл отбора проб на газовый анализ составлял 2 минуты. Время эксперимента при продувке инертными газами составляло 20 минутам. В экспериментах, целью которых ставилась оценка интенсивности замещения продувочного инертного газа кислородом и оценка интенсивности испарения остатков нефтепродукта после окончания подачи инертного газа, время отбора проб на газовый анализ составляло 120 минут.
Методика проведения опытов по исследованию влияния схемы продувки инертным газом на интенсивность конвективного массообмена и на скорость снижения концентрации кислорода аналогична методике изучения процесса флегматизации изложенной выше. С учётом конструктивных особенностей резервуаров АЗС РГС-25, в диссертационной работе были выбраны для исследования четыре схемы подачи флегматизатора в ЭР-П и ЭР-Ш, которые являются наиболее приемлемыми для практического использования. Схемы подачи флегматизатора в ЭР-П и в ЭР-Ш, представлены на рисунке 2.3.1, а схемы подачи флегматизатора в ЭР-I на рисунке 2.3.2.
При проведении опытов на экспериментальных стендах, выброс парога-зовоздушной смеси (ПГВС) осуществлялся по полихлорвиниловым трубкам за пределы лаборатории. По окончании эксперимента оставшийся нефтепродукт сливался из ёмкости в лабораторную посуду и взвешивался на весах. После окончания взвешивания производился слив остатков жидкости, а экспериментальные резервуары продувались воздухом с целью дегазации.
Область применения флегматизации инертными газами и меры повышения эффективности
При продувке экспериментальных резервуаров ЭС-I, ЭС-П и ЭС-Ш инертными газами в диссертационной работе ставилась задача исследовать процесс испарения светлых нефтепродуктов в среду С02, N2 и Аг, а также изменение концентрации паров светлых нефтепродуктов в объёме ЭР.
Для оценки влияния расхода продувочного ИГ на интенсивность снижения концентрации паров светлых нефтепродуктов в горизонтальных резервуарах, использовались экспериментальные стенды ЭС-П и ЭС-Ш. Для продувки экспериментальных резервуаров ЭР-П и ЭР-Ш использовался С02. Расход газа устанавливался 26,8, 53,6 и 80,4 л/мин, при продувке ЭР-Ш, что обеспечивало кратность продувки, равной 2,5; 5 и 7,5 (1/час) соответственно. При продувке ЭС-П расход С02 устанавливался 4,2; 8,4; 12,6 и 16,8 л/мин, что соответствовало кратности продувки, равной 2,5; 5; 7,5 и 10 (1/час). Выбор таких расходов С02 и соответствующих им кратностей продувки обоснован в разделе 2.1.2.
В результате проведённых экспериментальных исследований, были получены графические зависимости изменения концентрации паров светлых нефтепродуктов от времени, при подаче инертного газа с разными расходами.
Для проверки существенно ли различаются значения концентрации нефтепродукта, полученные экспериментально в зависимости от уровней фактора времени т и фактора расхода q, использовался аппарат двухфакторного дисперсионного анализа [172], который показал, что эти факторы являются значимыми, т.е. значительно влияют на концентрацию нефтепродуктов.
Обработка экспериментальных данных, полученных на ЭС-П и ЭС-Ш при продувке углекислым газом соответствующих ЭР, подаваемого по схеме № 1 (рис.2.3.1) с разными расходами, при наличии остатков, как однокомпо-нентных (рис.3.2.4) для ЭС-П, так и многокомпонентных нефтепродуктов (рис.3.2.6) для ЭС-Ш и (рис.3.2.7) для ЭС-П, позволила выяснить характер снижения концентрации паров, который соответствовал экспоненциальной функции.
