ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

по поясам зависит от снеговой и ветровой нагрузок. Полотнища стенок таких резервуаров изготавливают цельными. В качестве барабана для наворачивания и транспортировки их используют шахтную лестницу. Рулон полотнищ стенки имеет длину 12м и диаметр (согласно требованиям железнодорожного габарита) 3…3,25м.

Толщина полотнищ стенки резервуаров объемом 2000 и 3000 м3 по поясам при различных снеговых и ветровых нагрузках приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 —	Зависимость толщины стенок по поясам
	от ветровой и снеговой нагрузки
			Снеговая нагрузка, Па
Номер пояса и масса стенки		до 980			от 980 до 1960
(объем резервуара)			Ветровая нагрузка, Па
		до 343		от 343 до 980		более 980
		V = 2000 м3
Первый		6		6		6
Со второго по восьмой		5		6		6
Масса стенки, кг		23 310		27 173		27 173
		V = 3000 м3
Первый		7		7		7
Со второго по восьмой		6		6		6
Масса стенки, кг		31 140		34 680		34 680

Покрытие резервуаров объемом 2000 и 3000 м3 состоит из сегментных плоских щитов и центрального круглого щита, который укреплен на вершине центральной стойки. Центральная стойка изготовлена из стальной трубы диаметром 426 мм и высотой 12000мм.

У основания стойки имеется опора в виде двух колец диаметром 2660 и 430 мм, соединенных между собой восемью радиально расположенными уголками. Кольцевая опора крепится у основания центральной стойки распорками на сварке. Такая же конструкция опорного кольца закреплена на вершине центральной стойки. Между верхним и нижним опорными кольцами установлены на равных расстояниях три съемных кольца.

Все опорные кольца имеют одинаковый диаметр. Для предотвращения подъема стойки от избыточного давления в газовом пространстве ее пригружают бетоном соответственно массой 5,9 и 12,6т.

214

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Центральный круглый щит покрытия представляет собой жесткий кольцевой каркас диаметром 2390мм с шестью распорками из угловой стали (рис. 2.128). В центре щита установлен патрубок из трубы размером 159×4 мм с фланцем. Кольцевой каркас покрыт листовой сталью толщиной 2,5мм. Диаметр центрального щита с выступающей частью кровли равен 2800 мм. Центральный щит при монтаже резервуара устанавливают на вершину стойки.

Рис. 2.128. Центральный щит покрытия:

1 — крепление заглушки; 2 — заглушки; 3 — фланец патрубка; 4 — патрубок; 5 — настил щита покрытия; 6 — кольцо жесткости патрубка; 7 — монтажная петля

Щитыпокрытияпредставляютсобойплоскийжесткийкаркасвформе сектора с усеченной вершиной и дугообразным основанием. Главные несущие элементы щита — радиальные балки двутаврового профиля, которые соединены шестью поперечными распорками. Покрытие всего резервуара состоит из одного начального щита, соответственно 12 и 16 промежуточных и одного замыкающего щита. Жесткий каркас щитов покрывают листовой сталью толщиной 2,5мм. Начальный щит покрывают в пределах его контура. Промежуточные щиты должны быть

215

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

снапуском со стороны ранее установленных щитов, чтобы образовать нахлесточное соединение с ними. Замыкающий щит имеет напуск

сдвух сторон, чтобы образовать нахлесточные соединения с последним промежуточным и начальным щитами покрытия. Щиты покрытия укладывают с уклоном 1:20 на цилиндрическую стенку резервуара и центральный кольцевой щит с нахлесткой монтажных стыков. Лестница для таких резервуаров – многомаршевая шахтной конструкции.

Конструкциирезервуаровобъемом5000м3,отличаютсяотконструкции резервуаров объемом 2000 и 3000м3 отсутствием центральной стойки. Покрытие сборное, распорной конструкции, которое состоит из 20 плоских щитов секторной формы, укладываемых с уклоном 1:8 на центральное кольцо и стенку резервуара.

Резервуары с понтоном для хранения нефти и бензинов без избыточного давления представляют собой обычную конструкцию типовых вертикальных цилиндрических резервуаров со стационарной крышей, внутри которых расположен плавающий понтон (рис. 2.129). При заполнении емкости понтон поднимается до верхнего предела, а при опорожнении опускается на опоры. Плавающий на поверхности понтон значительно сокращает испарение легких фракций. Такие резервуары получили широкое распространение в нашей стране. Во всех резервуарах с понтоном вертикальный монтажный шов цилиндрической стенки должен быть сварен встык с последующим просвечиванием его по всей длине. Для избежания поворота понтона при его вертикальном перемещении используют две диаметрально расположенные трубы, служащие одновременно для пропуска резервуарного оборудования.

