Резервуары и АЗС

1. При определении годовых выбросов от АЗС и КАЗС (контейнерные АЗС) расчётным способом учитываются выбросы из резервуаров с нефтепродуктами при их закачке (G_зак), от топливных баков автомобилей при их заправке (G_б.а.), а также при проливах за счёт стекания нефтепродуктов со стенок заправочных и сливных шлангов (G_пр.р., G_пр.а.).

Значение G_зак вычисляется на основе формулы 7.2.4. [36]:

(1.32)

где - концентрация паров нефтепродуктов в выбросах паровоздушной смеси при заполнении резервуаров в осенне-зимний и весенне-летний период соответственно (выбирается из Приложения 15 [36]);

- количество закачиваемого в резервуар нефтепродукта в осенне-зимний и весенне-летний периоды года соответственно (принимается по данным АЗС).

Примечание: Поскольку специфика эксплуатации резервуаров АЗС не предусматривает длительного хранения нефтепродуктов (режим: «заполнение - опорожнение»), сами резервуары, как правило, оборудованы обратными дыхательными клапанами.

Годовые выбросы (G_трк) паров нефтепродуктов от топливораздаточных колонок (ТРК) при заправке рассчитываются как сумма выбросов из баков автомобилей (G_б.а.) и выбросов от пролива нефтепродуктов на поверхность (G_пр.а.):

(1.33)

Значение G_б.а. рассчитывается по формуле:

(1.34)

где - концентрации паров нефтепродуктов в выбросах паровоздушной смеси при заполнении баков автомобилей в осенне-зимний и весенне-летний период соответственно (выбирается из Приложения 15 [36]);

- количество закачиваемого в резервуар нефтепродукта в осенне-зимний и весенне-летний периоды года соответственно (принимается по данным АЗС).

Годовые выбросы при проливах раздельно для резервуаров (G_пр.р.) и ТРК (G_пр.а.) рекомендуется рассчитывать по формулам:

	(1.35)
	(1.36)

где J - удельные выбросы при проливах, г/м (приведены в формулах 7.2.5-7.2.7 [36]):

- количество закачиваемого в резервуар нефтепродукта в осенне-зимний и весенне-летний периоды года соответственно (принимается по данным АЗС).

Суммарные годовые выбросы из резервуаров и ТРК определяются по формуле:

(1.37)

Максимальный разовый выброс обычно рассчитывается только для операции закачки нефтепродукта в резервуары, т.к. одновременная закачка нефтепродукта в резервуары и баки автомобилей не осуществляется (см. Приложение к разделу 7.1 [36]).

При оценке максимальных (разовых) выбросов загрязняющих веществ из резервуаров АЗС, в качестве исходных данных принимаются объем (V_сл) нефтепродуктов, сливаемых из автоцистерны в резервуар, м³; время (τ) слива нефтепродуктов из автоцистерны в резервуар; максимальная концентрация () паров нефтепродуктов в выбросах паровоздушной смеси при заполнении резервуаров, г/м³ (значение выбирается из таблицы Приложения 15 [36] в зависимости от конструкции резервуара и климатической зоны, в которой расположена АЗС).

При расчётах максимальных разовых выбросов загрязняющих веществ необходимо знать объёмную скорость выброса (м³/с) газовоздушной смеси из резервуара, которая принимается равной скорости закачки (V_сл/τ, м³/с). Эта скорость в большинстве случаев определяется пропускной способностью сливных устройств, установленных на резервуарах, а не временем слива самотёком, указанным в паспорте на автоцистерну (или в справочниках). Например, для наиболее распространённых сливных устройств МУ-91-12 и АЗТ.5-885-800, устанавливаемых в резервуарах, номинальная пропускная способность составляет 10 м³/час и 16 м³/час соответственно, между тем как скорость слива светлых нефтепродуктов самотёком из большинства автоцистерн составляет от 13 до 27 м³/час.

Поэтому, время т слива нефтепродуктов из автоцистерны при заполнении резервуаров необходимо определять либо экспериментальным способом, либо на основе данных технического паспорта, который оформляется на каждый резервуар, находящийся в эксплуатации.

При наличии на АЗС нескольких одноцелевых резервуаров с разными сливными устройствами для расчета максимальных разовых выбросов используется максимальное значение объёмной скорости слива.

В случае, если заполнение резервуара осуществляется через его горловину (без приёмного сливного устройства), возможно использование значения времени слива, приведенного в технических характеристиках на автоцистерну.

