Принцип последовательной перекачки бензина и дизельного топлива и основные ее параметры

Л (летнее) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха О °С и выше;

3 (зимнее) — рекомендуемое для  эксплуатации при температуре  окружающего воздуха минус 20 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35 °С) и минус 30 °С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45 °С) ;

А (арктическое) — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50 °С и выше.

По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида:

I — массовая доля серы не  более 0,2 %; II — массовая доля серы  не более 0,5 % (для марки А не более 0,4 %). В условное обозначение топлива дизельного должна входить массовая доля серы, а также для марки Л — температу­ра вспышки, для марки 3 — температура застывания[11].

Технические требования, предъявляемые к дизельным топливам, представлены в таблице 3 [8].

Таблица 3 – Характеристики дизельного топлива

 

Наименование показателя	Норма для марки 1 cорт
	(отличающиеся значения для марки  высшего сорта указаны в скобках)
	Л	З	А
1 Цетановое число, не менее	45	45	45
2 Фракционный состав:
— 50% перегоняется при температуре, °С, не выше	280	280	255
— 96% перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не выше	360	340	330
3 Кинематическая вязкость при 20 °С, мм 2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
4 Температура застывания, °С, не выше, для климатической зоны: — умеренной;	Минус 10	Минус 35
— холодной	-	Минус 45	Минус 55
5 Температура помутнения, °С, не выше, для климатической зоны: — умеренной;	Минус 5	Минус 25
— холодной		Минус 35
6 Температура вспышки, определяемая  в закрытом тигле, °С, не ниже: — для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин;	62	40	35
— для дизелей общего назначения	40	35	30
7 Массовая доля серы, %, не более, в топливе вида	(0,2)	(0,2)	(0,2)
I	0,20	0,20	0,20
II	0,50	0,50	0,40
8 Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	0,01	0,01	0,01
9 Содержание сероводорода	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие
10 Испытание на медной пластинке	Выдерживает	Выдерживает	Выдерживает
11 Содержание водорастворимых кислот  и щелочей	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие
12 Концентрация фактических смол, мг на 100 см 3 топлива, не более	40 (25)	30 (25)	30 (25)
13 Кислотность, мг КОН на 100 см 3 топлива, не более	5	5	5
14 Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более	6(5)	6(5)	6(5)
15 Зольность, %, не более	0,01 (0,008)	0,01 (0,008)	0,01 (0,008)
16 Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более	0,20 (0,20)	0,30 (0,10)	0,30 (0,10)
17Коэффициент фильтруемости, не более	3(2)	3(2)	3(2)
18 Содержание механических примесей  и воды	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие
19 Содержание воды	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие
20 Плотность при 20 °С, кг/м 3, не более	860	840	830
21 Предельная температура фильтруемости, оС, не выше	Минус 5		-

Исходя из условий, приведенных в таблице, возьмем дизельное топливо со следующими характеристиками

 

Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 °C (в зависимости от примесей). Плотность около 0,71 г/см³. Теплотворная способность примерно 10 200 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания −72 °C в случае использования специальных присадок. Остальные характеристики представлены в таблице 4.

Основные марки автомобильных бензинов ГОСТ Р 51105-97:

• Нормаль-80 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 80;
• Регуляр-92 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 92;
• Премиум-95 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95;
• Супер-98 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 98[12]

Таблица 4 - Физико-химические и эксплуатационные показатели автомобильных бензинов [9].

Наименование показателя	Нормаль-80	Регуляр-92	Премиум-95	Супер-98
ОЧММ	76	83	85	88
ОЧИМ	80	92	95	98
Концентрация Pb, г/л, не более	0,01
Концентрация Mn, мг/л, не более	50	нет
Концентрация фактических смол, мг/100 см³, не более	5
Индукционный период бензина, мин, не менее	360
Массовая доля серы, %, не более	0,05
Объемная доля бензола, %, не более	5
Испытания на медной пластине	Выдерживает, класс 1
Внешний вид	Чистый, прозрачный
Плотность при 15°C	700-750	725-780	725-780	725-780

 

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др. В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план[11].

В курсовой работе взят бензин со следующими характеристиками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Принцип последовательной  перекачки бензина и дизельного  топлива и основные ее параметры

 

2.1 Особенности технологии  последовательной перекачки

 

При последовательной перекачке различные нефтепродукты поступают с НПЗ в резервуары головной перекачивающей станции, а их перекачка производится последовательно - в виде отдельных следующих друг за другом партий.

Периодически повторяющаяся очередность следования нефтепродуктов в трубопроводе называется циклом последовательной перекачки.

Партии нефтепродуктов в цикле формируются с учетом их состава, свойств и качества, в нефтепродуктопроводе одновременно находится несколько партий различных по свойствам нефтепродуктов.

В период закачки в нефтепродуктопровод очередной партии какого-либо продукта другие нефтепродукты, поступающие с НПЗ, принимаются в резервуары головной перекачивающей станции. В период же поступления на конечный пункт, нефтебазу и наливной пункт очередной партии определенного нефтепродукта снабжение потребителей нефтепродуктами других сортов осуществляется за счет созданных ранее запасов.

Особенностью последовательной перекачки является образование некоторого количества смеси в зоне контакта двух следующих друг за другом нефтепродуктов. Причиной смесеобразования является неравномерность осредненных местных скоростей по сечению трубопровода. Кроме того, некоторое количество смеси образуется при переключении системы задвижек на начальном пункте нефтепродуктопровода в период смены нефтепродукта (такая смесь называется первичной).

