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.

Краткий экскурс в историю

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.

Как вы думаете, что будет с нефтью в 2022 году?

• Подорожает
• Подешевеет

Просмотреть результаты

 Загрузка ...

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 хранения нефти и нефтепродуктов. 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 хранения нефти и нефтепродуктов, 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.

Далее мы рассмотрим наиболее распространенные виды классификации нефтяных резервуаров, принятые в настоящее время.

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).

Читать также: Что представляют собой буровые растворы для бурения нефтяных и газовых скважин?

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 м³.

Основные элементы конструкции

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 м³), если они имеют опору на корпус, или конической формы (объем – до 5 тысяч м³), 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.

Общее описание нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров

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.

Читать также: Виды насосов для добычи нефти и их характеристики

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.

Читать также: Состав комплекса буровой установки для бурения нефтяных скважин

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

Владимир Хомутко

Задать вопрос автору

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.

Такая очистная система может быть использована как в резервуарах со стационарной, так и с плавающей крышей.