Среднее время слива целесообразно использовать, в первую очередь, при оценочных расчётах на стадии разработки предпроектной и проектной документации для оценки возможного воздействия на окружающую среду.

При необходимости (в том числе, для предпроектной и проектной документации) оценки максимальных (разовых) выбросов загрязняющих веществ при заполнении баков автомобилей через топливораздаточную колонку (ТРК), а также для оценки максимальных разовых выбросов передвижных АЗС, расчёты рекомендуется проводить по формуле:

(1.38)

где: - максимальные (разовые) выбросы паров нефтепродуктов при заполнении баков автомашин, г/с;

V_ч.факт - фактический максимальный расход топлива через ТРК (с учетом пропускной способности ТРК), м³/ч. При отсутствии этих данных допускается использовать максимальную производительность ТРК, л/мин, с последующим переводом в м³/ч.

- максимальная концентрация паров нефтепродуктов в выбросах паровоздушной смеси при заполнении баков автомашин, г/м³.

Значение рекомендуется выбирать из Приложения 12 [36] для соответствующих нефтепродуктов и климатической зоны (С₁, г/м³).

Максимальные разовые выбросы зависят от числа одновременно заполняемых резервуаров или количества одновременно заправляемых автомобилей.

Пример расчета.

Определить максимальный (покомпонентный) выброс паров бензина А-76 от одной двусторонней ТРК для 2-й климатической зоны.

Из Приложения 12 [36] для 2-Й климатической зоны выбираем значение

Для двусторонней ТРК максимальный объем газовоздушной смеси, содержащей пары нефтепродуктов, и поступающей в атмосферу при заправке топливных баков автомобилей, составит примерно 0,8 м³/час (на основании анализа проектной документации АЗС).

По формуле (1.14) рассчитываем М_6.а/м:

С использованием данных Приложения 14 (уточненного) из [38] для бензина А-76 находим покомпонентный состав выбросов.

	Углеводороды, %
Предельные	Непредельные по С5	Ароматические
C1-C5	С6-С10	Бензол	Толуол	Ксилол	Этилбензол
Бензин А-76	75,47	18,38	2,50	2,00	1,45	0,15	0,05
	0,1630	0,0397	0,0054	0,0043	0,0031	0,0003	0,0001

2. В разделе 7.2 и Приложении 15 [36] учтены выбросы в атмосферу и при хранении нефтепродуктов.

3. При расчете выбросов в соответствии с [36, 38]:

- Для сырьевых резервуаров с обводненностью нефти до 10% (учитывая расслоение нефти и воды, при котором вода оказывается в нижней части резервуара) следует уменьшать объем закачиваемой и хранимой нефти на величину объема «отслаивающейся» воды, а оставшейся в составе сырой нефти влагой в пределах погрешности действующих измерительных методик можно пренебречь.

- Для резервуаров отстоя пластовой воды, при остаточном содержании нефти в воде 50-1000 мг/л и газа в воде - 300 мг/л, целесообразно воспользоваться формулами раздела 5.4 (Выбросы паров многокомпонентных жидких смесей известного состава) и раздела 5.5 (Выбросы газов из водных растворов), учитывающих давление насыщенных паров нефти и ее массовую долю в пластовой воде (формулы 5.4.1 и 5.4.2), а также массовую долю газа в воде и константы Генри (по справочникам или по данным инструментальных измерений; формулы 5.5.1 и 5.5.2).

- Нормирование выбросов от резервуаров подготовки нефти следует проводить по «сырой нефти» (Приложение 14 [38]), а от резервуаров подготовки пластовой воды, при отсутствии инструментальных замеров, целесообразно по расчетным данным учесть увеличение содержания растворенного газа (углеводородов С₁-С₅) в составе выбросов паров «сырой нефти».

- Сырую нефть следует нормировать по содержанию в ней бензиновой, керосиновой и остаточной (мазутной) фракции (по данным паспорта месторождения) в соответствии с вышеуказанными правилами пропорционально мольной доле этих фракций в составе нефти (з-н Рауля-Дальтона)

(1.39)

где р_i - давление насыщенных паров i-той фракции в составе нефти; мм.рт.ст.;

P_{нас.н.п.} - давление насыщенных паров i-той фракции в составе нефти при 100% ее содержании, мм.рт.ст.;

X_i - мольная доля i-той фракции в составе нефти, мол. доли.

