книги / Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

ски не оказывают химического воздействия на бетон и обладают способностью за счет своих тяжелых фракций и смол тампонировать (кальматировать) мелкопористые материалы, уменьшая со временем их просачиваемость и проницаемость, при их хранении в железобетонных резервуарах не требуется специальная защита стенок, днищ и покрытия резервуаров. При хранении смазочных масел во избежание их загрязнения внутренние поверхности резервуаров защищают различными покрытиями или облицовками. Это относится и к резервуарам для светлых легковоспламеняющихся нефтепродуктов, которые, обладая незначительной вязкостью, легко фильтруются через бетон; кроме того, покрытие в данном случае должно обладать повышенной герметичностью (газонепроницаемостью) с целью уменьшения потерь от испарения.

Железобетонные резервуары, кроме экономии металла, обладают еще рядом технологических преимуществ. При хранении в них подогреваемых вязких нефтей и нефтепродуктов медленнее происходит их остывание за счет малых теплопотерь, а при хранении легкоиспаряющихся светлых нефтепродуктов уменьшаются потери от испарения, так как резервуары при подземной установке менее подвержены солнечному облучению. Резервуары этого типа по форме в плане сооружают круглыми (вертикальные и цилиндрические) и прямоугольными. Наиболее экономичны резервуары круглой формы, однако резервуары прямоугольной формы более просты в изготовлении. Для резервуаров одинакового объема площадь их поверхности и расход материалов в круглых резервуарах меньше, чем в прямоугольных. Расход металла в резервуарах прямоугольной формы в среднем на 10 % больше, чем в цилиндрических. Цилиндрические резервуары более удобны для предварительного напряжения арматуры стенок, лучше работают при температурных воздействиях и их высота может больше, чем у прямоугольных резервуаров. При выборе резервуаров стремятся использовать возможно большие объемы, так как с их увеличением умень-

101

шается удельный расход материалов, что дает существенное снижение стоимости строительства. На рис. 10.7 показан сборный резервуар, стенка которого состоит из предварительно напряженных железобетонных панелей; швы между стеновыми панелями замоноличивают бетоном. Кольцевую арматуру на стенку резервуара навивают при помощи арматурно-навивочной машины. Покрытие резервуара выполняется из сборных железобетонных предварительно напряженных ребристых плит, опирающихся на кольцевые блоки.

Рис. 10.7. Сборный железобетонный резервуар

На рис. 10.8 показано размещение оборудования на цилиндрическом резервуаре для нефти.

В резервуарах, предназначенных для светлых нефтепродуктов, а также для различных масел, внутреннюю поверхность стен и днища офактуривают тонким стальным листом. Цилиндрические резервуары сооружают объемом 100–30 000 м3, а в отдельных случаях и до 100 000 м3. Резервуары рассчитаны на внутреннее давление в газовом пространстве до ≈2000 Па (0,02 кгс/см2) и в вакууме ≈1000 Па.

В табл. 10.2 приведена характеристика типовых цилиндрических предварительно-напряженных железобетонных резервуаров.

102

Рис. 10.8. Расположение оборудования на цилиндрическом железобетонном резервуаре: 1 – газонепроницаемый водяной экран высотой 100 мм; 2 – приемо-раздаточное устройство; 3 – патрубок; 4 – погружной насос; 5 – люки для установки приборов автоматики; 6 – замерной люк; 7 – труба, ведущая в газоуравнительную камеру; 8 – огневой предохранитель; 9 – предохранительный клапан; 10 – люки световые

и люки лазы

Таблица 10.2 Характеристика железобетонных резервуаров

	Показатель	Номинальный объем, м3
		5000	10 000	20 000	30 000
	Полезный объем, м3	5057	10 020	19 985	29 300
	Расход на 1 м3 полезного объема:
	железобетона, м3	0,07	0,06	0,05	0,04
	металла, кг	6,08	6,38	4,32	4,25
	Габаритные размеры, м:
	диаметр	29,6	42,0	54,0	66,0
	высота	7,4	8,2	9,0	9,6

103

В отдельных случаях железобетонные резервуары сооружают наземными, когда по эксплуатационным и технологическим условиям более целесообразно иметь наземный резервуарный парк, а также в тех случаях, когда по условиям строительной площадки затруднено строительство заглубленных резервуаров. Железобетонные резервуары оснащены приемопредохранительной аппаратурой, а также приборами контроля и автоматики.

