Emissionsberechnung nach API 2517/2519 Manual of Petroleum ... · TÜV SÜD Industrie Service GmbH Emissionsberechnung nach API 2517/2519, Jens Fleitmann, 29.11.2006 / 3 Einleitung

Emissionsberechnung nach API 2517/2519, Jens Fleitmann, 29.11.2006 / 1TÜV SÜD Industrie Service GmbH

Emissionsberechnung nach API 2517/2519Emissionsberechnung nach API 2517/2519Manual of Petroleum Manual of Petroleum MeasurementMeasurement Standards, Ch. 19.2 Standards, Ch. 19.2 EvaporativeEvaporative--lossloss fromfrom FloatingFloating--roofroof TanksTanksVDI 3479 und 2440VDI 3479 und 2440Jens Jens FleitmannFleitmann, TÜV SÜD Industrie , TÜV SÜD Industrie ServiveServive GmbHGmbH


§ Einleitung

§ VDI 2440, VDI 3479

§ MPMS Ch. 19.2 - Evaporative Loss from Floating Roof Tanks

§ Geltungsbereich

§ Gesamtverlust

§ Berechnungsgrundlagen

§ Standverlust / Standverlustfaktoren

§ Entnahmeverlust / Entnahmeverlustfaktoren

§ Berechnungsbeispiel

§ Zusammenfassung

Gliederung


Einleitung

Emissionsberechnung - warum?

n Lagerung von Mineralöl und dessen Derivaten erfolgt häufig in Schwimmdachtanks

§ Anforderungen des Gesetzgebers (Emissionsschutz)

§Messung nur mit erheblichem mess – und sicherheitstechnischem Aufwand durchführbar

§ Emissionen aus diffusen Quellen


VDI 2440

VDI 2440 Emissionsminderung Mineralölraffinerien

4.3.2 Tanklager

§ „Die Ermittlung der Emission aus der Lagerung und den Arbeitsvorgängen in Tanklägern erfolgt durch Berechnung“

§ „Die KW- Emissionen der Festdach- und Schwimmdachtanks wird gemäß den jeweiligen Formeln der Richtlinie VDI 3479 berechnet“


VDI 3479

VDI 3479 Emissionsminderung Raffinerieferne Mineralöltankläger

4. Ermittlung der Emissionen

4.1 Festdachtanks (ohne Innenschwimmdecke)„Zur Berechnung der KW-Emissionen aus Festdachtanks wird eine Berechnungsmethode nach DGMK 4590 herangezogen; es können auch andere Rechenmethoden, wie nach API 2518 verwendet werden“.

4.2 Schwimmdachtanks„Zur Berechnung der KW-Emissionen aus Schwimmdachtanks wird die international anerkannte Rechenmethode nach API 2517 herangezogen“


MPMS Ch. 19.2

MPMS Ch. 19.2 - Evaporative Loss from Floating Roof TanksSECOND EDITION, SEPTEMBER 2000(FORMERLY, API PUBL 2517 AND API PUBL 2519)

§ Zusammenfassung der Erkenntnisse aus API 2517 (EFRTs)und API 2519 (IFRTs)

§ Methoden zur Abschätzung der Gesamtverluste

§ basiert auf Daten aus Laboruntersuchungen, Test-Tanksund Feldmessungen


Geltungsbereich

Geltungsbereich:

§ EFRTs, IFRTs (freibelüftet) , CFRTs (freibelüftet)

§ übliche Ausrüstung

§ ein- und mehrkomponentige Kohlenwasserstoffe

§Windgeschwindigkeiten von 0-15 mph

§ Tankdurchmesser > 20 ft

§ gut gewartet, normaler Betriebszustand


Gesamtverlust

Der Gesamtverlust setzt sich zusammen aus

§ Standverlust Ls

§ Entnahmeverlust Lw

[ ]lb/yrLLL wst +=


Berechnungsgrundlagen

Folgende Informationen sind für die Abschätzung des Standverlustes mindestens notwendig:

§ Dampfdruck des Produkts oderDampfdruck nach Reid sowie mittlere Lagertemperatur

§ Produkttyp (z.B. ein- oder mehrkomponentige KW)

§ Tankdurchmesser

§ Schwimmdachtyp (EFRT, IFRT oder CFRT)

§ Festdachtyp (mit / ohne Festdachstützen)

