Эволюция складов для сырой нефти и нефтепродуктов прошла большой путь от земляных ям до мягких танков. Выбор емкостей хранения опирается на локацию, назначение и объем склада. Так, для сырой нефти в местах добычи используют надземные вертикальные емкости, на АЗС в черте города – горизонтальные заглубленные РГС из металла. Железобетонные сооружения используют для мазута.

Кроме типовых, существуют специальные системы хранения нефти. К ним относят промысловые и фидерные линии углеводородов, резервуары с внутренним понтоном для нефтепродуктов с большим давлением насыщенных газов, мягкие нефтетанки для развертки полевых и стационарных складов.

Особенности резервуаров для нефти

Современные хранилища нефтепродуктов разделяют на перевалочные, распределительные и комбинированные. Они представляют собой группу резервуаров и логистическую платформу – подъездные пути, транспорт, оборудование для перекачки нефти.

Используемые виды емкостей классифицируют по разным признакам:

• по месту установки/размещения;
• по объему резервуара - характеристика важна, в том числе, для определения класса емкости по опасности;
• по конструктивному решению основных и дополнительных элементов;
• по материалу основной емкости.

Это ключевые укрупненные классификационные признаки, по которым проводят деление емкостей по типам. В каждом случае резервуары подбирают с учетом места установки, наличия промежуточного этапа перекачки, необходимости переработки нефтепродуктов, их состава, класса опасности объекта, на котором они используются и так далее.

Типы резервуаров по объему и расположению

По способу размещения емкостей выделяют следующие разновидности резервуаров для хранения нефтепродуктов:

• надземные – вертикальные или горизонтальные, а также нефтетанки, полностью находящиеся на поверхности земли;
• с полуподземным размещением - с заглублением от одной трети до всего объема емкости целиком, при этом ее горловина расположена выше нулевой отметки;
• подземные - одно- или двустенные горизонтальные емкости для нефтепродуков с усиленными ребрами жесткости, которые могут заглубляться в грунт на расстояние свыше метра (от верхней точки резервуара до нулевой отметки);
• подводные - используются для хранения нефти в местах морской добычи, локализованы под водой, в большинстве используют технологию хранения на водяной подушке.

Отдельно рассматриваются «природные» каркасы - выемки и естественные пустоты в горной породе, льдогрунтовые хранилища, шахты и так далее. Их можно вынести в независимую категорию и не включать в базовую классификацию.

Второй вид деления емкостей - по полезному объему:

К небольшим резервуарам относят цистерны до 50 куб.м. Их допустимо изготавливать непосредственно на нефтеперерабатывающих комплексах, дополняя нужными комплектующими при последующем монтаже.

К крупным относят емкости до 100 000 куб.м., которые производят на специализированных предприятиях и транспортируют к местам сборки комплектами.

Объем и размещение цистерн также учитывают при их классификации по классам:

• В первый включают резервуары, размер которых достигает 10 000 куб.м. В категорию входят и емкости до 5000 куб. м, при условии, что они находятся в черте города или на берегу крупной реки, водоема.
• Ко второму классу относят цистерны для нефтепродуктов размером 5000-10 000 куб. м.
• К третьему - до 5000 куб.м.

Классификация по конструктивным особенностям

В резервуарах из металла есть ключевые конструктивные элементы - корпус, в котором хранятся нефтепродукты, крышка, основание. К ним добавляют ограждения, лестницы вспомогательные конструкции. Стабилизация для защиты от избыточного давления выполнена ребрами жесткости.

Дополнительное оборудование включает:

• дыхательные клапаны - для стабилизации перепадов давления при заполнении и опорожнении цистерн, из-за суточных температурных перепадов и так далее;
• элементы безопасности - люки для доступа, измерители уровня содержимого, температурные датчики, защита от молний;
• обогреватели - если в емкости хранится содержимое повышенной вязкости;

Крыши по типу делят на плавающие и стационарные, в том числе – с понтоном выбор определяют условия хранения содержимого, его тип, условия климатической зоны, расположение емкостей. Учитывается и объем резервуара: при размере до 5000 куб. м его, как правило, оснащают коническими конструкциями на опорах, с 5000 до 30 000 куб.м. - сферическими, стационарными, с опорой на корпус. Плавающие крышки используют для нефтепродуктов с повышенным давлением паров. Понтоны с герметизированными затворами предотвращают потери содержимого из-за испарения.

Корпуса резервуаров для хранения нефти могут быть:

• цилиндрическими - вид с малой металлоемкостью, практически без ограничений по вместительности, простой в изготовлении, монтаже и обслуживании;
• сферическими - конструкции из сваренных/сфальцованных листов до 30 мм, из-за специфичной округлой формы их устанавливают на кольца (как правило, из железобетона);
• каплевидные - бескаркасные емкости для нефтепродуктов, которые производят из мягких материалов и собирают из элементов-«лепестков».

Классификация по материалу корпуса

Ключевая характеристика цистерн для нефтепродуктов - материал. Он определяет конструктивный принцип изготовления корпуса - каркасный или бескаркасный. К первому виду относят:

• железобетонные емкости - надежные, устойчивые к разрушениям, но сложные в транспортировке и очень тяжелые, они подходят для мазута, битума и подобных смесей;
• металлические цистерны из сплавов, мало восприимчивых к воздействию нефтяных соединений;
• емкости из неметаллических материалов - пластика, стеклопластика.

Снаружи резервуары для хранения нефти покрывают диэлектриками, предохраняющими корпус от кислотно-щелочных разрушений при контакте с грунтами и водами в них. Конструкционные материалы должны быть коррозионно- и химически устойчивы, непроницаемы, пластичны и не подвержены деформации. Требованиям отвечает листовая сталь - углеродистая и низколегированная. Чтобы хранить составы с большой долей бензиновых фракций, выбирают железобетонные емкости, укрепленные устойчивым покрытием.

К бескаркасным вариантам относятся емкости из резинотканного полотна и прогрессивных полимеров. Они гибкие, мало весят, просто и быстро устанавливаются и не нуждаются в обустройстве фундамента. Это оптимальный способ организации временных некапитальных хранилищ и перспективная разновидность нефтеемкостей.

Мягкие резервуары из полимеров - прогрессивный способ хранения нефти

Наиболее прогрессивны бескаркасные мягкие резервуары, изготовленные из полимерных материалов. Они демонстрируют улучшенные показатели химической и коррозионной устойчивости, компактно хранятся пустыми (их складывают) и оперативно разворачиваются. Ключевой критерий их выбора - инертность к нефти, ее продуктам.

Используемые ранее смеси ПВХ не подвержены воздействию воды, но по отношению к непосредственному содержимому их стойкость ограничена. Полиуретан, который также применялся для изготовления емкостей, не инертен к воде.

Проблему решает использование передовых запатентованных материалов - таких, как "EnviroPro", разработанных для компании «Нефтетанк». Полимер, который эксклюзивно для заказчика производит крупнейший европейский концерн "LOW&BONAR", полностью инертен к воздействию воды и невосприимчив к нефтепродуктам. Емкости 1-500 куб. м производятся в специальных условиях и позволяют решить вопрос хранения нефте- и агропродуктов.

Преимущества нефтетанков:

• развертка склада в срок 5-7 суток;
• отсутствие выброса паров в атмосферу;
• не подвержены коррозии, нет риска подтекания;
• оснащены бермами с нефтеловушками для защиты от попадания загрязненной ливневой воды в грунт;
• не требуется рекультивация земли после демонтажа склада нефтепродуктов;
• простое согласование с надзорными органами при размещении складов в охраняемых зонах, т.к. капитальное строительство не требуется.

Комплект поставки включает топливно-насосное оборудование с системами точного учета. Обвязка емкостей в пределах склада выполнена гибкими рукавами, инертными к перекачиваемой среде и разницам температур. Внутри емкостей не образуется конденсат, что предотвращает появление подтоварной воды в продукте. Нефтетанки защищены от испарения, порчи, утечек продукта и являются перспективным оборудованием для полевого и временного хранения нефти, ее продуктов и ГСМ.

Нефть и светлые нефтепродукты на НПЗ хранятся в металлических емкостях и резервуарах, а темные нефтепродукты -- в металлических и железобетонных резервуарах. В отдельных случаях при наличии благоприятных геологических структур хранение сырья и продуктов может и должно осуществляться в горных выработках, вымытых куполах каменной соли, уплотнениях пластических пород взрывом, шахтных и ледогрунтовых выемках. По расположению и планировке резервуары (хранилища) могут быть:

наземными, когда днище резервуара или пол хранилища находятся на одном уровне или выше наинизшей планировочной отметки прилегающей территории, а также когда резервуар заглублен менее чем на половину высоты;

полуподземными, когда резервуар или хранилище заглублены не менее чем на половину их высоты, при этом наивысший уровень жидкости в резервуаре или разлившейся жидкости находится выше наинизшей планировочной отметки прилегающей территории не более чем на"2 м;

подземными, когда наивысший уровень нефтепродукта в резервуаре находится не менее чем на 0,2 м ниже наинизшей планировочной отметки прилегающей территории.