При сливе нефти и бензина из малых резервуаров понтон в нижнем положении опирается на кронштейны, закрепленные к стенке, а из больших резервуаров — на стойки трубчатого сечения двух конструкций — плавающие стойки и стойки, закрепленные на днище резервуаров. Плавающие стойки крепятся на болтах к патрубкам, приваренным к радиальным ребрам и днищу понтона, и следуют с понтоном при его движении.Вэтомслучаенаднищерезервуаровпривариваютподкладку под плавающие стойки. Стойки, закрепленные на днище резервуаров, рекомендуется применять только при хранении парафинистых нефтей, дающих большие осадки парафина.

Кронштейны,атакжеплавающиеизакрепленныенаднищерезервуара стойки фиксируют нижнее положение понтона на высоте 1800мм от днища резервуара, чтобы не мешать работе хлопушек на приемно-раз- даточных патрубках. При выносных хлопушках кронштейны и плавающие стойки фиксируют нижнее положение понтона на высоте 900 мм.

216

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.129. Резервуар с понтоном объемом 400м3:

1 — высшее положение понтона; 2 — положение понтона на кронштейнах; 3 — оси кронштейна

Для свободного вертикального перемещения понтона устраивают зазор между внутренней стенкой резервуара и понтоном. В малых резервуарах этот зазор принимают равным 150, а в больших — 200мм. Пространство зазора перекрывают уплотняющим затвором. В мировой практике имеется большое число разных конструкций затворов. В типовых проектах предусмотрен петлевой затвор (рис. 2.130), который изготавливают из технической ткани — бельтинга — обрезиненной с двух сторон бензостойкой и морозостойкой резиной. Толщина бельтинга должна быть не менее 3,2мм.

Днищепонтонаизготавливаютназаводахметаллоконструкцийввиде полотнищаитранспортируюткместумонтажасвернутымврулон.Вертикальные кольцевые ребра поступают к месту монтажасвальцованнымипосоответствующим радиусам отдельными элементами или свернутыми в рулон.

Бортовой уголок размером 50×4 мм поставляют наместомонтажасвальцованным и с нанесенными на нем отверстиями для крепления затвора. Число стыков бортового уголка принимают кратным числуотверстийдлякреп-

ления затвора. Разбивку Рис. 2.130. Петлевой затвор:

1 — внутренняя петля; 2 — прокладка; 3 — наружная петля отверстий на элементах затвора; 4 — стенка резервуара; 5 — понтон

217

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

уголка начинают и заканчивают половиной шага. Разметку и образованиеотверстийпроводятнасвальцованномуголке.Числорадиальныхреберпринятократнымчислуотверстий.Расстановкуихпроводятначиная с половины шага отверстий.

Для снижения потерь углеводородов широкое применение нашли резервуары с плавающей крышей. Плоское днище и цилиндрическая стенка корпуса ничем не отличаются от днища и стенки типовых конструкций резервуаров с понтоном. Для придания жесткости цилиндрической стенке устраивают кольцевой каркас на верхнем срезе наружной стороны стенки.

Плавающая крыша может быть трех конструкций: дисковая, одно- и двухслойная (рис. 2.131).

Рис. 2.131. Схемы конструкций плавающей крыши

Дисковая крыша (рис. 2.131а) представляет собой сваренный из листовой стали диск с бортами по периферии и жесткими связями для поддержания формы обода на крыше. Устойчивость такой крыши меньшепосравнениюсустойчивостьюкрышдругихконструкций,апоэтому она не получила широкого распространения в нашей стране.

Однослойная крыша (рис. 2.131б) имеет кольцевой понтон по периметру. Центральная часть ее представляет форму диска. Кольцевой понтон занимает 20...50% всей площади крыши и разделен на герметические отсеки, что придает такой крыше хорошую плавучесть. Ветровая нагрузка воспринимается радиальными ребрами жесткости, приваренными на дисковую часть крыши.

Радиальные жесткости могут быть выполнены в виде уголков, швеллеров или коробов. Иногда в центральной части однослойной крыши устраивают дополнительный понтон (рис. 2.131в).