Если данные о содержании в сырой нефти вышеуказанных прямогонных фракций отсутствуют, то целесообразно провести определение давления ее насыщенных паров, исходя из стандартов международных танкерных перевозок, ограничивающих это давление величиной 0,67 бар (примерно 500 мм.рт.ст. при стандартной в испытаниях по Рейду температуре 38°С).

Определение молекулярной массы паров нефти проводится по формуле 2.1.7 методики [40]:

(1.40)

где т_н - молекулярная масса паров нефти;

t_н.к. - температура начала кипения нефти, °С (по температуре начала перегонки бензиновой фракции и максимальной температуре нагрева товарной нефти в резервуарах принята равной 40°С).

По формуле 2.1.7 той же методики [40] определяется плотность паров нефти ρ_н при 20°С и 38°С:

	(1.41)
	(1.42)

Определение давления насыщенных паров нефти Р_н и их концентрации в воздухе С_н при 20°С осуществим через коэффициенты К_t методики [36] при условии, что мм рт. ст.

(1.43)

(1.44)

где - давление насыщенных паров нефти при 20°С, мм рт. ст.;

- то же при 38°С;

Р_атм - нормальное атмосферное давление, мм рт. ст.;

- опытные значения температурных коэффициентов (ф. 5.4.1 и Приложение 7 [36]).

Мощность выброса ЗВ из резервуаров с нагретыми нефтепродуктами определяется, в первую очередь, температурой хранимого или закачиваемого нефтепродукта. Поэтому независимо от способа нагрева мазута (только нижний, только боковой или их сочетание) действуют расчетные формулы раздела 5.6 [36] или раздела 6.1 [36] (но с применением коэффициентов, учитывающих температуру, из Приложения 1).

4. Рекомендуемый в РМ 62-91-90 [39] для оценки так называемого «обратного выдоха» 10% коэффициент от величины «большого дыхания» транспортных емкостей является условным средним значением из экспериментально определяемых показателей выбросов, колеблющихся в диапазоне от 7 до 15%.

Если рассматривать транспортные емкости (авто- и ж/д цистерны) как резервуары наземные, то применимость к ним формул [36] при наливе жидкостей («большое дыхание») и 10% коэффициента для оценки выбросов паров при сливе («обратный выдох») принципиальных возражений не вызывают.

5. Расчеты выбросов от резервуаров для хранения растворов соляной кислоты следует проводить по формулам 5.4.1 и 5.4.2 [36] с подстановкой парциальных давлений паров соляной кислоты над водными растворами (например, из «Справочника химика», т. III, Изд. «Химия», М.,1965 г., с.337-338). Аналогичным образом, по данным того же справочника можно оценить выбросы от водных растворов аммиака, диоксида серы и ряда других неорганических газообразных веществ.

6. Для расчета выбросов от сливо-наливочной эстакады следует применять [40] (разделы 2.2 и 2.3).

Расчет максимальных разовых (г/с) и валовых (т/год) выбросов паров нефтепродуктов при сливе и заполнении авто- и ж/д цистерн можно провести по разделу 2.2 и 2.3 «Методики расчета вредных выбросов в атмосферу из нефтехимического оборудования. РМ 62-91-90», [39]. При этом выбросы из транспортных емкостей могут рассматриваться как самостоятельный источник загрязнения атмосферы, а для расчета выбросов принимают фактическую (часовую) производительность «самослива» (в м³/час).

С формальной точки зрения в [36] отсутствует раздел, посвященный расчету выбросов от эстакад слива-налива нефтепродуктов. Поэтому рекомендуется проводить расчет при подобных операциях по РМ 62-91-90 [39]. В соответствии с этим, максимально-разовые выбросы ЗВ (г/с) следует рассчитывать, исходя из среднего фактического времени слива мазута из цистерн (в часах).

С другой стороны, транспортные емкости (в т.ч. танкеры) являются «наземными (надводными) горизонтальными (или вертикальными) резервуарами». Поэтому применение к ним расчетных формул раздела 5.6 [36) с понижающим для «обратного выдоха» коэффициентом, равным 10% от величины «большого дыхания», также правомочно.

При наружном обогреве транспортной емкости греющим паром (паровая рубашка) рекомендации настоящего раздела справедливы. Но они не применимы в случае пуска острого греющего пара внутрь цистерны, поскольку в последнем случае количество выбросов значительно возрастает, а утвержденной методики для их расчета не существует.