По конструкции различают:

1) стальные емкости объемом до 100 м 3 и резервуары объемом более 100 м 3 -- вертикальные и горизонтальные цилиндрические, с коническими днищами, с плоскими и сферическими крышами, с плавающими крышами и понтонами, каплевидные и шаровые;

2) железобетонные резервуары -- вертикальные и горизонтальные цилиндрические, прямоугольные и траншейные.

Металлические резервуары можно подразделить по методу их изготовления и сборки. Обычно применяют метод полистовой сборки и метод рулонирования. Метод рулонирования заключается в том, что заводы металлических конструкций на специальных стендах изготавливают не отдельные листы, а цельные корпус и днище в виде полотнищ, которые сворачиваются в рулоны и транспортируются на площадку строительства, где разворачиваются н свариваются. Очевидно, что такой метод монтажа имеет ряд преимуществ "по сравнению с методом полистовой сборки, но требует специального оборудования для монтажа.

Резервуары различаются также по расчетному давлению. Предназначенные для хранения темных нефтепродуктов резервуары рассчитаны на давление 200 Па (20 мм вод. ст.). Хранение светлых нефтепродуктов должно осуществляться в резервуарах с давлением до 2 кПа (200 мм вод. ст), сжиженных газов и индивидуальных углеводородов (пропан, бутан)--в шаровых или цилиндрических резервуарах с повышенным давлением (0,2 МПа и более).

Резервуары могут быть предназначены для промежуточного и товарного хранения сырья и продуктов, отстаивания воды и осаждения механических примесей, смешения нефтепродуктов, хранения реагентов.

Все резервуары рассчитаны на хранение продуктов плотностью не более 900 кг/м 3 . Продукты плотностью более 900 кг/м 3 хранятся в специальных резервуарах.

В СССР изготовление емкостей и резервуаров осуществляется по типовым проектам. Ведущей организацией по разработке проектов вертикальных цилиндрических стальных резервуаров является ЦНИИПроектстальконструкция.

Железобетонные резервуары, несмотря на кажущиеся преимущества (меньший удельный расход стали, более низкие потери легких фракций от малых дыханий), имеют существенные недостатки. Их применение связано с сооружением подземных насосных, прокладкой трубопроводов в каналах или сооружением колодцев в местах установки арматуры. В заглубленных сооружениях создаются благоприятные условия для скопления газов, что приводит к повышенной пожарной опасности. Пористость бетона, неравномерная осадка панелей, колебания температуры продуктов приводят к образованию трещин и утечкам. Поэтому на всех вновь сооружаемых заводах хранение сырья и получаемых продуктов предусматривается, как правило, в наземных металлических резервуарах.

Хранение легких фракций бензина (н. к. -- 62°С), сжиженных углеводородных газов, индивидуальных углеводородов (пропана и бутана) осуществляется в емкостях под повышенным давлением. Изготавливаются эти емкости по нормали ВНИИНефтемаша ОН 26-02-151--69 и отдельным проектам ЦНИИПроектсталькоиструкции.

Типовые стальные вертикальные резервуары объемом 100--30000 м 3 со щитовой кровлей (в том числе и резервуары с понтоном)

Резервуарное оборудование

Для безопасной и удобной эксплуатации резервуары оснащаются дополнительным оборудованием, выбор которого зависит от типа хранимого продукта и условий хранения. Резервуарное оборудование применяется для заполнения и опорожнения резервуаров, замера уровня нефтепродукта, проветривания, зачистки, отбора проб, сброса подтоварной воды, поддержания определенного давления в резервуарах, пенотушения.

В зависимости от свойств хранимых жидкостей резервуарное оборудование подразделяется на две группы:

для резервуаров, в которых хранятся светлые нефтепродукты и которые рассчитаны на давление 2 кПа (200 мм вод. ст.);

для резервуаров, в которых хранятся темные нефтепродукты и которые рассчитаны на давление 200 Па (20 мм вод. ст.).

Приемо-раздаточные устройства включают в свои состав приемо-раздаточные патрубки (ПРП), хлопушки или шарнирные подъемные трубы.

Снаружи резервуара к ПРП присоединяются приемные или раздаточные трубопроводы. Внутри резервуара на |ПРП устанавливается хлопушка или шарнирная подъемная труба. Последняя используется в том случае, когда продукт поступает с большим количеством механических примесей или наблюдается некоторое расслоение продукта и возникает необходимость откачивания жидкости с определенного уровня. Как правило, резервуары снабжаются двумя патрубками: приемным, по которому продукт поступает в резервуар, и раздаточным, по которому продукт откачивается из резервуара. Патрубки располагаются в нижнем поясе резервуара.

Хлопушка предотвращает утечку нефтепродуктов из резервуара в случае неисправностей в приемо-раздаточном трубопроводе или задвижках. Обычно хлопушка оборудуется механизмом управления, позволяющим поднимать ее за счет приложения принудительной силы. На нагнетательной трубе можно устанавливать хлопушку без управления, так как струя нефтепродукта силой давления поднимает крышку хлопушки и постороннего воздействия не требуется.

На раздаточном трубопроводе предусматривается управление хлопушкой, которое состоит из барабана, троса и штурвала (вместо штурвала для ПРП-400, 500 и 600 применяется электропривод и перепускное устройство).

Перепускное устройство предназначено для облегчения открытия хлопушки. Оно уравнивает давление нефтепродукта - над и под хлопушкой за счет его перепуска из резервуара в приемо-раздаточный патрубок.

Световой люк служит для проветривания резервуара перед зачисткой или ремонтом, подъема хлопушки или шарнирной трубы при обрыве рабочего тросика. Располагается люк на крыше резервуара, над приемо-раздаточными патрубками. При щитовой кровле используется люк ЛЩ-200 (ГОСТ 3590--68) диаметром 500 мм и массой 41 кг, при сферической кровле -- ЛС-380 диаметром 500 мм и массой 50,5 кг.

Люки-лазы предназначены для проникновения обслуживающего персонала внутрь резервуара при его ремонте и зачистке, освещения и проветривания резервуара. Люк-лаз первого (нижнего) пояса резервуара устанавливается диаметрально противоположно световому люку. Диаметры люков-лазов первого и второго пояса -- 500 мм (чертеж 7-02-321). Масса люка-лаза первого пояса -- 1,02 кг, люка-лаза второго пояса -- 114 кг.

Замерный люк предназначен для замера уровня продукта в резервуаре и отбора проб при неисправности дистанционного указателя уровня (УДУ) и сниженного пробоотборника (ПСР). Замерный люк устанавливается на специальном патрубке, приваренном к крыше резервуара, невдалеке от стенки резервуара. Люк Л3-1.00 имеет диаметр 100 мм и массу 4,5 кг, люк ЛЗ-150 --диаметр 150 мм и массу 6,5 кг (ГОСТ 16133--70).

Дистанционный указатель уровня служит для дистанционного замера уровня продукта в резервуаре. В зависимости от уровня продукта в резервуаре осуществляется перемещение поплавка, который соединен с перфорированной лентой. Лента находится в зацеплении с мерным шкивом. Перемещение шкива передается на счетчик, показания которого соответствуют уровню продукта в резервуаре. Разработаны различные модификации УДУ: для вертикальных наземных резервуаров-- УДУ-5М, для резервуаров с плавающей крышей -- УДУ-5Б, для заглубленных резервуаров -- УДУ-5А, для резервуаров повышенного давления -- УДУ-5Д.

Пробоотборник позволяет отобрать пробу, соответствующую среднему составу нефтепродукта в резервуаре (забор осуществляется из разных по высоте зон).

Пробоотборник ПСР-4 состоит из двух клапанных секций, концевой трубы с одним клапаном, соединенных между собой фланцами, воздушной трубы, верхнего люка и панели управления отбором и сливом пробы. Отбор пробы проводится следующим образом. Ручным насосом создается избыточное давление в воздушной трубе, открываются нормально закрытые клапаны, и продукт поступает в пробоотборную колонку. После заполнения колонки давление в системе при помощи спускного клапана снижается до нуля, что приводит к закрытию клапанов отбора проб. Нажатием специальной рукоятки осуществляется отбор пробы в специальную пробоотборную.

Масса пробоотборников (ТУ 25-02-494--71): ПСР-4 -- 62 кг ПСР-7 (для резервуаров с понтонами) -- 70 кг.

Вентиляционный патрубок служит для сообщения газового пространства резервуара, наполненного темными нефтепродуктами и маслами, с атмосферой. Устанавливается такой патрубок в верхней точке крыши резервуара. Поперечное сечение патрубка затягивается медной сеткой, препятствующей попаданию искр внутрь резервуара. Сверху патрубок закрыт съемным колпаком. При снятом колпаке проводится осмотр и чистка сетки.

Выбор вентиляционного патрубка зависит от максимальной производительности насосов, осуществляющих подачу и откачивание продуктов в резервуар. Диапазон производительности и тип принимаемого вентиляционного патрубка приводятся в типовом проекте резервуара.