Двухслойная крыша (рис. 2.131г) состоит из верхнего и нижнего настилов, разделенных на ряд герметических отсеков. Воздушная прослойка между настилами обеспечивает не только плавучесть, но и теплоизоляцию, которая предохраняет нефтепродукт от нагревания

218

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

иинтенсивного испарения. Верхний настил имеет уклон к центру крыши для сбора и отвода дождевых вод через дренажную систему. Крыша выдерживает нагрузку от слоя воды толщиной 25см и сохраняет плавучесть при появлении течи в 85% отсеков.

Внижнем положении плавающая крыша фиксируется опорными стойками, как и понтоны. Для обеспечения проектного положения плавающейкрыши используют направляющие противоповоротныестойки из труб, как и в резервуарах с понтоном. Для обслуживания оборудования на плавающую крышу спускают наклонную лестницу, которую шарнирно присоединяют к стенке резервуара и плавно перемещают по плавающей крыше при помощи колес по рельсам во время налива

ислива нефтепродуктов. Независимо от изменения положения крыши ступенькилестницыостаютсягоризонтальными,таккаксделаныввиде поворотных площадок.

Из-за больших ветров, песчаных буранов, снегопадов и низких температур в некоторых климатических зонах страны ограничена возможность строительства резервуаров с плавающей крышей. Несмотря на это, ониполучаютширокоераспространениеприсооружении резервуаров объемом 50000...100000м3 и более.

Впервые дисковые плавающие крыши стали применять в США с 1922г., а понтонные с 1928г. Наиболее крупные резервуары с плавающей крышей построены в ФРГ (121000м3), Иране (160000м3), Японии

(200000м3).

Другой конструкцией является резервуар с «дышащей» крышей. Такиерезервуарыимеютплоскоеднищеивертикальнуюцилиндрическую стенку (рис. 2.132). Крыша резервуара представляет собой стальную мембрану, которая при повышении давления паров бензина в резервуаре поднимается и увеличивает объем газового пространства.

Резервуар с безмоментной «дышащей» крышей (2.132а) имеет плоское днище и цилиндрический вертикальный корпус, который по верхнемуобвязочномууголкуоборудовансвнутреннейстороныкольцевым коробчатым каркасом (2.132б). В центре днища установлена телескопическая опорная колонна. На верху колонны имеется металлический зонт (2.132в). Безмоментная «дышащая» крыша представляет собой висячую оболочку. В такой оболочке практически нет изгибающих моментов, а поэтому ее несущей способности при малых толщинах стали (2,5...3мм) достаточно, чтобы без жестких конструкций перекрытия обеспечить ее прочность, устойчивость и герметичность. Оболочка крыши в центре ложится на металлический зонт, а по периферии — на кольцевой коробчатый каркас.

219

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 2.132. Резервуар с безмоментной «дышащей» крышей:

а — схема резервуара; б — кольцевой коробчатый каркас; в — металлический зонт на опорной колонне; г — телескопическая опора при максимальном избыточном давлении паров бензина в резервуаре и при отсутствии избыточного давления

Оболочка такой крыши может быть изготовлена на заводах металлоконструкций в виде полотнищ, длина которых равна половине периметра резервуара, а ширина — радиусу. Полотнища кровли разрезают на секторы. Высота сектора равна радиусу резервуара (ширина полотнищ), а основание — периметру резервуара, деленному на число секторов. В резервуаре объемом 5000м3 полотнища крыши разрезают на 20 секторов.

Перед разрезкой полотнища на секторы нужно в начале и конце полотнищ вырезать два полусектора с катетами, равными ширине полотнищ и половине основания сектора.

Периферийный каркас монтируют в процессе разворачивания рулона стенки. Монтаж секторов выполняют попарно с противоположных сторон, поднимая их при помощи легких кондукторов с днища резервуара и укладывая вершиной на зонт и основанием на периферийный каркас. Все соединения секторов с зонтом, периферийным каркасом и между собой выполняют внахлестку, что значительно упрощает процесс строительства.

220

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Резервуар работает следующим образом. Телескопически расположенная опорная колонна (рис. 2.132г) с зонтом, к которому приварена нежесткая оболочка кровли, может свободно подниматься и опускаться благодаря тому что основание опоры свободно скользит внутри стакана, приваренного к днищу резервуара. При свободном вертикальном перемещении центральной опоры с зонтом в стакане на 1200мм (врезервуарахобъемом5000м3)получаетсядобавочныйобъемгазового пространства резервуара, равный примерно 100м3. Практически для большинства районов страны такого дополнительного объема газового пространства достаточно для сохранения основной массы паров бензина, образовавшихся в течение солнечного дня в резервуаре объемом 5000м3. Если процесс испарения продолжается в особо жаркий день, то открывается клапан, отрегулированный на рабочее давление в газовом пространстве.

