Назначение и классификация резервуаров для хранения нефти

20



СОДЕРЖАНИЕ



	ВВЕДЕНИЕ	3

	1 Общая информация о хранении нефтепродуктов	5

	2 Назначение и КлассификациЯ резервуаров для хранения нефти	6

	3 КОНСТРУКЦИЯ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ	10

	4 ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ	16

	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	19

	СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	20

































ВВЕДЕНИЕ



Работа промышленности, транспорта, сельскохозяйственного производства и жилищно-коммунального хозяйства непосредственно связана с потреблением жидких и газообразных углеводородов. 

Известно, что потребление нефти, нефтепродуктов, природного газа имеет неравномерный характер в течении года, месяцев, дней недели и на протяжении суток. Для ритмичной работы всех звеньев отраслей промышленности и транспорта необходимо иметь хранилища, регулирующие сезонные и суточные неравномерности потребления природных углеводородов и продуктов их переработки.

 В последние годы создание государственных и стратегических резервов, повышение надежности работы системы дальнего газоснабжения потребовало увеличения объемов баз хранения. 

Нефтебазами называются предприятия, состоящие из комплекса сооружений и установок, предназначенных для приема, хранения и отпуска нефтепродуктов потребителям. Основное их назначение - обеспечить бесперебойное снабжение промышленности, транспорта, сельского хозяйства и других потребителей нефтепродуктами в необходимом количестве и ассортименте: сохранение качества и сокращение до минимума их потерь [1].

К основным операциям на нефтебазах относятся:

прием нефтепродуктов;

хранение нефтепродуктов в резервуарах и тарных хранилищах;

отпуск нефтепродуктов в железнодорожные и автомобильные цистерны, танкеры и по трубопроводам;

замер и учет нефтепродуктов.

Резервуары являются основными сооружениями нефтебаз. Всем известно, что при неправильном хранении нефтепродуктов они начинают терять свои свойства. Чтобы избежать подобных неприятностей, нужно как следует позаботиться об их надлежащей сохранности. Для этого требуются специальные резервуары, отвечающие всем требованиям безопасности. Компания не первый год занимается предоставлением данной услуги.

Каждая марка нефтепродуктов должна содержать в специально оборудованном, полностью исправном резервуаре.

Наиболее оптимальным и востребованным местом, для хранения нефти и нефтепродуктов, считаются стальные резервуары. Резервуары для хранения нефтепродуктов могут использоваться в качестве постоянного места хранения, либо, как временная ёмкость, для перерабатываемого углеводородного сырья. Резервуары присутствуют на всех этапах нефтяной отрасли: непосредственно на нефтяных месторождениях, в составе промежуточных нефтеперекачивающих станций и на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. В них можно хранить не только сырую нефть, но и эмульсию, очищенную нефть и конечные продукты переработки  [2].

Цель данной работы – всесторонняя характеристика устройств для хранения нефтепродуктов.





















1 Общая информация о хранении нефтепродуктов



Развитие нефтяной промышленности необратимо повлекло за собой потребность в хранении больших объемов нефти и продуктов на ее основе. Для России этот этап выпал на 17-й век, когда были построены первые нефтяные хранилища. Они представляли собой амбары или земляные ямы глубиной 4-5 метров. С целью уменьшения утечек нефти в почву ямы делались в глинистых грунтах или специально зацементированных подземных резервуарах, прикрытых каменными сводчатыми крышами.

Длительное время способ хранения нефти не менялся, но с увеличением потребностей в нефтепродуктах стали очевидны недостатки имеющихся методов хранения: потери содержимого в виде испарений, постепенное разрушение стенок и недостаточная их герметичность. От камня перешли к металлу. В России это привело к тому, что в 1878 по проекту инженера Шухова В.Г. был построен первый металлический резервуар для хранения нефти, собранный из клепаных листов металла. К тому времени в мире уже существовали металлические резервуары, к примеру, в США такой был построен еще в 1864, но предложенный Шуховым вариант имел цилиндрическую форму, в отличие от прямоугольных резервуаров в США, что значительно снижало его металлоемкость.