104

11.ПОТЕРИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

ВРЕЗЕРВУАРАХ

11.1. Потери нефти и нефтепродуктов при хранении

Одним из основных средств улучшения экономических показателей производства является максимальное использование имеющихся резервов (например, сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на промыслах, на нефтеперерабатывающих заводах, при транспортировке, на нефтебазах и в процессе потребления).

Потери легких фракций бензина приводят к ухудшению товарных качеств, понижению октанового числа, повышению температуры кипения, а иногда и к переводу нефтепродукта в более низкие сорта.

Основные источники потерь – испарения в резервуарах и при сливоналивных операциях. Процесс испарения происходит при любой температуре вследствие теплового движения молекул нефтепродукта. С возрастанием температуры, т.е. с ростом интенсивности теплового движения, скорость испарения увеличивается.

В герметичном резервуаре испарение происходит до тех пор, пока газовое пространство резервуара не будет заполнено насыщенными парами. Для насыщения замкнутого газового пространства резервуара парами нефтепродукта при различных температурах необходимо тем большее количество паров, чем выше температура поверхностного слоя нефтепродукта. Степень испаряемости нефтепродуктов определяется давлением насыщенных паров. Давлением насыщенных паров жидкости называют парциальное давление паров над ее поверхностью, при котором пары находятся в равновесном состоянии с жидкостью.

Потери при опорожнении и заполнении резервуаров, т.е.

потери от «большого дыхания». При сливе нефтепродуктов из

105

емкости в освобождающийся объем газового пространства всасывается атмосферный воздух. При этом концентрация паров в газовом пространстве уменьшается и начинается испарение нефтепродукта. В момент окончания слива парциальное давление паров в газовом пространстве обычно бывает значительно меньше давления насыщенных паров при данной температуре. При последующем заполнении резервуара находящаяся в газовом пространстве паровоздушная смесь вытесняется из емкости. По удельному весу потери от «больших дыханий» составляют более 2/3 суммарных потерь от испарения.

Таким образом, из самого определения следует, что потери от «больших дыханий» зависят от частоты закачки – выкачки резервуаров, т.е. от коэффициента оборачиваемости.

Потери нефти и нефтепродуктов от «малых дыханий».

Причины потерь от «малых дыханий» следующие:

1.Суточное колебание температуры, а следовательно, парциальное давление паров, вследствие чего изменяется и абсолютное давление в газовом пространстве резервуара. При достижении давления, превышающего необходимую величину для подъема клапана, приподнимается тарелка клапана и часть паровоздушной смеси выходит в атмосферу (получается как бы «вдох»). В ночное время суток газовое пространство и поверхность нефтепродукта охлаждаются, газ сжимается и происходит частичная конденсация паров нефтепродукта, давление в газовом пространстве падает, и как только вакуум в резервуаре достигает величины, равной расчетной, открывается вакуумный клапан и из атмосферы в резервуар начинает поступать чистый воздух (получается как бы «вдох»).

2.Расширение паровоздушной смеси при понижении атмосферного давления, вследствие чего часть газа выходит из резервуара (при условии, что разность давлений в резервуаре

иатмосферного больше расчетного давления клапана).

106

Потери от вентиляции газового пространства резервуара проис-

ходят при наличии двух отверстий на крыше, расположенных на расстоянии h по вертикали (рис. 11.1). Вследствие того, что плотность паровоздушной смеси больше плотности воздуха, в резервуаре образуется газовый сифон, при котором газовоздушная смесь начинает вытекать через нижнее отверстие, а свежий воздух поступать через верхнее отверстие.

Рис. 11.1. Схема вентиляции газового пространства резервуара

Потери от насыщения газового пространства резервуара парами нефтепродуктов могут происходить при начальном заполнении резервуара нефтепродуктом, когда газовое пространство резервуара кроме воздуха начинает насыщаться еще и парами нефтепродукта. Эти потери могут быть и в случае смены продукта в резервуаре, когда в него закачивается нефтепродукт с более высоким давлением насыщения паров. В этом случае происходит дополнительное насыщение газового пространства резервуара.

Потери от обратного выхода возможны при частичной выкачке нефтепродукта из емкости, когда ее газовое пространство оказывается ненасыщенным парами. Поэтому после окончания выкачки происходит дополнительное насыщение газового пространства вследствие испарения некоторого количества нефтепродукта. Если емкость оборудована дыхательным клапаном, то давление в газовом пространстве при этом повышается до давления, на которое этот клапан отрегулирован. Затем дыхательный клапан открывается и в атмосферу вытесняется некоторый объем паровоздушной смеси, соответствующий объему паров, которые образуются в процессе дополнительного насыщения газового пространства («обратный выдох»). Аналогичное явление происходит после частичного заполнения очищенной и проветренной емкости, если в конце заполнения газовое про-

107

странство еще не вполне насыщено парами («дополнительный вдох»). Однако в этом случае дыхательный клапан после окончания наполнения емкости не закрывается, и сразу начинается «дополнительный выдох».