Для уменьшения количества смеси иногда применяются специальные устройства - разделители, помещаемые в зону контакта разносортных нефтепродуктов и двигающихся с ними по нефтепродуктопроводам. Кроме того, на конечном пункте предусматриваются мероприятия по исправлению и реализации получающейся смеси нефтепродуктов[2].

 

2.2 Смесеобразование при  последовательной перекачке и  борьба с ним

 

В месте контакта последовательно движущихся жидкостей образуется смесь, количество которой зависит от многих факторов. Смесь - это некондиционированный продукт. Поэтому ее количество необходимо свести к минимуму. Для этого необходимо изучить механизм смесеобразования и установить зависимость объема смеси от определяющих параметров.

В зависимости от режима перекачки смесеобразование в трубопроводе протекает по-разному.

При ламинарном (струйном) течении механизм смесеобразования таков. В начальный момент времени (t = 0) граница раздела жидкостей плоская, смеси нет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Изменение объема смеси при ламинарном режиме последовательной перекачки

 

После начала последовательной перекачки позади идущая жидкость Б вклинивается во впереди идущую жидкость А в соответствии с параболическим профилем распределения местных скоростей. Смесью в данном случае является участок трубы, заполненный сразу обеими контактирующими жидкостями.

Динамика изменения объема смеси представлена на рисунке 3.

Так как при ламинарном режиме перекачки скорость струек на оси трубы в 2 раза выше средней скорости потока, а на стенке скорость жидкости (по условию “прилипания”) равна нулю, то с течением времени вытесняющая жидкость Б будет все больше вклиниваться в вытесняемую жидкость А, а на стенке перемещаться не будет. В момент, когда “голова” клина достигает конечного сечения трубопровода, заканчивается фаза замещения и весь трубопровод заполнен смесью последовательно перекачиваемых жидкостей.

Далее начинается фаза вымывания. Заключается она в том, что постепенно конечного сечения трубопровода достигают струйки, все более удаленные от оси трубы. Этот процесс протекает крайне медленно. Теоретически и экспериментально установлено, что для полного вымывания жидкости А необходимо прокачать вытесняющую жидкость Б в количестве 3...4 объемов трубопровода . Таким образом, объем образующейся смеси при ламинарном режиме перекачки составляет (4...5)×.

При турбулентном режиме перекачки механизм смесеобразования иной (рисунок 4). После начала последовательной перекачки позади идущая жидкость Б вклинивается во впереди идущую жидкость А в соответствии с логарифмическим профилем распределения местных скоростей.

Однако уже в следующий момент времени за счет поперечных пульсаций скорости, характерных для турбулентного режима вклинивающаяся жидкость Б полностью перемешивается с впереди идущей жидкостью А, находящейся у стенки. Далее во впереди идущую жидкость А вклинивается образовавшаяся смесь, а в смесь вклинивается позади идущая жидкость Б (рисунок 5).

И опять за счет поперечных пульсаций скорости в зоне обоих контактов происходит полное перемешивание жидкостей. Этот процесс протекает и в дальнейшем. В результате длина образовавшейся смеси постепенно увеличивается в обоих направлениях. При этом кривая распределения концентрации жидкости Б по длине смеси занимает все более пологое положение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Изменение объема смеси и концентрации жидкости Б по ее длине во времени

 

Благодаря существованию поперечных пульсаций скорости вытесняющая жидкость Б не может сколь угодно долго вклиниваться в вытесняемую жидкость А. Кроме того, при турбулентном режиме за счет поперечных турбулентных пульсаций жидкость А вымывается из пристенной области и смесь движется как своеобразный поршень. Поэтому объем образующейся смеси относительно невелик. Согласно приближенной теории смесеобразования, разработанной В.С. Яблонским и В.А. Юфиным, этот объем при турбулентном режиме перекачки не превышает 1 % от объема трубопровода, пройденного серединой смеси[2].

 

2.3 Контроль последовательной  перекачки

 

Успех последовательной перекачки достигается при условии тщательного контроля за технологическим процессом. Правильно организованный контроль позволяет диспетчеру достаточно точно знать местонахождение партий нефтепродуктов и зоны смеси, организовывать сбросы на попутные нефтебазы и наливные пункты, подготовиться к четкому приему и распределению смеси на конечном пункте трубопровода.

Для контроля за последовательной перекачкой разработан ряд методов и средств, основанных на фиксации изменения одного из физических параметров последовательно перекачиваемых жидкостей (плотности, диэлектрической проницаемости, скорости прохождения  ультразвука и др.), а также на контроле за каким-либо индикатором (радиоактивные изотопы, флуоресцентные красители и т.д.). Рассмотрим их подробнее.

1) Контроль смеси по изменению плотности

Контроль за прохождением смеси по изменению плотности производят в том случае, когда разность плотностей контактирующих жидкостей достаточно велика.

В основу определения концентраций положены следующие рассуждения. Плотность смеси жидкостей А и Б определяется  по правилу аддитивности

                              ,                                   (1)

где  - плотности чистых жидкостей А и Б;

          КА, КБ - их концентрации в смеси.

Концентрации жидкостей А и Б в любом сечении связаны формулой                          КА + КБ = 1.

Если непрерывно измерять rсм, то при заданных величинах , и с учетом, что КБ = 1 - КА, нетрудно найти мгновенные концентрации чистых жидкостей в рассматриваемом сечении