На резервуарах устанавливаются стандартные вентиляционные патрубки (ГОСТ 3689--70), характеристики которых приведены ниже:

	Диаметр, мм	Масса, кг

Огневой предохранитель предназначен для предотвращения проникновения пламени в пространство резервуара. Устанавливается он совместно с дыхательным и предохранительным клапанами.

Внутри корпуса стандартного огневого предохранителя размещаются кассеты, которые состоят из свитых в спираль гофрированных и плоских лент алюминиевой фольги, образующих несколько параллельных каналов.

Принцип действия огневого предохранителя заключается в том, что пламя, попадая в него, проходит через множество каналов и в результате этого делится на мелкие потоки; поверхность соприкосновения пламени с предохранителем увеличивается, возрастает отдача теплоты стенкам каналов, и пламя затухает. Заградители пламени обладают малым гидравлическим сопротивлением и достаточно устойчивы против обледенения. Характеристики огневых предохранителей приведены ниже:

	Диаметр, мм	Масса, кг

Дыхательные клапаны предназначены для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения и защиты резервуара от разрушения при повышенном Давлении или вакууме. Они монтируются на крыше резервуара у замерной площадки при хранении в нем* легковоспламеняющихся нефтепродуктов.

Гарантированная защита резервуара достигается за счет установки дублирующего предохранительного клапана, который начинает работать, после возрастания давления в резервуаре или образования вакуума выше допустимого на 5--10%,

Клапан фланцем крепится к огневому предохранителю, установленному на штуцере резервуара. Корпус клапана--сварной алюминиевый. Внутри клапана на одной оси располагаются съемные тарелка вакуума и тарелка давления, которые опираются на алюминиевые седла. Откидная крышка помещается над клапанами, что позволяет производить их осмотр, чистку и проверку. Вертикальное движение тарелок обеспечивается направляющей и направляющими стержнями (по четыре на каждый клапан). Сообщение клапана с атмосферой осуществляется через сетку.

На нефтяных месторождениях для перекачки нефти и нефтяных эмульсий применяются в основном центробежные и поршневые насосы и реже шестеренные, ротационные или винтовые.

Центробежные насосы. Для перекачки нефти: наибольшее распространение получили центробежные насосы, которые имеют следующие преимущества по сравнению с поршневыми: малые габариты; относительно небольшую стоимость; отсутствие клапанов и деталей с возвратно-постунательным движением; возможность прямого присоединения к быстроходным двигателям; плавное изменение подачи насоса с изменением гидравлического сопротивления трубы; возможность пуска насоса при закрытой задвижке на нагнетательной линии без угрозы порыва задвижки или трубопровода; возможность перекачки нефтей, содержащих механические примеси; простота автоматизации насосных станций оборудованных центробежными насосами.

К недостаткам центробежных насосов необходимо отнести низкий к. п. д. при перекачке высоковязких нефтей или нефтяных эмульсий; сравнительно ограниченные напоры, создаваемые одним колесом (в пределах 40--50 м вод. ст.).

В центробежных насосах движение жидкости происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости лопатками рабочего колеса. Рабочее колесо 1 с лопатками 2, насаженное на вал 3, вращается внутри корпуса 4. Жидкость, поступающая к центру колеса по всасывающему патрубку 5, вращается вместе с колесом, отбрасывается центробежной силой к периферии и выходит через, нагнетательный патрубок 6. Преобразование сообщенной жидкости, кинетической энергии в потенциальную, т. е. повышение давления жидкости или напора насоса, происходит в постепенно расширяющейся части корпуса насоса, спирально охватывающей рабочее колесо. Обычно переход из рабочего колеса в спиральную полость осуществляется через расширяющийся кольцевой канал, иногда снабженный неподвижными лопатками, который называется диффузором.

Центробежные насосы делятся на две основные группы: одноколесные (одноступенчатые) и многоколесные (многоступенчатые).В многоступенчатых насосах каждая предыдущая ступень работает на прием последующей и за счет этого увеличивается общий напор насоса.

Основными технологическими характеристиками центробежного насоса являются: развиваемый напор; производительность (подача); мощность на валу насоса и его к. п.. д.; число оборотов и допустимая высота всасывания.

Полный напор насоса определяется в метрах столба перекачиваемой жидкости и подсчитывается по следующей формуле:

Н = Н ст +Н п

Н ст - статический напор, определяемый как разность отметок от уровня жидкости в приемной ёмкости до наивысшей точки в заполняемой емкости;

Н п - сумма, потерь напора на трение и на местные сопротивления в нагнетательном и всасывающем трубопроводах.

Производительностью насоса Q называется количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Производительность измеряется в литрах в секунду (л/с) или в кубических метрах в час (м 3 /ч).

Для обеспечения нормальной перекачки нефти по трубопроводу насос должен подбираться таким образом, чтобы его паспортные величины Q и H несколько превышали расчетные значения этих параметров.

Мощность на валу насоса N (т. е. мощность, передаваемая двигателем насосу при непосредственном соединении), подсчитывается по формуле (в кВт)

где Q -- производительность насоса, м 3 /ч;

р -- плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 ;

H- напор насоса в метрах столба подаваемой жидкости;

n -- к. п. д. насоса (обычно n = 0,6--0,9).

В нефтяной промышленности применяются в основном следующие виды центробежных насосов: одноступенчатые консольные, одноступенчатые с колесом двухстороннего входа, многоступенчатые секционные типа МС и насосы многоступенчатые нефтяные типа НД. Если при подборе насосов одного недостаточно для обеспечения необходимой производительности или создания потребного напора, применяют параллельное или последовательное соединение насосов. Параллельная работа нескольких центробежных насосов, откачивающих нефть в один трубопровод, практикуется очень часто. Обвязка насоса трубопроводами выполняется фланцевых соединениях, позволяющих быстро разбирать ее в случае необходимости. Перед всасывающим и нагнетательный патрубками устанавливаются задвижки. На нагнетательном трубопроводе монтируется обратный клапан. Если прием жидкости находится ниже оси насоса, то для удержания жидкости во всасывающем трубопроводе после остановки насоса на конце трубопровода также необходимо установить обратный клапан. Кроме того, на всасывающем трубопроводе имеется фильтр из сетки, не допускающий попадания в полость насоса комков парафина и посторонних предметов.

На нагнетательной линии также может быть установлен обратный клапан, который обеспечивает автоматическую работу насоса. При отсутствии обратного клапана, пуск центробежного насоса и его остановка могут проводиться только вручную при постоянном наблюдении оператора за процессом откачки, так как, например, при аварийном отключении электродвигателя жидкость из напорного коллектора будет свободно перетекать через насос обратно в емкость, откуда проводилась откачка.

Резервуарами называются стационарные или передвиж­ные сосуды разнообразной формы и размеров, построенные из различных материалов. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к наиболее ответственным соору­жениям на нефтебазах и станциях магистральных нефтепро­водов и нефтепродуктопроводов. В них хранятся большие количества ценных жидкостей, сохранность которых зависит от типа резервуаров и их технического состояния.

Условия хранения нефти и нефтепродуктов существенно отличаются друг от друга: по номенклатуре подразделяются на резервуары для хранения нефти, светлых и темных неф­тепродуктов. По материалу, из которого сооружаются ре­зервуары, они подразделяются на две основные группы - на металлические и неметаллические. Металлические резер­вуары сооружают преимущественно из стали и иногда из алюминия или в сочетании этих материалов. К неметалли­ческим резервуарам относятся в основном железобетонные и пластмассовые из различных синтетических материалов. Кроме того, резервуары каждой группы различают по фор­ме: они бывают вертикальными цилиндрическими, горизон­тальными цилиндрическими, прямоугольными, каплевидны­ми и других форм.

По схеме установки резервуары делятся на следующие типы :

1) наземные, у которых днище находится на уровне или выше минимальной планировочной отметки прилегающей пло­щадки;

2) подземные, когда максимальный уровень жидкости в резервуаре находится ниже минимальной планировочной от­метки прилегающей площадки (в пределах 3 м) не менее чем на 0,2 м. К подземным резервуарам приравниваются также резервуары, имеющие обсыпку высотой не менее чем на 0,2 м выше допускаемого предельного уровня жидкости в резервуаре и шириной не менее 3 м, считая от стенки резер­вуара до бровки обсыпки.

Резервуары сооружают различных объемов - от 5 до 120 000 м 3 . Область применения резервуаров устанавливается в зависимости от физических свойств хранимой нефти или нефтепродуктов и от условий их взаимодействия с материа­лом, из которого сооружают хранилище. Для хранения свет­лых нефтепродуктов применяют преимущественно стальные резервуары, а также железобетонные с бензоустойчивым внут­ренним покрытием - листовой стальной облицовкой или не­металлической изоляцией, стойкой к воздействию нефтепро­дуктов. Для нефти и темных нефтепродуктов рекомендуется применять в основном железобетонные резервуары. Смазоч­ные масла, как правило, хранятся в стальных резервуарах. В подземных хранилищах, сооружаемых в горных выработках, также хранят нефть и нефтепродукты. По условиям пожарной безопасности подземные резервуары являются более надеж­ными, так как в случае аварии практически исключается рас­текание нефтепродуктов по окружающей территории, что су­щественно для наземных резервуаров.

