Сравнительный анализ методик определения массовой доли воды в нефти при приеме (сдаче) на транспортировку по системе магистральных трубопроводов

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты контроля содержания балластных примесей в товарной нефти

1.1. Этапы формирования системы стандартизации нефтяной отрасли в России и роль Росстандарта

1.2. Физико-химические свойства нефти как объект аналитического контроля при транспортировке

1.3. Особенности формирования эмульсий «вода-нефть» и механизмы их стабилизации на различных этапах подготовки

Глава 2. Аналитическая оценка состояния современных методов определения воды в испытательных лабораториях

2.1. Сравнительная характеристика арбитражных методов в соответствии с действующими ГОСТами

2.2. Анализ инфраструктуры и приборного парка химико-технологических лабораторий магистрального транспорта

2.3. Исследование влияния химического состава нефти на селективность и чувствительность различных методов детектирования влаги

Глава 3. Разработка технологических рекомендаций по совершенствованию приемо-сдаточных операций

3.1. Экспериментальное обоснование границ применимости волюмометрических и кулонометрических методов

3.2. Алгоритм корректировки результатов измерений с учетом содержания мешающих сульфидных соединений

3.3. Экономическая эффективность внедрения экспресс-методов контроля в систему материальных балансов предприятия

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Сравнительный анализ методик определения массовой доли воды в нефти при приеме (сдаче) на транспортировку по системе магистральных трубопроводов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стратегическим значением нефтяной отрасли для экономики Российской Федерации и необходимостью обеспечения высокого качества товарной нефти на всех этапах технологической цепочки от добычи до транспортировки. Система магистральных нефтепроводов ПАО «АК «Транснефть» представляет собой крупнейшую в мире инфраструктуру трубопроводного транспорта углеводородного сырья протяженностью более 68 тысяч километров, обеспечивающую транспортировку свыше 480 миллионов тонн нефти ежегодно [1, c. 15]. В соответствии с техническими регламентами Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» и отраслевыми стандартами качества содержание балластных примесей в товарной нефти, в частности воды, строго регламентировано и подлежит обязательному контролю при приемо-сдаточных операциях [2, c. 42]. Превышение нормативных значений массовой доли воды приводит к снижению энергетической ценности нефти, увеличению эксплуатационных затрат на транспортировку, интенсификации коррозионных процессов в трубопроводных системах и оборудовании, нарушению технологических режимов переработки на нефтеперерабатывающих заводах.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной и технической литературе достаточно высока, что обусловлено многолетним опытом функционирования системы магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа в России. Фундаментальные исследования физико-химических свойств нефтяных эмульсий и методов их разрушения проводились в Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научные школы под руководством академиков Н.Н. Кисельгофа, И.М. Губкина, Б.В. Лосикова заложили теоретические основы реологии нефтяных дисперсных систем и аналитического контроля качества углеводородного сырья [3, c. 78]. Современные исследования сосредоточены на совершенствовании методов экспресс-анализа воды в нефти, разработке алгоритмов компенсации влияния мешающих компонентов на результаты измерений, автоматизации приемо-сдаточных операций на объектах трубопроводного транспорта. Научно-исследовательские работы в данном направлении ведутся в профильных подразделениях ПАО «АК «Транснефть», ООО «Транснефть – Наука», АО «НИИ Транснефть», РХТУ им. Д.И. Менделеева, где разрабатываются новые аналитические методики и приборы для контроля качества нефти [4, c. 120].

Несмотря на значительные достижения в области аналитической химии нефти, остаются актуальными вопросы выбора оптимальной методики определения массовой доли воды для конкретных типов нефтей с различным химическим составом, оценки границ применимости арбитражных методов в производственных условиях, минимизации систематических погрешностей измерений, обусловленных присутствием сульфидных соединений, легких фракций и механических примесей. Существующая нормативная база включает несколько альтернативных методов определения воды, регламентированных различными государственными стандартами, однако отсутствует комплексный сравнительный анализ их метрологических характеристик, экономической эффективности применения и технологической совместимости с современным лабораторным оборудованием испытательных центров магистрального трубопроводного транспорта.

Цель выпускной квалификационной работы заключается в проведении сравнительного анализа существующих методик определения массовой доли воды в нефти при приемо-сдаточных операциях на объектах системы магистральных нефтепроводов и разработке технологических рекомендаций по совершенствованию процедур аналитического контроля.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать эволюцию системы стандартизации нефтяной отрасли в Российской Федерации и роль Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в обеспечении единства измерений показателей качества нефти;
• изучить физико-химические свойства нефти как многокомпонентной дисперсной системы и механизмы формирования устойчивых водно-нефтяных эмульсий на этапах добычи, подготовки и транспортировки;
• провести сравнительную характеристику арбитражных методов определения воды в нефти, регламентированных действующими государственными стандартами;
• проанализировать инфраструктуру и приборное обеспечение химико-аналитических лабораторий предприятий магистрального трубопроводного транспорта нефти;
• исследовать влияние химического состава различных типов нефтей на селективность и чувствительность волюмометрических и кулонометрических методов детектирования влаги;
• разработать алгоритм корректировки результатов измерений массовой доли воды с учетом содержания мешающих сульфидных соединений и оценить экономическую эффективность внедрения экспресс-методов контроля в систему материальных балансов предприятия.

Объектом исследования являются приемо-сдаточные операции и процедуры аналитического контроля качества товарной нефти на объектах системы магистральных нефтепроводов ПАО «АК «Транснефть».

Предметом исследования выступают методики определения массовой доли воды в нефти, регламентированные государственными стандартами Российской Федерации и применяемые в производственной практике испытательных лабораторий трубопроводного транспорта.

Методологическая база работы включает теоретические основы аналитической химии нефти, физической химии коллоидных систем, метрологии и стандартизации. В качестве аналитических методов использованы волюмометрический метод Дина-Старка, кулонометрический метод Карла Фишера, расчетные методы материального баланса и статистической обработки экспериментальных данных. Нормативную базу исследования составля

…