Чтобы биокомпонент попадал в автоцистерну в заданной доле, нужно три вещи: учитывать каждый поток отдельным счётчиком, непрерывно регулировать соотношение от начала до конца налива и добиться однородной смеси до того, как она дойдёт до секции цистерны. Точка, где этанол встречается с бензином, а биодизель (FAME) — с дизельным топливом, — это не просто тройник на трубопроводе. Именно здесь одновременно определяются качество продукта, коммерческое количество и данные для отчётности перед регулятором.
На этой странице рассматривается смешение непосредственно на наливной эстакаде терминала биотоплива: когда уместен тот или иной способ, как подтверждается соотношение и почему столь разное поведение этанола и FAME влияет на проектные решения. Расчёт отпущенного количества смеси описан на странице коммерческого учёта, дозирование присадок — на странице систем дозирования присадок.
Почему смешение выполняют на эстакаде в момент налива
Биокомпоненты обычно хранят в чистом или концентрированном виде в отдельных резервуарах и соединяют с нефтяным продуктом на последнем этапе. Первая причина — отношение этанола к воде. Этанол неограниченно растворим в воде, и смесь этанола с бензином способна удерживать гораздо больше растворённой воды, чем обычный бензин. Но при превышении этого предела выделяется отдельная фаза, в которую уходит не только вода, но и этанол, извлечённый из бензина. В использованной здесь записке Агентства по охране окружающей среды США (EPA) приводится пример: смесь с 10 % этанола остаётся однофазной примерно до 0,5 % об. воды при 60 °F. Короткое время хранения готовой смеси — практичный способ ограничить этот риск.
Вторая причина — поведение FAME на холоде. Чистый биодизель (B100) начинает застывать при более высокой температуре, чем дизельное топливо, причём эта температура зависит от сырья, поэтому B100 обычно держат в наземных резервуарах с подогревом. Хорошо перемешанная смесь биодизеля, напротив, со временем не расслаивается, пока её температура выше точки помутнения. Смешение на эстакаде позволяет ограничить обогрев и теплоизоляцию только линией B100. В руководстве NREL смешение на терминале или эстакаде названо предпочтительным способом, поскольку оно обеспечивает полное перемешивание.
Пропорциональное, последовательное и смешение в ёмкости
Общий принцип смешения на наливной эстакаде описан на странице систем налива автоцистерн; здесь кратко показано, что меняется, когда один из потоков — биокомпонент.
· Поточное (пропорциональное) смешение: Каждая продуктовая линия имеет свой счётчик и регулирующий клапан, потоки одновременно поступают в общий коллектор, а контроллер удерживает соотношение на протяжении всего налива. Биокомпонент вводится в движущийся поток базового продукта непрерывно или импульсами, перемешивание обеспечивает турбулентность в трубопроводе. Поскольку соотношение выдерживается в каждый момент, состав смеси сохраняется и при коротких, и при прерванных наливах.
· Последовательное смешение: Продукты по очереди проходят через один и тот же счётчик и клапан, а итоговые количества задаются по целевому соотношению. Оборудование проще, но перемешивание в основном происходит в секции цистерны, и при остановке налива на середине соотношение в секции может отклониться.
· Смешение в цистерне или резервуаре (splash): Компоненты подаются в одну ёмкость раздельно, перемешивание достигается входящим потоком или циркуляцией. Соотношение во время подачи не регулируется, поэтому на коммерческих терминалах такой способ обычно встречается в небольших пунктах распределения, а не как замена пропорциональному или последовательному смешению.
Оборудование поточного смешения, как правило, рассчитывается на определённый уровень смешения. Если терминал планирует отпускать через один блок и низко-, и высокопроцентные смеси биодизеля, необходимо проверить, остаются ли счётчик и регулирующий клапан линии биокомпонента в пределах диапазона измерений при обоих соотношениях.
Регулирование соотношения и контроль по двум счётчикам
При пропорциональном смешении контроллер непрерывно сравнивает импульсы счётчика базового продукта и счётчика биокомпонента и управляет клапаном биокомпонента так, чтобы удерживать уставку. Поэтому точность соотношения определяется обоими счётчиками вместе, а не каждым в отдельности. На стадии проектирования важны следующие моменты:
· Диапазон счётчика биокомпонента: При низкой доле смешения расход биокомпонента составляет малую часть расхода базового продукта, и счётчик должен измерять его и на этапах разгона и завершения налива.
· Основа, на которой определяется соотношение: Этанол и FAME расширяются при нагреве иначе, чем нефтяное топливо, а для этанола существует собственный стандарт по плотности и коррекции объёма. Будет ли соотношение считаться по объёму при рабочих условиях, по объёму при стандартной температуре или по массе, определяется законодательством и договором.
· Сигнализация отклонения и останов: Сигнал при выходе соотношения за допустимые пределы, при необходимости — останов налива и запись события в журнал.
· Протокол партии: Раздельная регистрация количеств базового продукта и биокомпонента для каждого налива — основа и для контроля качества, и для отчётности по компонентам.
Где располагать точку смешения
Чем ближе точка смешения к наливному стояку, тем меньше остатка предыдущей смеси попадает в следующий налив. На линиях, где отпускаются смеси разной концентрации или продукт без биокомпонента, объём трубопровода между точкой смешения и цистерной определяет количество продукта, переносимого при смене продукта. Место ввода биокомпонента выбирают так, чтобы смесь успела стать однородной до секции цистерны; потребность в статическом смесителе оценивают по режиму течения и длине линии.