При проектировании резервуарных парков, т. е. группы однотипных резервуаров, объединенных трубопроводными ком­муникациями, как правило, применяют типовые проекты. Причем для хранения легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров 28 °С и ниже рекомендуются вертикальные резервуары с плавающими крышами (объемом до 120 000 м 3) или с понтонами (объемом до 50 000 м 3); используют также горизонтальные цилиндрические резервуа­ры, конструкция и оборудование которых сокращают или не допускают потерь нефти и нефтепродукта от испарения. Максимальный объем подземного резервуара не ограничивается, однако его площадь не должна превышать 7000 м 2 .

Расстояния между стенками наземных вертикальных и го­ризонтальных резервуаров, располагаемых в одной группе, принимают следующими:

1) для резервуаров с плавающими крышами - 0,5 диамет­ра, но не более 30 м;

2) для резервуаров со стационарными крышами и понто­нами - 0,65 диаметра, но не более 30 м;

3) для резервуаров со стационарными крышами, но без понтонов - 0,75 диаметра, но не более 30 м при хранении легковоспламеняющихся жидкостей и 0,5 диаметра, но не более 20 м при хранении горючих жидкостей.

Расстояние между стенками подземных резервуаров одной группы принимается не менее 1 м. Расстояние между стенка­ми ближайших наземных резервуаров, расположенных в со­седних группах, принимают 40 м, а между стенками подзем­ных резервуаров -15 м.

Объем группы наземных резервуаров в одном обвалова­нии не должен превышать 20 000 м 3 ; объем группы подзем­ных резервуаров не ограничивается пои условии, что пло­щадь зеркала группы резервуаров не превышает 14 000 м 2 .

Каждая группа наземных резервуаров ограждается земля­ным валом или стенкой, высота которых принимается на 0,2 м выше расчетного уровня разлившейся нефти, но не менее 1 м при ширине земляного вала по верху 0,5 м. Объем, образуе­мый между откосами обвалования или ограждающими стенка­ми, принимается равным для отдельно стоящих резервуаров полному объему резервуара, а для группы резервуаров - объему большего резервуара. Оптимальные, наиболее эконо­мичные типы резервуаров выбирают с учетом комплекса тех­нологических и конструктивных решений, создающих возмож­ность уменьшения расхода стали в резервуарах, снижения трудоемкости и стоимости их изготовления, а также сокраще­ния потерь нефтепродуктов от испарения и повышение общей надежности и экономичности хранилищ.

СТАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ

Современные стальные резервуары в зависимости от фор­мы и технологического назначения подразделяются на следу­ющие типы :

1) вертикальные цилиндрические;

2) каплевидные;

3) горизонтальные (цистерны).

В свою очередь вертикальные цилиндрические резервуары подразделяются на резервуары: 1) низкого давления (так назы­ваемые «атмосферные»); 2) с понтонами; 3) с плавающими крышами. Резервуары «атмосферного» типа характеризуются тем, что внутреннее давление в газовом пространстве их близ­ко к атмосферному и составляет 2 кПа. К ним относятся резервуары с коническим и сферическим щитовым покрыти­ем. Резервуары «атмосферного» типа применяются в основ­ном для хранения нефтепродуктов с низкой упругостью паров, т. е. мало испаряющихся (например, керосина, дизельного топ­лива). Однако в тех случаях, когда в этих резервуарах хранят легкоиспаряющиеся нефтепродукты, например бензин с высо­кой упругостью паров, то их оборудуют специальными устрой­ствами (газовой обвязкой, отражательной изоляцией и т. д.).

Наиболее эффективно хранить легкоиспаряющиеся нефте­продукты в резервуарах специальных конструкций, т. е. с плавающими крышами и понтонами, или в резервуарах высо­кого давления, т. е. в каплевидных с давлением до 70 кПа.

Горизонтальные резервуары (цистерны) используют для хранения большинства видов нефтепродуктов и применяют преимущественно в качестве расходных хранилищ промыш­ленных предприятий и в сельском хозяйстве.

Типовые стальные резервуары в России сооружают свар­ными с применением индустриальных методов монтажа и ис­пользованием готовых рулонных заготовок и элементов завод­ского изготовления. Рулонные заготовки изготовляют из плос­ких стальных полотнищ, свариваемых автоматической сваркой и сворачиваемых для транспортировки в габаритные рулоны, которые затем при монтаже разворачивают до проектной кри­визны. Высокая эффективность этого индустриального рулон­ного метода по сравнению с прежней практикой полистовой сборки конструкций на месте монтажа создала условия для его широкого применения в резервуаростроении.

Основные размеры резервуаров - диаметр и высота - для данного объема резервуара могут быть различными. Од­нако существуют такие размеры этих параметров, при кото­рых расходы по металлу будут наиболее рациональными. Кроме расхода металла на экономичность резервуара влияют еще и другие факторы. Например, повышенная площадь зеркала жидкости сопряжена с повышением объема испарения легкоиспаряющихся жидкостей и применением более мощных средств пожаротушения, а также с увеличением площади застройки и т. д. Наряду с этим при меньшей площади резер­вуара, а следовательно, и большей его высоте усложняются монтажные работы. Все эти факторы учитываются специаль­ными расчетами при определении оптимальных размеров ти­повых резервуаров.

Вертикальные цилиндрические резервуары изготавливают следующих видов.

1. Резервуары низкого давления со щитовым коническим или сферическим покрытием отличаются тем, что покрытие монтируется из готовых щитов, выполненных из листовой стали толщиной 2,5 мм. Пояса корпуса резервуара имеют толщину 4-10 м (снизу вверх). Резервуары с коническим покрытием (рис. 6.2) сооружают объемом 100 - 5000 м 3 , при­чем в центре резервуаров (за исключением резервуаров объе­мом 100 и 200 м 3) устанавливают центральную стойку, на которую опираются щиты покрытия. Резервуары со сферичес­ким покрытием (рис. 6.3) сооружают объемом 10 000, 15 000 и 20 000 м 3 . Щиты покрытия по контуру опираются на кольцо жесткости, установленное на корпусе резервуара. Толщина листов стенки резервуара (считая снизу вверх) 6-14 мм. Толщина листов покрытия - 3 мм. При хранении в назем­ных стальных резервуарах вязких подогреваемых нефтей и нефтепродуктов наблюдаются значительные потери тепла в окружающую среду, особенно в холодное время года. Для уменьшения расхода тепла на подогрев нефти и нефтепро­дуктов и, следовательно, для снижения затрат на подогрева­тельные устройства осуществляют теплоизоляцию наружных поверхностей резервуаров .

На рис. 6.4 показано оборудование резервуара для нефти (светлых нефтепродуктов), оснащенного сливно-наливными, а также дыхательными и замерными устройствами. На резер­вуаре устанавливают следующее оборудование.

Клапан дыхательный. Предназначен для регулирования дав­ления паров нефтепродуктов в резервуаре в процессе закач­ки или выкачки нефтепродуктов, а также при колебании температуры. Изменение давления паров нефтепродуктов в резервуаре в процессе закачки или выкачки нефтепродукта называется большим «дыханием», а при колебании температуры - малым «дыханием» резервуара.

Клапан предохранительный. Применяют обычно с гидрав­лическим затвором, служит для регулирования паров нефте­продуктов в резервуаре при неисправности дыхательного кла­пана или если сечение дыхательного клапана окажется недо­статочным для быстрого пропуска газов или воздуха.

Прибор для замера уровня. Применяют уровнемеры типа УДУ, принцип действия которых основан на передаче величины вертикального перемещения поплавка с применением стальной ленты.

Пробоотборник. Предназначен для полуавтоматического от­бора проб по всей высоте резервуара через специальные клапаны.

Люк-лаз. Предназначен для внутреннего ремонта, осмотра и очистки резервуара.

Кран сифонный. Предназначен для выпуска подтоварной воды из резервуара.

Люк световой. Установлен на крыше резервуара для про­ветривания и освещения.

Рис. 6.3. Резервуар объемом 20 000 м 3 со сферическим покрытием

Пеногенератор. Предназначен для подачи пены при туше­нии пожара в резервуаре. Пеногенератор устанавливают стаци­онарно на стальных вертикальных резервуарах (с понтоном или без) объемом 5000 м 3 и более для хранения нефти и нефтепро­дуктов. При помощи этих установок воздушно-механическая пена подается в резервуары со стационарной крышей (с понто­ном или без него) из расчета покрытия пеной всей площади зеркала продукта, а в резервуары с плавающей крышей - из расчета кольцевого пространства между стенкой резервуара и металлической диафрагмой плавающей крыши.

Механизм управления хлопушкой с перепуском. Обеспечи­вает открывание и закрывание хлопушки. Кроме того, он удерживает ее в открытом положении. Управление хлопуш­кой ручное или автоматическое.

Хлопушка с перепуском. Предназначена для предотвраще­ния потерь нефтепродуктов в случае разрыва трубопровода или выхода из строя резервуарной задвижки.