В дальнейшем от заклепок перешли к сварке, качественно изменился состав используемых сталей, но до сих пор заложенные еще в 19 веке основы конструирования резервуаров остаются актуальными. На место стихийного и слабо спланированного строительства отдельных нефтебаз перешли к постройке сложных комплексов для хранения нефти, где резервуар – это лишь одна из составляющих сложной системы  [3].







2 Назначение и КлассификациЯ резервуаров для хранения нефти



В настоящее время резервуарное оборудование для хранения нефти и нефтепродуктов распространено крайне широко и присутствует на всех этапах нефтедобычи и нефтепереработки. Резервуары устанавливаются непосредственно на месторождении нефти, промежуточных станциях по перекачиванию, предприятиях нефтепереработки и нефтехимических предприятиях, а также на местах аварийного разлива нефтепродуктов. Поскольку состав, химические и физические свойства нефтепродуктов могут меняться в зависимости от этапа, это требует применения резервуаров различной конструкции и назначения.

Классификация резервуаров для хранения нефтепродуктов может проводиться по различным критериям, таким как основной конструкционный материал, конструкция крыши и т.д. Из наиболее общих классификаций, отражающих основные различия этих сооружений, можно выделить следующее.

В зависимости от расположения резервуара на местности выделяют следующие типы:

наземные;

полуподземные;

подземные;

подводные  (рис.1).



Рис.1 – Типы резервуаров в зависимости от расположения резервуара на местности  [4].



По материалу, из которого изготавливают резервуар, они классифицируются следующим образом:

железобетонные;

металлические;

неметаллические (резинотканевые, пластиковые, стеклопластиковые и т.д);

организованные в природных пустотах (шахтные, льдогрунтовые и т.д.).

Материал резервуара в большинстве случаев определяет его конструкцию, из-за чего выделяют следующие типы резервуаров:

каркасные (металлические, железобетонные и т.д.);

мягкие (резинотканевые, полимерные и т.д.).

Ниже приведено условное изображение мягкого резервуара в заполненном состоянии:



Рис. 2 - Условное изображение мягкого резервуара в заполненном состоянии  [4].



По форме корпуса резервуары делятся на:

цилиндрические;

сферические;

каплевидные (рис.3).







Рис.3 -  Типы резервуаров в зависимости от формы корпуса  [4].



Также важна классификация резервуаров по способу организации крыши, в связи с чем выделяют:

резервуары с плавающей крышей;

резервуары со стационарной крышей и понтоном;

резервуары со стационарной крышей и без понтона (рис.11).



Рис.4 -  Типы резервуаров по способу организации крыши  [4].



При проектировании резервуаров их подразделяют на три класса в зависимости от объема и места расположения:

1 класс - включает особо опасные резервуары объемом ? 10 000 м3 и резервуары объёмом ? 5 000 м3, размещаемые на берегах больших водоёмов и рек, а также в городской зоне;

2 класс - включает резервуары повышенной опасности объемом 5 000 - 10 000 м3;

3 класс - включает опасные резервуары объём 100 - 5 000 м3.



















3 КОНСТРУКЦИЯ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ



Основными конструктивными элементами резервуара для хранения нефтепродуктов являются: корпус, крыша, основание, которое может дополнительно оснащаться элементами жёсткости, и различные вспомогательные элементы, такие как ограждения, люки, лестницы и т.д.

Небольшие резервуары ёмкостью макс. 50 м3 производят непосредственно на предприятиях. При монтаже их дополняют недостающими для правильной эксплуатации деталями оборудования. Более крупные резервуары ёмкостью макс. 100 000 м3 производятся на отдельных предприятиях и доставляются на место монтажа в виде отдельных, готовых к сборке резервуара элементов.

Выбор конструктивного решения для крыши зависит от условий хранения нефтепродуктов, климатических условий размещения резервуара и его ёмкости. Стационарные крыши могут иметь сферическую форму (для резервуаров до 30 000 м3), если опираются на корпус, или коническую форму (для резервуаров до 5 000 м3), если устанавливаются на опорную стойку.