Особые меры на линиях этанола и FAME
Аспект | Линия этанола | Линия FAME (биодизеля) |
Основной риск | Попадание воды и расслоение смеси | Застывание на холоде и окисление при хранении |
Хранение и трубопроводы | Удаление подтоварной воды, ограничение доступа влаги, сухие линии | Обогрев и теплоизоляция резервуара, насоса и линий B100 с учётом местного климата |
Материалы | Совместимость уплотнений и эластомеров с этанолом проверяется по данным изготовителя | Некоторые шланги, уплотнения и эластомеры разрушаются при длительном контакте; медь и латунь ускоряют окисление |
После смешения | Избегать длительного хранения готовой смеси | Смесь стабильна, пока её температура выше точки помутнения |
Нормативный контекст | Для топливного этанола, предназначенного для смешения, есть отдельные технические требования | FAME как компонент дизельного топлива описывается собственной спецификацией |
Уровень смешения задаётся требованиями к топливу на рынке сбыта. Например, по определениям США E10 — это смесь 10 % этанола и 90 % бензина, а число после буквы B показывает объёмную долю биодизеля в смеси (например, B20). Европейская спецификация на парафиновое дизельное топливо, включая HVO, охватывает продукты с содержанием FAME до 7 % об. Какое соотношение применяется к какой марке продукта и в какой сезон, следует согласовать с оператором до начала проектирования.
Критерии проектирования системы смешения
Параметр | Почему важен при проектировании | Влияние на выбор |
Целевые доли смешения сейчас и в перспективе | Определяют расход биокомпонента относительно расхода базового продукта | Типоразмер и диапазон счётчика и регулирующего клапана биокомпонента |
Производительность налива и профиль разгона | Соотношение должно выдерживаться в начале и в конце налива | Алгоритм регулирования и характеристика клапана |
Тип биокомпонента | Этанол чувствителен к воде, FAME — к холоду и окислению | Обогрев, защита от влаги, выбор материалов |
Основа расчёта соотношения | Температурная коррекция зависит от продукта | Измерение температуры и при необходимости плотности, метод расчёта |
Продукты на одной линии | При смене продукта образуется смешанная пачка | Близость точки смешения к стояку, объём линии |
Требования к регистрации и отчётности | Может потребоваться отчётность по компонентам | Интерфейс контроллера и системы автоматизации терминала (TAS) |
Участие TLY Enerji в проектах смешения
В зависимости от объёма проекта TLY Enerji может оказать инженерную поддержку при выборе счётчиков и регулирующих клапанов для каждой продуктовой линии, поставке измерительного и регулирующего оборудования, интеграции управления смешением в уровень ПЛК и SCADA, монтаже на объекте, испытаниях и пусконаладке. Состав поставки и точка сопряжения с системой автоматизации терминала определяются совместно по техническому заданию.
Исходные данные для оценки системы смешения
· Смешиваемые биокомпоненты (этанол, FAME, парафиновый компонент) и целевые доли
· Диапазон производительности налива и число стояков для каждого продукта и биокомпонента
· Расположение резервуаров биокомпонентов, их температурный режим и имеющийся обогрев
· Определяется ли соотношение по объёму или по массе, допустимое отклонение
· Другие продукты, отпускаемые по той же линии, и частота смены продукта
· Имеющийся контроллер налива или система автоматизации терминала и требуемый формат протоколов
Связанные страницы
· Системы дозирования присадок на терминалах биотоплива: Дозирование депрессорных присадок и антиоксидантов вместе со смешением.
· Коммерческий учёт биотоплива и этанола: Отпущенное количество смеси и отчётность по компонентам.
· Блочные узлы учёта биотоплива: Выбор счётчиков на линиях FAME и HVO с учётом вязкости и температуры.
· Системы налива нефтепродуктов в автоцистерны: Линия нефтяного топлива и наливной стояк, принимающие смесь.
· Системы налива автоцистерн: Общий принцип пропорционального и последовательного смешения на эстакаде.
Частые вопросы о смешении биотоплива
Что выбрать: пропорциональное или последовательное смешение?
Пропорциональное смешение выдерживает целевое соотношение в каждый момент налива, поэтому даже короткий или прерванный налив сохраняет нужный состав, но требует отдельного счётчика и регулирующего клапана на каждой продуктовой линии. Последовательное смешение обходится меньшим объёмом оборудования, однако перемешивание происходит в секции цистерны, и при остановке налива соотношение может отклониться. Выбор зависит от числа наливов, ассортимента и договорных требований к качеству смеси.
Почему смесь с этанолом стараются не хранить долго?
Смесь этанола с бензином растворяет больше воды, чем обычный бензин, но после превышения предела на дно резервуара оседает отдельная фаза из этанола и воды. Содержание этанола в смеси снижается, а на дне образуется непригодный слой. Раздельное хранение этанола в сухих условиях и смешение в конечной точке налива сокращают время контакта смеси с водой и уменьшают этот риск.
Нужно ли обогревать всю линию смешения биодизеля?
Обычно обогрев и теплоизоляция сосредоточены на стороне чистого биодизеля (B100): резервуар, насос и линия до точки смешения защищаются с учётом местного климата и точки помутнения продукта. После смешения низкопроцентные смеси ведут себя на холоде гораздо ближе к дизельному топливу. Какой участок и насколько защищать, определяют по лабораторным данным фактического FAME и минимальной температуре окружающей среды на площадке.
Как подтвердить, что соотношение смешения было правильным?
В пропорциональных системах итоговые показания счётчиков базового продукта и биокомпонента регистрируются раздельно для каждого налива, и по ним рассчитывается фактическое соотношение. Сигнализация отклонений и журнал событий показывают, выдерживалось ли соотношение на протяжении налива. Периодическая поверка или калибровка счётчиков и при необходимости сравнение с анализом проб повышают доверие к этим данным.