2. Резервуары с плавающим понтоном. Предназначены для резервуаров со щитовым покрытием с целью снижения потерь хранящихся в них легкоиспаряющихся нефтей и неф­тепродуктов. Понтон, плавающий на поверхности жидкости, уменьшает площадь испарения по сравнению с обычным резервуаром, благодаря чему резко снижаются потери от испарения (в 4-45 раз). Понтон представляет собой диск с поплавками, обеспечивающими его плавучесть. Между пон­тоном и стенкой резервуара предусмотрен зазор шириной 100 - 300 мм во избежание заклинивания понтона вслед­ствие неровностей стенки. Зазор перекрывается уплотняю­щими герметизирующими затворами. Известны несколько конструкций затворов, однако наибольшее применение по­лучил затвор из прорезиненной ткани, профили которой имеют форму петли с внутренним заполнением затвора (петли) упругим материалом. Герметизирующий затвор является неотъемлемой частью понтона. Без затвора работа понтона мало эффективна.

Плавающие понтоны по применяемым материалам различа­ют двух типов: металлические и из синтетических пенопласто­вых или пленочных материалов. На рис. 6.5 показана схема металлического понтона в виде диска 3 с открытыми коробами 1 и 4. К периферийному кольцу жесткости, который одновре­менно служит и бортом понтона, прикрепляется герметизиру­ющий затвор 5. Понтон оснащен опорами 2, на которые он опирается в нижнем положении. В связи с тем, что понтоны сооружают в резервуарах со стационарном покрытием, кото­рое предотвращает попадание атмосферных осадков на повер­хность понтонов, это позволяет применять облегченные конст­рукции из синтетических, пленочных материалов.

3. Резервуары с плавающей крышей. Эти резервуары не имеют стационарного покрытия, а роль крыши у них выпол­няет диск из стальных листов, плавающий на поверхности жидкости (рис. 6.6). Для создания плавучести по контуру диска располагается кольцевой понтон, разделенный радиаль­ными переборками на герметичные отсеки (коробки). Зазор между крышей и стенкой для большей герметичности выпол­няют из прорезиненных лент (мембран), прижимаемых к стенке рычажными устройствами.

Для осмотра и очистки плавающей крыши предусмотрена специальная катучая лестница, которая одним концом опи­рается на верхнюю площадку резервуара, а вторым - двигается горизонтально (при вертикальном перемещении кры­ши) по рельсам, уложенным на плавающей крыше. Предель­ное нижнее ее положение на высоте 1,8 м от днища резер­вуара фиксируется кронштейнами и стойками. Дождевая вода, попадающая на крышу, стекает к центру последней и через специальный приямок и отводящую шарнирную трубу выводится через слой хранимого продукта в канализацион­ную сеть парка. Плавающая крыша оборудована воздушным клапаном, предназначенным для выпуска воздуха во время закачки нефти в резервуар при нижнем положении крыши до ее всплытия и для проникновения воздуха под плаваю­щую крышу в нижнем ее положении во время опорожнения резервуара.

На рис. 6.6 показано оборудование резервуара объемом до 50 000 м 3 с плавающей крышей, предназначенного для хранения нефти и снабженного устройством для предотвра­щения выпадения осадков и получения однородных смесей. С этой целью в резервуаре установлены размывающие го­ловки на системе трубопроводов, создающих веерную струю нефти, смывающую с днища резервуара осадок, который смешивается с остальным объемом нефти в резервуаре. В резервуаре также размещены электроприводные винтовые мешалки, предназначенные для предотвращения выпадения осадков в «мертвых зонах» (площадях, находящихся за ра­диусом действия размывающих головок) и получения одно­родной смеси нефти.

Резервуары с плавающей крышей рекомендуются преиму­щественно для строительства в районах с малой снеговой нагрузкой, так как скопление снега на крышах усложняет их эксплуатацию, связанную с необходимостью удаления снега (при слое выше 100 мм). Резервуары с плавающей крышей сооружают объемом 100 - 50 000 м 3 . Известны конструкции отдельных резервуаров, объем которых достигает 160 000 м 3 при диаметре резервуара 114 м и высоте 17,1 м. Плавающая крыша уменьшает площадь испарения по сравнению с пло­щадью испарения обычного резервуара, благодаря чему рез­ко снижаются потери нефтепродукта.

4. Каплевидные резервуары. Применяют для хранения легкоиспаряющихся нефтепродуктов с высокой упругостью па­ров, когда нецелесообразно использовать для этой цели обыч­ные вертикальные резервуары, рассчитанные на давление 2 кПа. Оболочке резервуара придают очертание капли жидко­сти, свободно лежащей на смачиваемой плоскости и находя­щейся под действием сил поверхностного натяжения. Благодаря такой форме резервуара создаются условия, при кото­рых все элементы поверхности корпуса под действием давле­ния жидкости растягиваются примерно с одинаковой силой, испытывая одни и те же напряжения, что обеспечивает ми­нимальный расход стали на изготовление резервуара. В связи с тем, что каплевидные резервуары рассчитывают на внут­реннее давление в газовом пространстве 0,04 - 0,2 МПа и вакуум 5 кПа, легкоиспаряющиеся нефтепродукты хранят почти полностью без потерь от малых «дыханий» и пары выпуска­ют в атмосферу, главным образом при наполнении резервуа­ров (при больших «дыханиях»).

В зависимости от характера изготовления оболочки этих резервуаров различают два основных типа (рис. 6.7): капле­видные гладкие и многоторовые. К каплевидным гладким от­носятся резервуары с гладким корпусом, не имеющим изло­мов кривой меридионального сечения. Такие резервуары сооружают объемом 5000 - 6000 м 3 с внутренним давлением 75 кПа. Резервуары, корпус которых образуется пересечени­ем нескольких оболочек двойной кривизны, из которых они образованы, называют многокупольными, или многоторовыми резервуарами. Резервуары этого типа сооружают объе­мом 5000 - 20 000 м 3 на внутреннее давление до 0,37 МПа. Каплевидные резервуары оборудуют комплектом дыхатель­ных и предохранительных клапанов, устройствами для слива-налива нефтепродуктов и удаления отстоя, приборами замера уровня, температуры и давления.

5. Горизонтальные резервуары. В отличие от вертикаль­ных их изготавливают, как правило, на заводах и поставляют на место установки в готовом виде. Резервуары этого типа имеют весьма широкое распространение при транспортиров­ке и хранении нефтепродуктов на распределительных нефте­базах и в расходных хранилищах. Резервуары рассчитаны на внутреннее давление до 0,07 МПа и вакуум 1 кПа; изготовля­ют их объемом 5-100 м 3 ; габаритные размеры их принимают с учетом возможности транспортировки железнодорожным транспортом. Резервуары имеют конусное или плоское дни­ще; устанавливают их над землей на опорах или под землей на глубину не более чем на 1,2 м от поверхности земли. На опорах горизонтальные резервуары устанавливают в том слу­чае, когда требуется самотечная выдача нефтепродукта или когда затруднена подземная установка вследствие высокого стояния грунтовых вод. При высоких фундаментах для удоб­ства обслуживания устраивают обслуживающие площадки с лестницами. На площадках с низким уровнем грунтовых вод при подземной установке фундаменты выполняют в виде пес­чаных подушек. При высоком стоянии грунтовых вод подзем­ные резервуары устанавливают на бетонном фундаменте и во избежание всплывания крепят анкерными болтами. Оборудо­вание резервуаров выполняется по типовым проектам в зави­симости от хранимого нефтепродукта и схемы установки резервуара.

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКА. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА АМИНОКИСЛОТ. КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА БЕЛКИ И АМИНОКИСЛОТЫ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗОВ

Резервуарные парки для хранения нефти, нефтепродуктов и газов делятся на самостоятельные и входящие в состав других предприятий. Величина суммарного объема резервуарной емкости хранилища зависит от грузооборота нефти, нефтепродуктов и газов, интенсивности и характера основных технологических операций, назначения и географического расположения объекта. Объем хранилищ нефти, нефтепродуктов и газов принимают по нормам технологического проектирования, равным несколько суточная производительность объекта.

Сосуды для хранения классифицируют на емкости - сосуды объемом до 200 м 3 предназначены для приема и хранения сжиженных газов и легких нефтепродуктов; резервуары - сосуды для хранения больших объемов жидкостей и сжиженных газов; газгольдер - сосуд для хранения газов.

Емкости и резервуары для хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов

Горизонтальные цилиндрические резервуары (рисунок 38-41) устанавливаются могут располагаться как на поверхности земли (наземные), так и под землей (подземные).Подземными считаются резервуары, в которых высокий уровень жидкости ниже нижней планировочной отметки прилегающей территории не менее чем на 0,2 м. Территорией, прилегающей к резервуару, считается площадь, находится в пределах 6 м от стенки резервуара. К подземным также приравнивают наземный резервуар в случае, если сосуд имеет ширину не менее 6 м (от стенки резервуара до бровки обсыпки), имеет обвалку грунтом не менее 0,2 м над уровнем жидкости в резервуаре.