При хранении воспламеняющихся нефтепродуктов с высокими показателями давления паров в резервуарах для светлых нефтепродуктов имеют место достаточно большие потери продукта вследствие его испарения. Для предотвращения таких потерь в конструкции резервуара используются плавающие крыши или крыши с понтонами. Такие понтоны оснащаются герметическими гибкими затворами из материалов, устойчивых к воздействиям со стороны хранимых продуктов.

К основному конструкционному материалу резервуара предъявляются следующие требования: коррозионная стойкость, неподверженность химическим воздействиям со стороны продукта и непроницаемость. Поэтому основным материалом, который идёт на изготовление резервуаров, является сталь (листовой прокат) углеродистых и низколегированных сортов, для которых характерны хорошая свариваемость, устойчивость к деформации и хорошие характеристики пластичности. В отдельных случаях используется алюминий.

Из неметаллических резервуаров наибольшее распространение получили железобетонные, в которых хранят вязкие и застывающие нефтепродукты, такие как мазуты, битумы, а также тяжелые нефтепродукты с низким процентом бензиновых фракций. Нефти с большим количеством бензиновых фракций и легкоиспаряющиеся нефтепродукты хранят в резервуарах из железобетона, непроницаемость которых достигается посредством нанесения дополнительного бензо- и нефтеустойчивого покрытия  [5].

Мягкие резервуары, называемые также нефтетанками, из специальных полимерных материалов, отличаются гибкостью, малым удельным  весом и высокой химической и коррозионной стойкостью. Такие резервуары не требуют предварительной закладки фундамента и могут располагаться на простых деревянных подкладках. Малый удельный вес и компактность в сложенном состоянии делают их предпочтительными в случаях, когда требуется организовать временное хранилище нефти без необходимости возведения капитальных сооружений. Этому также способствует простота и быстрота их установки и демонтажа.

Подводные резервуары представляют собой погруженные в воду баки. Принцип подводного хранения нефти (нефтепродуктов) основан на их разности плотностей в сравнении с водой, благодаря чему они (вода и нефть) практически не смешиваются. Хранимая нефть как бы покоиться на водяной подушке. По этой причине многие такие резервуары проектируются без днищ в виде колоколов. Они изготавливаются из железобетона, металла и эластичных материалов (синтетических или резинотканевых). Подводные резервуары размещаются на дне водоемов и закрепляются с помощью якорей. Заполнение происходит с помощью насосов, а для опорожнения оказывается достаточно гидростатического давления воды, выталкивающего нефтепродукт вверх по отводящему каналу. Применяют их на морских базах и нефтепромыслах, где они могут показать большую эффективность, чем береговые резервуары.

Наиболее распространенным по форме являются цилиндрические резервуары. Они экономичны по металлоемкости, что было показано еще на примере резервуаров Шухова, достаточно просты в производстве и монтаже, а также обладают хорошей прочностью и надежностью. Изготавливаться вертикальные резервуары могут как полистовым способом, так и из рулонных заготовок.

Наряду с резервуарами цилиндрической формы на химических производствах успешно применяют сферические резервуары, корпус которых состоит из отдельных листов 25 – 30 мм толщиной, свальцованных или сваренных по форме шара. Корпус резервуара устанавливается после сборки на железобетонный фундамент в кольцо. Также форма резервуара может быть каплевидной. Такие резервуары собираются из деталей в виде лепестков, изготовленных отдельно на заводе и доставленных на место монтажа.

При хранении нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо, керосин) в межсезонье большое значение имеют сооружаемые в отложениях каменной соли подземные хранилища, размещаемые на глубине (100 м и ниже). Они создаются размывом соли водой (выщелачивание) через скважины. Для опорожнения хранилища от нефтепродуктов в него закачивают насыщенный солевой раствор. 