При минимальном давлении в резервуаре кровля настолько провисает, что между ее центром и периферией возникает кольцевая впадина, в которой могут скапливаться атмосферные осадки. Влагу удаляют при помощи гибких шлангов, размещенных внутри резервуара, как в резервуаре с плавающей крышей.

Резервуарысмембранной«дышащей» крышейобъемом2000м3 (рис.2.133)имеюткорпуссполусферическимпокрытием 5вцентральнойчастикрыши.Мембрана3, изготовленная из бензостойкой ткани

и пропитанная специальными смолами,
расположенавкуполе.Перемещениемем-
браны по вертикали проверяют тросом 4
и указателем положения мембраны 6.
Кроме рассмотренных выше приме-
няются также резервуары повышенного
давления. В таких резервуарах можно
хранить нефтепродукты, имеющие зна-	Рис. 2.133. Резервуар с мембранной
чительную упругость паров без потерь от	«дышащей» крышей:
	1—стенка;2 —нефтепродукт; 3— мем-
малых «дыханий». Давление в таких ре-	брана; 4 — трос; 5 — полусферическое
зервуарах колеблется от 1,0 до 7,0МПа.	покрытие; 6 — указатель положения
	мембраны

221

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Каплевидные резервуары, кроме зоны сопряжения с основанием, имеютодинаковуюпрочностьвнаправленииглавнойкривизны,чтопозволяет рационально использовать несущую способность всей оболочки резервуара. Для проверки можно взять резиновый шар, заполнить его водой и, положив на стол, убедиться, что шар примет форму капли, в которой стенка одинаково растянута по всей поверхности.

Конструктивнокаплевидныерезервуарыстроятсопорнымкольцом, экваториальными опорами и больших объемов — многокупольными

(рис. 2.134 и 2.135).

Опорное кольцо и ребра жесткости, установленные в радиальном и кольцевом направлениях, изготавливают из листовой стали, а упорный уголок и решетку опорного кольца — из угловой стали. Для крепления зоны сопряжения оболочки с основанием с внутренней стороны резервуара устанавливают ребра жесткости от днища до верха опорного кольца. В верхней части ребер приваривают планки из листовой стали, чтобы избежать потери устойчивости. В меридиональном направлении с внутренней стороны резервуара устанавливают ветви, изготовленные изшвеллера. Всеветвисоединенымеждусобойкольцевыми связями из угловой стали на разных уровнях. Ветви крепят к внутренним ребрам жесткости нижней части и верхнему центральному кольцу, изготовленному из швеллера.

Рис. 2.134. Каплевидный резервуар с опорным кольцом

Каплевидный резервуар с экваториальнойопоройпредложил

иразработал Г.М.Чичко. В этой конструкции отдельно стоящие колонны вокруг резервуара поддерживаютэкваториальныйпояс корпуса. Вертикальные усилия, которые возникают в пустом резервуаре от избыточного давления, уравниваются весом колонн

икольцевого фундамента. Днище такого резервуара не сферическое, а плоское.

Каплевидные резервуары не получили широкого распространения из-за высокой трудоемкостиихизготовленияимонтажа из отдельных стальных листов различной кривизны.

222

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Горизонтальный резервуар объемом 50, 76 и 100 м3 с цилиндрическими днищами предложил Е.Н.Лессиг (рис. 2.136). Цилиндрические днища имеют кривизну только в одной плоскости. Такой резервуар может работатьподизбыточнымдавлением до 15МПа.

Горизонтальный резервуар с плоским и коническим днищами объемом до 75 м3 может работать под внутренним избыточным давлением до 0,004МПа и вакуумом 980Па.

Область применения горизонтальныхрезервуаровограниченатем,чтоонизанимаютбольшие площади, велика в таких резервуарах площадь зеркала продукта. Такие резервуары могутбытьиспользованынамалых распределительных нефтебазах и автозаправочных станциях.

Рис. 2.135. Каплевидный резервуар с экваториальной опорой

Рис. 2.136. Горизонтальный резервуар с цилиндрическими днищами

223