Исследование проницаемости углеводородной паровоздушной смеси световым потоком ИК-диапазона и возможности применения полученного эффекта для создания средств контроля на объектах нефтепродуктообеспечения

Введение 5
1 Загрязнение окружающей среды углеводородами 7
1.1 Общая характеристика загрязнения окружающей среды углеводородами 7
1.2 Углеводороды как составляющие нефти и нефтепродуктов 10
1.3 Влияние нефти и нефтепродуктов на окружающую среду 11
1.4 Общая характеристика объектов нефтепродуктообеспечения 14
1.5 Аварии на объектах нефтепродуктообеспечения 17
1.6 Выводы по главе 22
2 Системы контроля утечек на объектах нефтепродуктообеспечения 23
2.1 Внешние методы обнаружения утечек 25
2.2 Датчики акустической эмиссии 25
2.3 Акселерометры 27
2.4 Оптоволоконные датчики 28
2.5 Способ отбора проб паров 29
2.6 Инфракрасная термография 30
2.7 Георадар 33
2.8 Флуоресцентный метод 34
2.9 Емкостное зондирование 35
2.10 Методы, основанные на электромеханическом сопротивлении 36
2.11 Пассивные методы обнаружения утечек 36
2.12 Визуальные (биологические) методы обнаружения утечек 37
2.13 Анализ точки давления 38
2.14 Массовый баланс 39
2.15 Метод волн отрицательного давления 40
2.16 Цифровая обработка сигналов 41
2.17 Динамическое моделирование 42
2.18 Анализ методов мониторинга утечек из нефтепроводов. 43
2.19 Метод обнаружения утечек на основе эффекта поглощения ИК-излучения 45
2.20 Выводы по главе 49
3 Экспериментальная часть 51
3.1 Постановка задачи 51
3.2 Создание моделей ИК-спектрограмм 54
3.3 Выводы по главе 70
4 Оценка возможности применения эффекта поглощения парами углеводородов ИК-излучения для создания средств обнаружения утечек 70
4.1 Выводы по главе 77
Заключение 79
Список использованных источников 81

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. На всех стадиях нефтепользования, начиная от разведки и добычи нефти и оканчивая утилизацией ее отходов, в той или иной мере за счет больших и малых дыханий во время сливо-наливных операций и хранения нефтепродуктов, аварийных разливов нефти, а также выбросов вредных веществ во время технологических операций в атмосферу, водную сферу и на сушу происходит загрязнение окружающей среды.
Углеводороды являются основными составляющими нефти и нефтепродуктов. Часть из них являются канцерогенными и представляют серьезную угрозу для здоровья человека, а также наносят вред окружающей среде.
Важно подчеркнуть, что ни одна стадия нефтепользования не является безотходной и чем больший объем работ выполняется, тем сильнее отрицательное влияние на окружающую среду. Аварийные ситуации и инциденты на производственных участках при этом лишь усиливают и концентрируют это воздействие.
Актуальность данной работы обоснована необходимостью оперативного обнаружения аварийных утечек на объектах нефтепродуктообеспечения, что позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Общая характеристика загрязнения окружающей среды углеводородами

Загрязнение окружающей среды является одной из главных проблем, с которой мы сталкиваемся в современном мире. Воздух, вода и почва, как неотъемлемые компоненты нашей планеты, подвергаются негативному влиянию различных веществ и материалов. Эти загрязнения имеют серьезные последствия для здоровья людей, животных и экосистем.
Основными источниками загрязнений окружающей среды являются:
- парниковые газы;
- промышленные выбросы (испарения углеводородов, выбросы ангидрида, угарного газа, азотных оксидов, в процессе работы предприятий);
- водные загрязнения (промышленные стоки, утечки нефти, захоронения тяжелых металлов);
- сельскохозяйственные загрязнения (использование пестицидов, фунгицидов и удобрений);
- бытовые стоки (отходы жизнедеятельности человека);
- почвенные загрязнения (накопление токсичных веществ в результате аварийных разливов или в результате жизнедеятельности человека);
- тяжелые металлы (накопление в почве и растениях тяжелых металлов в промышленных районах и областях с интенсивным автомобильным движением) [1].
Добыча нефти, производство нефтепродуктов и обеспечение ими конечных пользователей – неотъемлемая часть экономики как для Российской Федерации, так и для многих крупнейших стран. Для добычи нефти создается комплекс производственных сооружений, как правило, разобщенных территориально, но взаимосвязанных системами трубопроводов, передачи электроэнергии и организацией работы.
К основным сооружениям этого комплекса относятся скважины (бурящиеся, эксплуатируемые, нагнетательные и наблюдательные), компрессорно-насосные станции, сборные пункты, нефтехранилища, пункты первичной подготовки нефти, трубопроводы, отстойники, площадки для сжигания газа и конденсата, электрические подстанции и др.
При эксплуатации перечисленных объектов в ходе выполнения технологических операций, в том числе штатном хранении нефти и нефтепродуктов, неизбежны их потери вследствие испарения, а также при инцидентах и аварийных ситуациях [2].
Углеводороды, как основные компоненты нефти и нефтепродуктов, в случае попадания в окружающую среду, рассматриваются как вещества-загрязнители. По объему нанесённого ущерба народному хозяйству России загрязнение углеводородами занимает одно из лидирующих мест [2].
На рисунке 1 представлена статистика по загрязнению атмосферы по данным Федеральной службы статистики РФ [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Юркова А. А. Химическое загрязнение окружающей среды / Colloquium-journal. –2021. – №18.
2 Владимиров В. А. Разливы нефти: причины, масштабы, последствия / Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. - 2014. - №1.
3 Шульгина Татьяна Вениаминовна Причины разлива нефти / Проблемы науки. – 2018. – №2. – с. 26.
4 Соромотин А. В. Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов. ликвидация последствий разливов / IACJ. – 2021. – №1. – с. 22-24.
5 Абузова Ф. Ф. Борьба с потерями нефти и нефтепродуктов при их транспортировани и хранении. Ф. Ф. Абузова, И. С. Бронштейн, В. Ф. Новоселов и др. - М.: «Недра». – 1981. - 248с.
6 Земцова М. Н. Углеводороды: учебное пособие / М.Н. Земцова, К.М. Бормашева, И.К. Моисеев. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т. – 2016. – 147 с.
7 Фролова В.В., Дьяконова О.В. Органическая химия: учебное пособие для бакалавров агрономических факультетов сельскохозяйственных вузов. Воронеж: ФГБОУ ВО ВГАУ. – 2016. – 235с.
8 ГОСТ 32513-2013. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия = Automotive fuels. Unleaded petrol. Specifications : Межгосударственный стандарт : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 1864-ст : введен впервые : дата введения 2015-01-01 / разработан Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП») . – Москва : Стандартинформ, 2014. – 15 с.
9. Смольникова В. В., Емельянов С. А., Дементьев М. С. Воздействие углеводородов нефти на окружающую среду и способы очистки нефтезагрязненных субстратов // Известия Самарского научного центра РАН. 2009. №1-6.

Весь текст будет доступен после покупки