11.2.Методы сокращения потерь нефтепродуктов

1.Сокращение объема газового пространства резервуара. Это условие конструктивно осуществлено в резервуарах с плавающими крышами или понтонами, которые позволяют сократить потери на 90 %.

2.Хранение под избыточным давлением. Если конструкция резервуара рассчитана на работу под избыточным давлением, то

втаком резервуаре могут быть полностью ликвидированы потери от «малых дыханий» и частично от «больших дыханий». На оптимальную величину избыточного давления сильно влияют оборачиваемость резервуара, физические свойства нефтепродукта и метеорологические условия.

3.Уменьшение амплитуды колебания температуры газового пространства резервуара. Для создания условий изотермического хранения нефтепродуктов или значительного уменьшения амплитуды колебания температур газового пространства резервуаров существуют следующие способы: тепловая изоляция резервуаров, охлаждение резервуаров водой в летнее время и подземное хранение.

4.Улавливание паров нефтепродуктов, уходящих из емкостей. В резервуарных парках получила распространение газоуравнительная система (рис. 11.2), представляющая сеть газопроводов, соединяющих через огневые предохранители газовые пространства резервуаров между собой. В настоящее время активно внедряется система отсоса газа из резервуаров с помощью специальных компрессоров. При достижении заданного давления в резервуаре компрессор включается и при снижении заданного нижнего уровня давления в резервуаре компрессор выключается.

108

Рис. 11.2. Газоуравнительная система: 1 – резервуар; 2 – дыхательный клапан; 3 – газгольдер; 4 – регулятор давления; 5 – сборный газопровод; 6 – конденсатосборник; 7 – насос для откачки конденсата; 8 – конденсатопровод; 9 – транспортная емкость

Эта система весьма эффективна на предприятиях с высоким коэффициентом оборачиваемости, когда прием и отпуск нефтепродуктов в значительной степени производится одновременно. В этих случаях газы из заполняемых резервуаров перетекают в освобождающиеся, и потерь от «больших дыханий» не происходит. Поскольку вполне синхронный прием и отпуск нефтепродуктов осуществить трудно, в систему включают газгольдеры, в которые поступает избыток газов из системы, когда поступление нефтепродуктов превышает откачку, и наоборот, газгольдеры могут дать в систему паровоздушную смесь, когда откачка из резервуаров превышает поступление нефтепродуктов.

5. Организационно-технические мероприятия. Правильная организация эксплуатации резервуаров – одно из важнейших средств уменьшения потерь нефтепродуктов. Наиболее эффективными являются следующие организационные мероприятия:

• для уменьшения потерь от «малых дыханий» в «атмосферных» резервуарах необходимо легкоиспаряющиеся нефтепродукты хранить при максимальном заполнении резервуара, так как в этом случае достигается наименьший объем газового пространства. По такой же причине рекомендуется по возможности сконцентрировать остатки легкоиспаряющихся нефтепродуктов в одном резервуаре;

109

•для сокращения потерь от «больших дыханий» необходимо сократить внутрибазовые перекачки из резервуара в резервуар;

•чем меньше промежуток времени между выкачкой и закачкой нефтепродукта в резервуар, тем меньше величина потерь от «больших дыханий». Это объясняется тем, что при выкачке нефтепродукта из резервуара через вакуумную камеру дыхательного клапана будет поступать чистый воздух и при малом интервале времени он не успеет насытиться парами нефтепродукта. Следовательно, при закачке нефтепродукта в атмосферу будет уходить паровоздушная смесь с малой концентрацией.

Сэтой же целью желательно заполнять резервуар в ночное время, слив же, наоборот, целесообразно проводить днем;

•известно, что потери от «малых дыханий» прямо пропорциональны площади испарения. Но так как с увеличением объема резервуара отношение площади поперечного сечения к объему падает для типовых «атмосферных» резервуаров, то отсюда следует, что легкоиспаряющиеся нефтепродукты выгоднее хранить в резервуарах большого объема;

•очень важно техническое состояние резервуаров и дыхательной аппаратуры. Регулярная проверка герметичности крыши резервуара и исправности клапанов может предотвратить потери от вентиляции газового пространства.

110