Температурный режим для хранения:

При температуре окружающей среды и повышенном давлении;

При отрицательной соответствующей температуре и давлении близком к атмосферному.

Емкости подземные горизонтальные дренажные (рисунок 42) предназначены для слива остатков светлых и темных нефтепродуктов, масел, конденсата, в том числе в смеси с водой из технологических сетей и аппаратов.

В вертикальных цилиндрических резервуарах (рисунок 43-47), которые имеют днище, крышу, стенку и дополнительное эксплуатационное оборудование, хранятся нефтепродукты при их малой оборачиваемости (около 10-12 раз в год), при значительной оборачиваемости нефтепродуктов используются резервуары с понтоном и плавающей крышей.

Рисунок 38 - Емкость (резервуар) наземная

Рисунок 39 - Емкость (резервуар) двустенная наземная

Рисунок 40 - Емкость (резервуар) подземная

Рисунок 41 - Емкость (резервуар) двустенная подземная

Рисунок 42 - Емкости (резервуары) подземные горизонтальные дренажные

Плавающие крыши делятся на следующие основные виды:

Двухдисковые, состоящие из герметичных коробов, с помощью которых образуется вся поверхность крыши;

Однодисковые с герметичными коробами, которые располагаются по периметру;

Поплавковой конструкции.

Резервуары изготавливаются с конической (рисунок 46, а), сферической (рисунок 46, б) или плоской крышей (рисунок 46, в).

Рисунок 43 - Емкость (резервуар) вертикальная со стационарной крышей без понтона

Рисунок 44 - Емкость (резервуар) вертикальнаясо стационарной крышей с понтоном

Рисунок 45 - Емкость (резервуар) вертикальнаяс плавающей крышей

Изотермические резервуары (рисунок 47) используются для хранения различных нефтепродуктов при постоянной пониженной или отрицательной температуре.

Сферические резервуары (рисунок 48) по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму. Сосуды такой формы требуют меньшего расхода металла на единицу объема емкости за счет уменьшения толщины стенки. Это возможно благодаря равномерному распределению напряжений по контуру всей оболочки и в сварных швах.

Рисунок 46 - Виды крыш в емкостях (резервуарах) вертикальных

Рисунок 47 - Изотермические емкости (резервуары)

Рисунок 48 - Сферическая емкость (резервуар)

Сферические резервуары устанавливают на 8-12 колонн или на специальное опорное кольцо. Пояс, на который опирается резервуар, усиливают по экватору продольными и поперечными ребрами жесткости с внутренней стороны.

Каплевидные резервуары (рисунок 49) имеют форму капли жидкости на несмоченной поверхности под действием сил поверхностного натяжения. В условиях нормального режима такие резервуары являютсяравнопрочной и весьма экономичной в расходе материалов конструкции, однако монтаж таких резервуаров сложный, требует соответствующих средств механизации для изготовления лепестков двоякой кривизны. В связи с необходимостью сокращения потерь нефтепродуктов при хранении (резервуары с плавающей крышей или понтоном неэкономические при малой оборачиваемости), применение резервуаров повышенного давления, в том числе каплеобразных резервуаров, является актуальным и перспективным.

Рисунок 49 - Каплевидный резервуар

Рисунок 50 - Многоторовый резервуар

Применение многоторовых резервуаров (рисунок 50) является рациональным при объеме более 6000 м 3 , однако значительные трудовые затраты на изготовление не дают возможности их широкого распространения .

Рисунок 51 - Эластичный резервуар

Эластичные резервуары (рисунок 51) конструктивно представляют собой герметичную оболочку формы подушки, изготовленную в зависимости от назначения из соответствующего типа термопластичного композитного эластомера, химически стойкого к воздействию нефти или нефтепродукта. Для налива и слива продукта эластичные резервуары снабжены сливо-наливными отводами верхнего, торцевого или нижнего расположения, а также воздушными дыхательными патрубками, дренажным отводом и ручками периметра для удобства развертывания.

Газгольдеры - инженерные сооружения, предназначенные для хранения газов различного происхождения и назначения и снабженные специальными устройствами для регулирования основных параметров хранящихся материалов, (количество, состав и др.).

В соответствии со своим назначением газгольдеры могут выполнять одну или несколько функций:

а) длительное или кратковременное хранение газа;

б) смешивание и перемешивание газов различных составов или одного газа различных концентраций;

в) аккумулирование энергии давления сохраняемого газа;

г) измерение количества газа;

д) распределение газа при наполнении баллонов, цистерн или при подаче его в несколько цехов;

е) выравнивание давления газа в замкнутой газораспределительной системе;

ж) сигнализация о стабильности установленного технологического процесса или нарушении его.

В зависимости от давления газгольдеры могут быть разделены на два основных класса:

а) газгольдеры низкого давления;

б) газгольдеры высокого давления.

Каждый из этих двух классов газгольдеров подразделяется на подклассы и типы. Существенна разница между газгольдерами постоянного давления и газгольдерами постоянного объема.

Первые являются емкостями переменного объема, в которых объем газа, который хранится, легко меняется, тогда как давление газа остается неизменным. В газгольдерах постоянного объема геометрический объем остается стабильным, а давление газа может быть изменено в заранее заданных пределах, которые определяются, исходя из параметров технологического процесса, а также прочности и надежности сооружения.

Газгольдеры низкого давления являются, как правило, газгольдерами постоянного давления и по своим технологическим и конструктивным особенностям могут быть разделены на две группы:

а) мокрые газгольдеры;

б) сухие газгольдеры.

Мокрые газгольдеры подразделяют на следующие типы:

а) мокрые газгольдеры с вертикальными направляющими (рисунок 52);

б) мокрые газгольдеры с винтовыми направляющими (рисунок 53).

Рисунок 52 - Мокрый газгольдер с вертикальными направляющими

Рисунок 53 - Мокрый газгольдер с винтовыми направляющими

По принципу работы мокрые газгольдеры обоих типов является газгольдерами низкого давления и переменного объема. Разница между ними заключается в системах конструкций, воспринимающих воздействие горизонтальных сил, а также в системе выравнивания отдельных элементов газгольдера при изменении объема.

Сухие газгольдеры также могут быть разделены на два основных типа:

а) сухие газгольдеры поршневого типа (рисунок 54);

б) сухие газгольдеры с гибкой секцией (мембраной) (рисунок 55).

Рисунок 54 - Сухой газгольдер поршневого типа

Рисунок 55 - Сухой газгольдер с гибкой секцией

Сухие газгольдеры обоих типов относятся к газгольдеров переменного объема и постоянного давления газа.

Газгольдеры постоянного объема эксплуатируются при повышенном и высоком давлении хранящихся газов и различаются только своей геометрической формий. Давление газа в этих газгольдерах бывает переменным и растущим при увеличении объема газа, подаваемого в газгольдер с помощью специальных компрессорных устройств.

По геометрической форме газгольдеры постоянного объема также делятся на два основных типа:

а) цилиндрические газгольдеры со сферическими днищами, размещаемые как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях (рисунок 56);

б) сферические газгольдеры, опирающиеся на отдельные стойки или на специальный стакан (рисунок 57).

Рисунок 56 - Цилиндрические газгольдеры со сферическими днищами

Рисунок 57 - Сферический газгольдер

Дыхательные клапаны для резервуаров (емкостей)

Дыхательные клапаны (рисунок 58-60) предназначены для герметизации газового пространства резервуаров и регулирования давления в заданных пределах с целью сокращения потерь от испарения нефтепродуктов. Также дыхательные клапаны позволяют защитить резервуар от проникновения пыли, песка, грязи, уменьшить загрязнение окружающей среды и т.д.

Рисунок 58 - Дыхательный клапан

1 - корпус, 2 - тарелка вакуума 3 - тарелка давления 4 - переходник, 5 - кассета огневого предохранителя, 6 - крышка, 7 - воздуховод.

Рисунок 59 - Дыхательный механический клапан

1 - корпус, 2 - крышка корпуса, 3 - кассета огнепреградителей, 4 - фланец-переходник, 5 - седло давления, 6 - седло вакуума, 7 - тарелка давления, 8 - тарелка вакуума, 9 - крышка.

Рисунок 60 - Дыхательный совмещенный механический клапан

1 - направляющий стержень, 2 - прокладка, 3 - тарелка, 4 - крышка, 5 - специальное устройство, 6 - тарелка, 7 - груз, 8 - корпус, 9 - направляющий стержень, 10 - сетка, 11 - кассета, 12 - сетка.