Анализируя графические зависимости на рисунке 3.2.6 и рисунке 3.2.7 можно увидеть, что повышение расхода С02 при продувке горизонтального резервуара с многокомпонентным нефтепродуктом, приводит к увеличению тангенса угла наклона экспоненциальной функции и для снижения концентрации паров А-76 до НКПР равного 0,76 % об., требуется меньшее время. Характер кривой снижения концентрации паров светлых нефтепродуктов соответствовал экспоненциальной функции в случае продувки С02 ЭР-П и ЭР-Ш по четырём схемам подачи (рис.2.3.1) при наличии остатков многокомпонентного нефтепродукта - бензина А-76. Схема подачи углекислого газа в горизонтальный резервуар ЭР-П в котором присутствуют остатки многокомпонентного нефтепродукта (бензин А-76), существенно не влияла на скорость снижения концентрации паров нефтепродукта (рис.3.2.8) в сравнении с резервуаром, в котором присутствует однокомпонентним нефтепродукт (н-Гептан) (рис.3.2.5). Данный факт был подтверждён двухфакторным дисперсионным анализом, на основании, которого фактор С- схема продувки и фактор А- время, значимы как для многокомпонентного нефтепродукта, так и для однокомпонентного.
При наличии остатков в ЭР-П однокомпонентного нефтепродукта (н-Гептан) и подачи углекислого газа с одинаковым расходом по 1 и 2 схемам (рис.2.3.1), характер кривой, как и в случае многокомпонентного нефтепродукта, соответствовал экспоненциальной зависимости. В случае продувки по схемам 3 и 4, кривая, описывающая изменение концентрации паров н-Гептана носила характер полинома (рис.3.2.5). Данный факт можно объяснить увеличением деформации поверхности нефтепродукта под действием механической энергии приточной струи и соответственно увеличением интенсивности испарения. С увеличением расстояния от поверхности испарения, при перпендикулярной подачи инертного газа, отклонение концентрации паров н-Гептана от стационарности процесса испарения уменьшается, согласно схеме № 4. Это подтверждается данными, полученными в работе [3], в которой изучались процессы вентиляции горизонтальных резервуаров. При обработке экспериментальных данных, полученных на подобных экспериментальных резервуарах ЭР-П и ЭР-Ш, в диссертационной работе была получена расчётная формула (3.52) для определения текущей концентрации многокомпонентного нефтепродукта в зависимости от кратности продувки инертным газом: е где рн/п и р - соответственно текущее и начальное значение нефтепродукта, 135 % об.; є - основание натурального логарифма; N- кратность продувки.
Результаты по формуле (3.52) согласуется с доверительной вероятностью равной 0,95 по критерию Вилкоксона с результатами по формуле (3.25) для многокомпонентного нефтепродукта, полученной в теоретическом решении процесса флегматизации, вычисленными в программе ПЭВМ, при подстановке исходных данных аналогичных условиям эксперимента: \ q-a-V) q-a-V где фн- текущая концентрация многокомпонентного нефтепродукта; (рн- начальная концентрация паров многокомпонентного нефтепродукта; W0- интенсивность испарения, вычисляемая по формуле (3.31); q- расход продувочного газа; а- коэффициент, характеризующий скорость испарения нефтепродукта, вычисляемый по формуле (3.38); V- объём горизонтального резервуара; е- основание натурального логарифма; г- текущее время продувки.
Диаграмма изменения концентрации паров бензина А-76 в зависимости от кратности продувки, согласно экспериментальным данным и значениям, полученным по формулам (3.52) и (3.25), показаны на рисунке 3.2.9.
Анализируя графики, полученные в результате экспериментов на вертикальном резервуаре ЭС-1, можно увидеть следующие закономерности. Углекислый газ эффективнее снижал концентрацию паров А-76, в сравнении с азотом и аргоном, как по первой схеме (рис.3.2.10), так и по второй схеме подачи (рис.3.2.11). Схемы подачи инертных газов в ЭР-I показаны на рисунке 2.3.2. В случае подачи С02 в вертикальный экспериментальный резервуар снизу (схема № 1), скорость снижения концентрации паров нефтепродукта была выше, в сравнении с подачей сверху (схема № 2). При подаче снизу потребовалось количество углекислого газа, равное двум объёмам экспериментального резервуара, а в случае подачи сверху потребовалось подать три объёма, при одинаковых расходах, для снижения концентрации паров А-76 до значения ниже НКПР.