«Методика проведения инвентаризации выбросов ЗВ в атмосферу на предприятиях ж/д транспорта (расчетным методом)», М, 1993, (раздел 7.3) [33] является единственной действующей для оценки выбросов от пропаривания ж/д цистерн. Расчет выбросов от слива мазута на железнодорожной эстакаде при разогреве его «острым паром» и при наличии инструментальных замеров концентраций сероводорода и углеводородов с помощью методик РД-17-86 или РМ 62-91-90 можно осуществить, если дополнительно учесть выбросы вышеуказанных ЗВ с неконденсировавшимся (избыточным) водяным паром, выходящим из люка цистерны. Для чего следует провести теплофизический расчёт, например, по книге «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии», Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А., Л., 1987 г. [49].

7. Выбросы из резервуаров прирельсового расходного склада ГСМ и от последующей раздачи с помощью ручного насоса в тару потребителя следует рассчитывать по [36]. К этим же источникам (чтобы не учитывать их дважды) следует отнести и выбросы соответствующих нефтепродуктов при проливах.

8. При расчете выбросов из резервуаров необходимо учитывать эффективность имеющихся средств снижения выбросов (ССВ). Определенная информация приведена в [36], [39], [40] и в Примечаниях 1-4.

Примечание: 1. Согласно [88]:

- установка дисков-отражателей (особенно эффективна на резервуарах с большой оборачиваемостью нефтепродуктов) снижает потери в среднем на 20%;

- налив железнодорожных и автоцистерн не падающей струей, а под слой нефтепродукта сокращает потери на 50-60%;

- обвязка дыхательной арматуры резервуаров газосборниками сокращает потери на 60% (при совпадении операций слива-налива).

2. При расчете выбросов от АЗС при «заколъцовке паров бензина во время слива из транспортной цистерны» в соответствии с п. 4.11 методики [88] сокращение выбросов в атмосферу в указанном случае составляет 60%. На эту величину сокращаются максимальные разовые (г/с) выбросы и часть величины валового выброса (т/г), формулы (7.2.1) и (7.2.4), относящиеся к «большим дыханиям» резервуаров [36].

3. В последнее время в России устанавливаются резервуары для хранения нефтепродуктов, оснащенные современными средствами снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, эффективность которых превышает 99%. Это достигается, в основном, за счет оснащения резервуаров двойной плавающей крышей с плотной посадкой.

4. В соответствии с «Указаниями по проектированию хранения нефтехимических продуктов под азотной «подушкой» У-03-06-90. МИНХИМНЕФТЕПРОМ СССР, 1990 г.», при хранении нефтепродуктов 1, 2 и 3-го класса опасности и дурнопахнущих веществ в резервуарах типа РВС под азотной «подушкой» с мокрым газгольдером для хранения вытесняемой из резервуаров паро-азотной смеси выбросы этих паров сокращаются на 90-95%.

9. Необходимость учета «малых дыханий» резервуаров при нормировании выбросов ЗВ для группы одноцелевых резервуаров, часть из которых заполняется, а остальные находятся в режиме хранения нефтепродукта - очевидна, поскольку в этом случае к выбросам ЗВ от «больших дыханий» добавляются «малые дыхания», идентичные режиму «буферная емкость», при котором уровень жидкости в резервуаре постоянен (см. Приложение 8 в [36], нижняя строка: К_р=0,10).

В случае газовой обвязки группы одноцелевых резервуаров при хранении нефтепродуктов формула 5.1.6 [36] для К_р не работает. Поэтому для данного режима также следует принимать К_р=0,10.

В режиме «откачки» (без заполнения) и при условии Q_отк>Q_зап наблюдается так называемый «обратный выдох» резервуаров, при котором величина выбросов составляет 10% от «большого дыхания».

Для расчета максимальных из разовых (г/с) выбросов ЗВ при газовой обвязке группы одноцелевых резервуаров (ГОР) выбирают наибольшее из значений М. Как правило, оно соответствует «большому дыханию» ГОР в наиболее жаркий месяц года.

Расчет валовых выбросов проводят по сумме выбросов при различных режимах пропорционально их продолжительности (час/год).

10. Расчеты выбросов при хранении и перекачивании водных растворов каустика проводить не следует, поскольку в соответствии с известными свойствами этих растворов выбросы «паров каустика» из них отсутствуют.

Возгонка твердой (безводной щелочи) наблюдается при температурах более 300°С.