Для проведения операций по приему, хранению и отгрузке продуктов резервуары оснащаются различным оборудованием, к которому в частности относятся:

Лестницы различных типов (прислонные, шахтные, спиральные), служащие для подъема персонала на крышу резервуара с целью осмотра состояния крыши и контроля работы предохранительных и дыхательных клапанов, отбора проб, контроля уровня продукта в резервуаре, а также для разного рода ремонтных работ;

Замерные площадки, с которых через замерный люк и специальные приспособления производится отбор проб и замер уровня продукта в резервуаре;

Люки и лазы, через которые производится проветривание и освещение резервуара, а также доступ персонала для проведения ремонтных работ;

Замерный люк, служащий для замера уровня продукта в резервуаре с помощью мерной ленты-рулетки, через который при паспортизации резервуара также производится отбор проб нефтепродукта и определение его температуры для коррекции плотности при подсчете количества продукта в резервуаре с помощью корректировочных таблиц;

Приемораздаточные патрубки, служащие для приема и откачки нефтепродукта (как правило, их два), каждый из которых оборудуется хлопушкой – специальным устройством, предотвращающим утечку нефтепродукта из резервуара, возникающую при неисправности участка трубы между резервуаром и задвижкой или самой задвижки;

Водоспускное устройство (так называемый сифонный кран), служащее для удаления отстоявшейся и скопившейся на дне резервуара воды. Вода удаляется из резервуара не вся. 50мм ее остается на днище (подтоварная вода) и до определенного момента предотвращает утечку нефтепродукта из резервуара при возникновении течи в днище резервуара или на стыке стенки и днища. Кроме этого подтоварная вода очень удобна при замере уровня нефтепродукта, поскольку имеет идеально ровную поверхность;

Дыхательный механический клапан, служащий для предотвращения превышения расчетного давления (2000 Па) газов и паров нефтепродукта в резервуаре в момент его закачки и при солнечном перегреве резервуара, а также для предотвращения образования вакуума при откачке нефтепродукта из резервуара и при понижении температуры нефтепродукта из-за понижения температуры воздуха окружающей среды.

Этот клапан защищает резервуар при «большом» и «малом» дыхании резервуара;

Вентиляционный патрубок, предназначенный для сообщения газового пространства резервуаров темных нефтепродуктов, работающих при расчетном давлении 200Па, с атмосферой.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 8 минут

А А

Конструкция ёмкости для нефтепродуктов

С развитием нефтяной промышленности, которое повлекло за собой увеличение объема нефтедобычи, возникла потребность в организации хранения колоссальных объемов нефтепродуктов и сырой нефти. В этой статье мы расскажем о том, какие бывают емкости для нефтепродуктов.

В России впервые хранением нефти озаботились еще 17-ом веке. Первыми нефтехранилищами были вырытые в земле амбары или ямы глубиной от 4-х до 5-ти метров. Чтобы максимально снизить утечки хранимого сырья в почву, такие либо ямы рыли в глинистых грунтах, либо специально цементировали их, а затем накрывали каменными крышами.

Резервуар для нефтепродуктов, защищенный цинковым покрытие

Такой способ хранения не менялся в течение долгого времени. Однако, рост потребности в нефтепродуктах стало очевидно, что такие хранилища уже не удовлетворяют возросшим требованиям, поскольку в них происходили существенные потери продукта в процессе его испарения, стенки таких амбаров постепенно разрушались, да и герметичность была далеко не на высоте.

Понадобились другие емкости для . Так камень был заменен металлом. В России первый металлический резервуар для нефти был изготовлен в 1878 году. Спроектировал его изобретатель крекинговой установки инженер В.Г. Шухов. Эта конструкция была сделана из клепанных металлических листов.

В то время металлические емкости для хранения углеводородов были уже не в диковинку. Например, первый такой американский резервуар в США построили еще в 1864-ом, однако их конструкция была прямоугольной, а российский инженер придал своей емкости цилиндрическую форму, что значительно экономило металл при изготовлении.

Далее, постепенно заклепки стали менять на сварку. Улучшалось качество применяемой в производстве стали, вносились некоторые новшества, однако до сей поры основы конструирования, заложенные еще в 19 столетии, не потеряли своей актуальности. Качественный скачок произошел в то время, когда от стихийной и плохо спланированной постройки хаотично разбросанных нефтебаз стали переходить к строительству сложных производственных комплексов, предназначенных для , в которых отдельный резервуар является это лишь частью общей сложной системы.

Способы классификации резервуаров для нефтехранилищ

На данный момент резервуарное нефтяное оборудование широко распространено практически на всех этапах добычи и переработки углеводородного сырья. Резервуарные емкости ставятся на нефтепромыслах, промежуточных перекачивающих станциях, свои резервуарные парки есть на предприятиях, занимающихся нефтепереработкой, предприятиях нефтехимической промышленности, на крупных, средних и малых нефтебазах и так далее. Так как состав, физические и химические свойства нефтепродуктов в зависимости от этапа технологической цепочки меняются, требуется использование различных конструкций резервуаров в зависимости от их предназначения.

Критериев, по которым можно классифицировать такие резервуары, достаточно много. Это может быть материал, из которых они изготовлены, конструктивные особенности крыши, тип размещения на местности, способ размещения и так далее.

По тому, как располагается резервуар на поверхности земли, выделяют два типа емкостей:

• горизонтальные емкости;
• вертикальные резервуары.

С горизонтальными удобнее работать в связи с их меньшей высотой, однако вертикальные позволяют на той же площади хранить гораздо большие объемы нефтепродуктов.

В зависимости от того, как располагается резервуар на местности, он может быть:

• наземным;
• подземным;
• полуподземным (заглубленным);
• подводным.

Если брать материал, из которого изготовлена емкость, то здесь классификация следующая:

• резинотканевые;
• пластиковые;
• стеклопластиковые и так далее;

• природно-пустотные:
• льдогрунтовые;
• ледяные;
• шахтные и так далее.

В зависимости от материала изготовления, резервуар имеет разную конструкцию. По этому критерию он может быть двух видов:

• каркасным (к ним относятся металлические, железобетонные и другие конструкции, имеющие жесткий каркас);
• мягкие бескаркасные (полимерные, резинотканевые и так далее).

В зависимости от формы своего корпуса емкости подразделяют на:

• сферические;
• цилиндрические;
• каплевидные.

Для уменьшения испарительных потерь нефтепродуктов, резервуары оборудуются разными крышами. По этому критерию емкость может быть:

• с плавающей крышей;
• со стационарной крышей без понтона;
• со стационарной крышей, оборудованной понтоном.

Кроме того, различаются резервуары для нефтепродуктов и по классам своей опасности:

• первый класс. К нему относятся резервуары особой опасности, которые расположены на берегах крупных естественных водоемов или в городской черте, объемом от 10 тысяч кубических метров и более;
• ко второму классу относятся резервуары повышенного уровня опасности, чей объем варьируется от 5 тысяч до 10 тысяч кубометров;
• третий класс – опасные емкости объёмом от 100 кубических метров до 5 тысяч м 3 .

К основным элементам конструкции любого резервуара для нефти и нефтепродуктов относятся:

• корпус емкости;
• крыша;
• основание (может быть дополнительно оборудовано элементами, повышающими жесткость конструкции);
• система дыхательных и предохранительных клапанов;
• система для слива/налива;
• вспомогательные элементы разного рода (люки, ограждения, лестницы и так далее).

Резервуары, чья ёмкость не превышает 50 кубометров, целиком изготавливают на предприятии-производителе. После доставки на место, в процессе монтажа их оснащают дополнительным оборудованием, необходимым для правильной эксплуатации. Элементы резервуаров более крупных объемов (вплоть до 100 тысяч кубических метров) изготавливают на разных предприятиях, а затем монтируют из них цельную конструкцию непосредственно на месте её установки.

Крыша является очень важной частью любой нефтяной емкости. Её конструкцию выбирают в зависимости от типа нефтепродукта, условий его хранения, климатических особенностей местоположения резервуара, а также от его вместимости. Стационарные резервуарные крыши бывают сферической формы (для ёмкостей объемом не более 30 тысяч м 3), если они имеют опору на корпус, или конической формы (объем – до 5 тысяч м 3), если их ставят на опорные стойки.

В процессе хранении легко воспламеняющихся испаряющихся нефтепродуктов, имеющих высокие показатели давления паров (как правило, это светлые нефтепродукты) происходят значительные потери из-за процессов испарения. Чтобы их минимизировать, применяются либо резервуарные конструкции с плавающей крышей, либо оборудуют стационарные крыши понтонами. Эти понтоны оснащены гибкими герметичными затворами, изготовленными из нефтемаслоустойчивых материалов, не разлагаемых под воздействием хранимого продукта.

Основной материал конструкции резервуара должен отвечать требованиям коррозионной стойкости, быть устойчив к химическим воздействиям, оказываемым на него хранимым продуктом, герметичным и непроницаемым. Всем этим требованиям отвечают углеродистые и низколегированные марки сталей, которые используются в виде листового проката.

Главные достоинства этих материалов – хорошая свариваемость и пластичность, а также деформационная устойчивость. В некоторых случаях для изготовления нефтяных емкостей применяют алюминий.

Среди неметаллических резервуаров самыми распространенными являются емкости, изготовленные из железобетона. Их в основном используют для хранения застывающих и вязких видов нефтепродуктов, к которым относятся битумы, мазуты, и тяжелые нефтепродукты, в которых низкое содержание бензиновых фракций. В железобетонных резервуарах можно хранить нефти, в которых высокая концентрация бензиновых фракций, а также нефтепродукты с высокой степенью испаряемости, но только после того, как непроницаемость этих емкостей будет усилена с помощью нанесения на их внутреннюю поверхность дополнительного покрытия, устойчивого к воздействию хранимого продукта.