При хранении нефтяных продуктов в подземных резервуарах пространство вокруг них заливается бетоном, что обеспечивает безопасность хранения. Степень влажности грунта, в который погружается резервуар, определяет степень его дополнительной защиты. Это может быть как специальное антикоррозийное защитное покрытие, так и гидроизоляция резервуара. Подземные резервуары обладают рядом преимуществ, заключающихся в удобстве эксплуатации, экономии места на территории, где они устанавливаются, и возможности их размещения в местах с высокой сейсмичностью. Так же важно отметить и тот факт, что подземные резервуары меньше подвержены суточным колебаниям температур.

Для хранения нефтепродуктов под землей лучше всего подходят двустенные ёмкости, в которых резервуар (основной) находится внутри защитного резервуара, а расстояние между их стенками должно составляет не менее 4 мм. Это расстояние обеспечивается с помощью вальцовочного профиля, который крепится посредством сварки к внутренней поверхности защитного резервуара. Полость между основным и защитным резервуарами хорошо загерметизирована и заполнена газом или жидкостью, плотность которых меньше, чем плотность хранимого нефтепродукта. Постоянный контроль межстенной полости дает возможность своевременного определения повреждений и предотвращения возможной аварии.

Нормальным режим эксплуатации резервуаров обычно подразумевает дооснащение их дополнительным оборудованием технологического плана, к которому относится дыхательная и защитная аппаратура. “Дыхание” резервуара подразделяют на большое и малое. Первое связано с суточным колебанием температуры и, как следствие, последовательным испарением и конденсацией паров нефтепродуктов, приводящих к увеличению и уменьшению давления в резервуаре. Большое “дыхание” наблюдается в моменты опорожнения и залива. К системе безопасности относят различные люки для доступа обслуживающего персонала и снятия замеров. Также дополнительно могут устанавливаться приборы для измерения уровня продукта, датчики температуры, пробоотборные устройства, противомолниевая защита и защита от статического электричества, а также препятствующие отложению нефтепродуктов устройства. При хранении нефтепродуктов, имеющих повышенную вязкость, резервуары оборудуются обогревательными устройствами. Снаружи резервуар может быть дополнительно покрыт слоем диэлектрической краски, защищающей корпус от воздействий щелочного и кислотного характера, которые оказывают грунт и грунтовые воды.

Резервуары являются основными сооружениями нефтебаз. По материалу, из которого они изготовлены, различают металлические, железобетонные, резинотканевые и сооружаемые в горных выработках. Для обеспечения сохранности качества и количества нефтепродуктов разработано большое количество различных конструкций. Современные стальные резервуары подразделяются на вертикальные цилиндрические, горизонтальные (цистерны), каплевидные, сферические и др.

Для хранения больших объемов нефти наиболее распространенными являются вертикальные резервуары (типа РВС). Их цилиндрический корпус сварен из стальных листов толщиной от 4 до 25 мм, а кровля имеет коническую форму. Один горизонтальный ряд сваренных между собой листов называется поясом резервуара. Нижние пояса испытывают большую гидростатическую нагрузку, чем верхние пояса, поэтому они выполняются из более толстых стальных листов.

Щитовая кровля больших резервуаров опирается на фермы и на центральную стойку. Сварное днище располагается на песчаной подушке, обработанной битумом, и имеет уклон от центра к периферии. Этим обеспечивается более полное удаление подтоварной воды.

Резервуары типа РВС сооружаются объемом от 100 до 50000  и рассчитаны на избыточное давление 2 кПа и вакуум 0,2 кПа. Для сокращения потерь нефти от испарения вертикальные резервуары оснащают понтонами или плавающими крышами.

Резервуары с плавающей крышей (РВСПК) не имеют стационарной кровли. Роль крыши у них выполняет плавающий на поверхности нефти стальной диск. Дисковые однослойные крыши менее металлоемки, но при появлении течи такие крыши тонут. Двухслойные крыши - это пустотелые короба, разделенные перегородками на отсеки, обеспечивающие плавучесть. Диаметр крыш на 100-400 мм меньше диаметра резервуара. Кольцевое пространство герметизируется с помощью уплотняющих затворов. В крайнем нижнем положении плавающая крыша опирается на опорные стойки высотой 1,8 м, что позволяет рабочим проникать внутрь резервуара и выполнять необходимые работы.