§ Durchschnittliche Windgeschwindigkeit (nur EFRT)



Folgende Zusatzinformationen erhöhen die Genauigkeit der Abschätzung:

§ Tankwandkonstruktion (geschweißt oder genietet) (EFRTs)

§ Typ der Ringspaltdichtung(vapor-, liquid-, shoe- oder rim-mounted, primary only)

§ Typ und Anzahl der Dachausrüstungen

§ Schwimmdachkonstruktion(Ponton oder Doppeldeck, geschweißt oder genietet)

§ Molekulargewicht des Produktdampfes



Folgende Informationen sind für die Abschätzung des Entnahmeverlustes notwendig:

§ Jährlicher Durchsatz

§ Produkttyp

§ Produktdichte

§ Tankdurchmesser

§ Zustand der inneren Tankwand und der Festdachstützen(IFRTs und CFRTs)


Standverlust / Standverlustfaktoren

Standverluste sind

§ Verluste aus der Ringspaltdichtung

§ Verluste aus den Dachausrüstungen(Führungsrohr, Peilrohr, Tankdachstützendurchführungen etc.)

§ Verluste aus den Dachnähten (nur für nicht geschweißte Dächer)

§ vom Umschlag unabhängig !



Standverlust Ls

Fr = Verlustfaktor der Ringspaltabdichtung [lb-moles/yr]Ff = Verlustfaktor der Dachausrüstungen [lb-moles/yr]Fd = Verlustfaktor der Dachnähte [lb-moles/yr]P* = Dampfdruckfunktion [ ]Mv = Molekulargewicht des Produktdampfes [lb/lb-mole]Kc = Produktfaktor [ ]

( ) ( ) ( )[ ] [ ]lb/yrKM*PFFFL cvdfrs ++=



Verlustfaktor der Ringspaltdichtung Fr

Kra = windunabhängiger Verlustfaktor der Ringspaltdichtung[lb-moles/(ft · yr)]

Krb = windabhängiger Verlustfaktor der Ringspaltabdichtung[lb-moles/((mph)n · ft · yr)]

V = durchschnittliche jährliche Windgeschwindigkeit [mph]n = windabhängiger Verlustexponent der Ringspaltdichtung [ ]D = Tankdurchmesser [ft]

( ) [ ]moles/yr-lbDVKKF nrbrar ⋅⋅+=



Verlustfaktor der Dachausrüstungen Ff

Nfi = Anzahl der Armaturen des Typs i [ ]Kfi = Dacharmaturenverlustfaktor [lb-mole/yr]

mit Kfi = Kfai + Kfbi · (Kv · V)mi und Kv=0.7 (EFRTs) und V=0 (IFRTs, CFRTs)

Kfai = windunabhängiger Dacharmaturenverlustfaktor [lb-mole/yr]Kfbi = windabhängiger Dacharmaturenverlustfaktor [lb-mole/(mphmi · yr)]mi = windabhängiger Verlustexponent der Dachausrüstung [ ]Kv = Windgeschwindigkeitskorrekturfaktor [ ]V = mittlere Windgeschwindigkeit [mph]

( ) ( ) ( )[ ] [ ]moles/yr-lbKNKNKNF fkfkf2f2f1f1f +++= K



Verlustfaktor der Dachnähte Fd

Kd = Dachnahtverlustfaktor je Nahtlängeneinheit [lb-mole/(ft ·yr)]Sd = Dachnahtlängenfaktor [ft/ft2]

mit Sd = Lseam/ Adeck

und Kd = 0 (geschweißtes Dach), Kd = 0,34 (genietetes Dach),

Lseam = totale Dachnahtlänge [ft]Adeck = Dachfläche [ft2]D = Tankdurchmesser [ft]

[ ]moles/yr-lbDSKF 2ddd ⋅⋅=



Dampfdruckfunktion P*

P = tatsächlicher Dampfdruck bei mittlerer Lagertemperatur [psiabs]Pa = mittlerer Umgebungsluftdruck [psiabs]

alternativ P* aus Tabelle

( )( )[ ]{ } [ ]

/11

/P* 25.0a

a

PP

PP

−+=



Molekulargewicht des Produktdampfes Mv

kann bestimmt werden mittels:

§ Analyse des Dampfes

§ Abschätzung aus der Zusammensetzung des Produkts

einkomponentige KW ð Mv = Molekulargewicht des fl. Produkts



Produktfaktor Kc

§ berücksichtigt den Effekt verschiedener Produktgruppen auf die Verluste

§ Einkomponentige Kohlenwasserstoffe (petrochemicals) ðKc = 1.0

§ Mehrkomponentige Kohlenwasserstoffe inkl. Raffinate(z.B. Benzin, Naphta) ðKc = 1.0

§ Rohöl ðKc = 0.4


Entnahmeverlust

Entnahmeverluste sind

§ Verluste, die nur bei Tankentleerungsvorgängen auftreten durch:

§ Verdunstung an der Tankwand

§ Verdunstung an den Tankdachstützen (IFRTs und CFRTs)

§ vom Umschlag abhängig !


Entnahmeverlust / Entnahmeverlustfaktoren

Entnahmeverlust

Q = jährlicher Durchsatz [barrels/yr]Wl = mittlere Produktdichte [lb/gal]D = Tankdurchmesser [ft]C = Wandbenetzungsfaktor [barrels/1000 ft2]Nfc = Anzahl der Festdachstützen (IFRTs und CFRTs)Fc = Durchmesser der Dachstützen [ft] (IFRTs und CFRTs)

( ) [ ]lb/yrD

FN1D

WCQ0.943L cfclw

+

=


Berechnungsbeispiel

Ausgangsdaten

Tankparameter (Rohöltank)Durchmesser D = 52 mZustand der Tankinnenwand leicht angerostetWandbenetzungsfaktor C = 10,27 · 10-6 mJahresdurchsatz 800.000 m3/a

Umgebungsparameter∅ Windgeschwindigkeit v = 3,35 m/s∅ Lagertemperatur T = 20 °CLuftdruck Pa = 1013 hPa

Schwimmdachdichtungmechanische Gleitschuhdichtung (primär)mit randmontierter Sekundärdichtung ð Kr = 5,1 kmol/(m ·a)


Berechnungsbeispiel

Ausgangsdaten

Schwimmdachausrüstungen1 geschlitztes Führungsrohr ohne Abstreifer KF1 = 1315 kmol/a1 Mannloch KF2 = 0,7 kmol/a1 Flüssigkeitsstandsanzeiger KF3 = 21,6 kmol/a1 Peilrohr KF4 = 1,0 kmol/a2 Be-/Entlüftungsarmaturen KF5 = 9,4 kmol/a20 Ringpontonstützen KF6 = 1,7 kmol/a60 Membranstützen KF7 = 0,7 kmol/a

Produktparameter (Rohöl)Dichte Wl = 860 kg/m³Molekulargewicht der Produktdämpfe M = 50 kg/kmolMittlerer Dampfdruck bei Lagertemperatur p = 500 hPaProduktfaktor Kc = 0,4


Berechnungsbeispiel

( )( )[ ]{ }

( )( )[ ]{ }

17,094,249,0

10013,1/105,011

10013,1/105,0

/11

/P*

25.055

55

25.0

==

⋅⋅−+

⋅⋅=

−+=

−−

−−

a

a

PP

PP


Berechnungsbeispiel

Berechnung des Standverlustes Ls

( ) ( ) ( )(

)

akgL

D

s /5774

KM*PK60K20K2K1K1K1K1KM*PKL

KM*PFKM*PFKM*PFL

cvF7F6F5

F4F3F2F1cvrs

cvdcvfcvrs

=

⋅⋅⋅⋅⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅+⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=


Berechnungsbeispiel

Berechnung des Entnahmeverlustes Lw

Berechnung des Gesamtverlustes L t

akgL

L

DWCQ

w

w

lw

/54452

8601027,10000.8000,4

0,4L

6

=

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅=

−

akgLL ws /63185445774L t =+=+=


Zusammenfassung

MPMS Ch.19.2 EvaporativeEvaporative--lossloss fromfrom FloatingFloating--roofroof TanksTanks

§ derzeit einzige international anerkannte Rechenmethode fürSchwimmdachtanks

§ Methoden zur Abschätzung der Gesamtverluste

§ basiert auf Laboruntersuchungen, Test-Tanks und Feldmessungen

§ Entnahmeverlust bezogen auf Standverlust normalerweise relativ gering


Zusammenfassung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

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