Мягкие резервуары, которые по-другому называют нефтетанками изготавливаются из специализированных полимеров. Их основными качествами являются гибкость, малый удельный вес и высокая коррозионно-химическая стойкость.

Для таких мягких емкостей не требуется предварительная закладка фундамента. Их можно размещать на обычных деревянных подложках. Компактные размеры в сложенном состоянии и малый вес позволяют использовать такие резервуары в тех случаях, когда необходимо создать временное нефтехранилище без строительства капитальных сооружений. В этих случаях скорость монтажа/демонтажа и его простота делают мягкие резервуары наиболее приемлемым вариантом.

Если говорить о подводных резервуарах, то это, по сути, погруженные по воду баки для нефтепродуктов. Принцип такого «подводного» хранения нефтепродуктов основывается на разных значениях плотности углеводородов и обычной воды, вследствие чего эти жидкости не смешиваются между собой.

Хранимые таким образом нефть и продукты её переработки как бы лежат на водяной подушке, что позволяет некоторые конструкции таких емкостей изготавливать по принципу колокола, то есть – без днища. Подводные емкости производят из металлов, железобетона, а также различных материалов с высокой эластичностью (резинотканевые и синтетические емкости). Подводные резервуары закрепляют на дне водоема при помощи якорей. Заполняют их с применением насосов, а вот для их откачки дополнительного давления не требуется, поскольку вполне хватает водного гидростатического давления, которое и выталкивает нефтепродукты вверх по специальным отводным каналам. Такие резервуары широко применяются на базирующихся в море базах и промыслах, где их эффективность гораздо выше, чем береговых емкостей.

Если говорить о формах резервуаров для нефти и нефтепродуктов, то самой распространенной является форма цилиндра.

Стальные резервуары для нефтепродуктов

Цилиндрические емкости позволяют значительно экономить на металле, что известно еще со времен первых резервуаров инженера Шухова. Кроме того, их достаточно просто изготавливать и монтировать, при этом такие емкости не теряют своей высокой надежности и прочности. Такие резервуары изготавливаются как из листового металла, так и из заготовок рулонного типа (штрипса).

Кроме цилиндрических, на предприятиях химической промышленности довольно успешно используются резервуары сферической формы.

Их корпус сделан из отдельных листов, толщина которых варьируется от 25-ти до 30-ти миллиметров, сваренных или свальцованных между собой в форме сферы (шара). После сборки такие емкости монтируются на кольцевом железобетонном фундаменте, обеспечивающем конструкции высокую устойчивость.

Кроме того, форма емкости может быть также каплевидной.

Она достигается сборкой сосуда резервуара из лепестковых деталей, которые изготавливают в заводских условиях, а вместе сваривают уже на месте установки.

При организации межсезонного хранения нефтепродуктов (особенно бензинов, керосинов и различных видов дизтоплива) нередко используются подземные хранилища, которые сооружают в каменносолевых отложениях на глубине более 100 метров.

Создаются такие хранилища путем размыва соли при помощи нагнетаемой через скважины воды. По-другому этот процесс называется выщелачиванием. Чтобы освободить такой резервуар от хранимого в нем продукта, в него закачивается солевой раствор высокой концентрации.

Если нефтяные продукты хранятся в емкостях подземного расположения, то все окружающее их пространство заливают бетоном (для обеспечения безопасности хранения). Степень дополнительной защиты определяется в зависимости от влажности грунта, в который планируют погружать резервуар. В качестве таких защитных мер могут применяться как антикоррозийные, так и гидроизоляционные внешние покрытия.

Подземные емкости имеют целый ряд преимуществ, к которым относятся:

• удобство их эксплуатации;
• высокая степень экономии территории, на которой они расположены;
• возможность размещения в местах, отличающихся повышенной сейсмической активностью.
• значительно меньшая подверженность суточным температурным колебаниям.

Для подземного хранения нефтепродуктов наиболее оптимальной является емкость двустенной конструкции. В ней основной сосуд расположен внутри другого, защитного резервуара.

Расстояние между стенками такой «матрешки» должно быть не менее четырех миллиметров. Соблюсти это требование позволяет использование вальцовочного профиля, который приваривается к внутренней поверхности внешнего резервуара. Полость между вложенными емкостями обладает высокой степенью герметичности, что позволяет заполнять её или газом, или жидкостью, с меньшим, чем у хранимого продукта, значением плотности. Постоянный контроль состояния этой полости позволяет вовремя заметить и устранить возможные повреждения и предотвратить аварийную ситуацию.

Дополнительное оборудование, которое ставится на емкости под нефтепродукты

Для нормальной эксплуатации нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров, как правило, необходима установка на них дополнительного технологического оборудования.

Им является защитная и дыхательная аппаратура.

Так называемое “дыхание” емкости бывает большим и малым. В первом случае оно вызывается суточными температурными колебаниями, которые вызывают интенсификацию процессов испарения и конденсации нефтепродуктовых паров. Эти процессы, в свою очередь, приводят к изменениям показателей давления в резервуаре.

Также большое “дыхание” характерно при проведении операций по сливу/наливу. Для того, чтобы не допустить повышения давления в емкости в результате «дыхания» резервуара, на них устанавливаются специальные клапаны, которые открываются при достижении критического значения и нормализуют давление внутри емкости.

Система безопасности обычно представлена разнообразными люками, обеспечивающими доступ персонала для контроля состояния резервуара и проведения необходимых замеров.

К дополнительному резервуарному оборудованию также относят:

• приборы для автоматического измерения уровня наполнения емкости;
• температурные датчики;
• устройства автоматического ограничения налива;
• устройства для отбора проб;
• молниезащита;
• электростатическая защита;
• устройства, задача которых – воспрепятствовать процессам отложения хранимых продуктов и так далее.

Топливный полиэтиленовый резервуар объемом 500 – 10000 литров

На резервуарах, предназначенных для хранения продуктов с высокой степенью вязкости (или застывающих) устанавливают обогревательную аппаратуру. Снаружи емкость нередко покрывается дополнительным защитным слоем краски, обладающей светоотражательными и диэлектрическими свойствами, а также различными материалами, обеспечивающими коррозионную, химическую и гидрозащиту (по необходимости).

Другие виды емкостей для хранения и транспортировки нефтепродуктов

Помимо резервуаров, существует еще и тара для нефтепродуктов. В качестве таких емкостей используются бочки, бидоны, канистры и прочие сосуды, материалом для изготовления которых могут быть металлы или полимерные материалы, обладающие нефтемаслоустойчивостью.

Вся тара для такого использования должна соответствовать Государственному стандарту номер 1510. Купить такие емкости можно в любом специализированном магазине или через Интернет непосредственно у производителя.

При транспортировке, а также для временного и постоянного хранения нефтепродуктов применяются цистерны и контейнеры.

Первые устанавливаются на железнодорожные ил автомобильные шасси и являются несъемными. Другими словами, принцип их использования – постоянные операции слива/налива (погрузки/разгрузки). Контейнеры же являются съемными емкостями, которые ставятся либо на железнодорожные вагоны, либо на грузовые автомобили, а на месте разгружаются с помощью кранов без слива.

Чистка емкостей от нефтепродуктов

Со временем в любом резервуаре или цистерне накапливаются отложения нефтепродуктов (нефтешламы), поэтому их необходимо подвергать регулярной очистке. Такая очистка может быть механизированной и автоматической.

Механизированная очистка

Механизированная очистка проводится с помощью воздуха или пара (в зависимости от используемой среды).

Основные элементы системы механизированной очистки:

• гидравлический бульдозер для зачистки емкости;
• гидравлический блок питания, оснащенный приводом;
• роторный лопастной шламовый насос;
• барабаны с двумя шлангами, полностью защищенными от внешних воздействий;
• погружные дренажные насосы.

Суть механической зачистки заключается в отделении нефтяного шлама от стенок и дна резервуара с помощью струи сжатого воздуха или пара, с последующим извлечением шлама с помощью дренажных насосов.

Автоматическая зачистка

Такая очистка позволяет избежать применения ручного труда внутри емкости.

Современные пластиковые резервуары

Один из вариантов системы автоматической зачистки выглядит так:

• Первая часть автоматической системы помещается внутрь резервуара. Она состоит из нескольких специальных машин, оснащенных вращающимися гидромониторными головками, которые и занимаются непосредственно зачисткой. В резервуар они попадают через люки, отверстия для сливных кранов, отверстия для клапанов и прочие технологические проемы.
• Вторая часть называется модуль рециркуляции. В состав этого модуля входят: насосы, фильтры, теплообменники и гидроциклоны. Его задача – очищать, нагревать и обрабатывать извлеченный шлам так, чтобы его можно было впрыскивать обратно в емкость через головки первой части системы. Весь процесс приводит к тому, что шлам постепенно переходит в жидкое состояние, после чего его можно перекачать для последующей сепарации, за которую отвечает третья часть автоматической системы очистки.