На резервуарах устанавливается следующее оборудование:

обеспечивающее надежную работу и снижение потерь нефтепродуктов;

для обслуживания и ремонта;

противопожарное, для контроля и сигнализации.

К оборудованию первой группы относится:

дыхательная арматура;

приемо-раздаточные патрубки с хлопушками;

средства защиты от внутренней коррозии;

оборудование для подогрева нефти  [6].





























4 ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ



Хранение нефтепродуктов в резервуарах осуществляется в соответствии с требованиями стандартов. Выбор резервуара обосновывается технико-экономическими расчетами в зависимости от характеристик нефтепродукта, условий эксплуатации, с учетом максимального снижения потерь нефтепродукта от испарения при хранении.

Нефтепродукты каждой марки должны храниться в отдельных, предназначенных для них исправных резервуарах. Особое внимание при эксплуатации резервуаров должно быть уделено техническому состоянию резервуаров (герметичность, толщина стенки и днища резервуара, отклонения наружного контура днища от горизонтали и образующих стенки резервуара от вертикали) и установленного на резервуарах оборудования, а также устройств молниезащиты и по защите от статического электричества. Рассматривая требования к резервуарам для хранения нефтепродуктов, необходимо сразу же отметить, что подобное оснащение просто нельзя создавать спонтанно. Ведь хранят в нем нефтепродукты или саму нефть, материалы, которые обладают не только высокой стоимостью, но также и:

Небезопасны в пожарном отношении,

Могут создать риск взрыва,

Экологически небезопасны,

Могут распространять пары, опасные для человека и взрывоопасные.

Таким образом, подобное оборудование должно создаваться под тщательным контролем и при следовании требованиям и правилам, нарушать которые просто нельзя. И это вполне закономерно, ведь только таким образом удастся создать полностью безопасное оборудование, эксплуатация которого будет проходить эффективно и без несчастных случаев. Стоит помнить, что резервуары для нефтепродуктов могут вмещать в себя сотни кубометров материала, который является опасным уже по своей сути, и разгерметизация такой емкости с последующим высвобождением продукта может стать настоящей катастрофой.

В целом же требования к резервуарам для хранения нефтепродуктов определяются тем, какие условия они должны обеспечивать для данного сырья. Нужно помнить, что среди требований такого рода фигурирует не только необходимость обеспечения тотальной безопасности, но и целый ряд других не менее важных аспектов. Необходимо, чтобы емкость полностью защищала продукт от риска засорения и попадания посторонних жидкостей, а при необходимости обеспечивала возможность выполнения тех или иных манипуляций, обслуживания. Все это должно учитываться при создании подобных изделий. И если создание небольших контейнеров можно еще назвать в некотором роде простой задачей, то крупные резервуары становятся по-настоящему профессиональной и тонкой задачей, требующей особого подхода. В заводских условиях они нередко выполняются только по деталям, и не менее сложной задачей становится их сборка на объекте. И в то время как небольшие резервуары часто создаются по штатным чертежам, даже серийно, крупные емкости нередко заказываются в индивидуальном порядке, что также усложняет процесс их создания и увеличивает вероятность просчетов. Необходимо отметить, что требования к резервуарам для хранения нефтепродуктовбольшого объема определенно должны быть более строгими, чем к небольшим емкостям, ведь и нагрузка на них приходится куда более значительная. Также стоит отметить, что разницу в требованиях может выдвигать тип размещения и особенности контейнеров, ведь надземные и подземные варианты, к примеру, могут подвергаться кардинально разным рискам и негативным воздействиям среды. Материал, из которого создаются емкости, и некоторые иные их особенности также могут внести свой отпечаток в критерии и особенности требований к ним. Создание контейнеров, как, впрочем, и их эксплуатация или обслуживание – это весьма специфические сферы деятельности, которые требуют к себе особого внимания.

Таким образом, значение нефти и нефтепродуктов для отечественной промышленности огромное. Сегодня в нефтеперерабатывающие предприятия вкладываются огромные инвестиции, а размер экспорта нефти увеличивается с каждым годом. Поэтому так важно во время обслуживать нефтеперерабатывающее оборудование и, конечно, содержать в необходимом техническом состоянии резервуары и баки для транспортировки и хранения нефтепродуктов.

Такие емкости должны обладать специальными характеристиками, чтобы обеспечить безопасность технического персонала. Различают горизонтальные и вертикальные. Вертикальные резервуары подходят для больших объемов, а в горизонтальные ограничены в вместительности, но более удобны в эксплуатации. Все емкости производятся по стандартной схеме и состоят из двух частей. Так нижняя часть более плотная и толщина стенок может быть до 25 мм. Верхняя часть резервуара тоньше и изготавливается из более мягкой стали. Это необходимо для защиты от разрыва емкости в случае взрыва воздушной массы с парами.

Резервуары могут быть оборудованы дополнительными функциями обогрева емкости, приставного механизма, понтоном и системой наблюдения и безопасности. Учитывая все эти нюансы, специалисты рекомендуют отдавать предпочтение при организации транспортировки нефтепродуктов и мазута проверенным компаниям, которые профессионально занимаются обслуживанием таких емкостей.



















ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Таким образом, наиболее оптимальным и востребованным местом, для хранения нефти и нефтепродуктов, считаются стальные резервуары. Резервуары для хранения нефтепродуктов могут использоваться в качестве постоянного места хранения, либо, как временная ёмкость, для перерабатываемого углеводородного сырья.

Резервуары присутствуют на всех этапах нефтяной отрасли: непосредственно на нефтяных месторождениях, в составе промежуточных нефтеперекачивающих станций и на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах. В них можно хранить не только сырую нефть, но и эмульсию, очищенную нефть и конечные продукты переработки.

В настоящее время резервуарное оборудование для хранения нефти и нефтепродуктов распространено крайне широко и присутствует на всех этапах нефтедобычи и нефтепереработки. Резервуары устанавливаются непосредственно на месторождении нефти, промежуточных станциях по перекачиванию, предприятиях нефтепереработки и нефтехимических предприятиях, а также на местах аварийного разлива нефтепродуктов. Поскольку состав, химические и физические свойства нефтепродуктов могут меняться в зависимости от этапа, это требует применения резервуаров различной конструкции и назначения  [4].

Конструктивные особенности таких приспособлений, как резервуары для хранения нефтепродуктов, напрямую зависят от их целевого назначения. Для потребностей каждого предприятия, разрабатывается специальный проект, в котором учитывается вид хранимого продукта, его требуемый объём.





СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



Транспортно-логистическое обеспечение и международные перевозки углеводородного сырья: Учебное пособие / Ю.А. Щербанин. - 2 изд., доп. - М.: НИЦ Инфра-М, 2012.

Коршак, А.А. Выбор средств сокращения потерь нефтепродуктов из резервуаров с учетом времени их внедрения/ А.А. Коршак, Г.Н. Бусыгин, А.М. Шаммазов// Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 1998.- № 10.- С. 6-8.

Дмитриев, В.Г. Экологическая безопасность резервуарных парков для нефти и нефтепродуктов/ В.Г. Дмитриев, В.А. Шабашев// Транспорт и хранение нефтепродуктов.- 2004.- № 1.- С. 13-15

Хранение нефти и нефтепродуктов: учеб. пособие / В.Н. Антипов [и др.]; под ред. Ю.Д. Земенкова. - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ Нефти и газа им. Губкина, 2003. - 560 с.

Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ. Cоставители: Крец В.Г., Шадрина А.В., Антропова Н.А. Учебное пособие.- Томск: Изд. ТПУ, 2012. – 386 с.

Ткачев О. А., Тугунов П. Н. Сокращение потерь нефтепродуктов при транспортировке и хранении. – М.: Недра, 1988. – 116 с........................