Сооружения и оборудование для хранения, транспортировки и отпуска нефтепродуктов
 Скачать 27.51 Mb.
|
|
3.3.2 Сфероидальные резервуары Для создания значительных давлений и вакуума стальные цилиндрические резервуары не подходят, так как в резервуарах с внутренним опорным кольцом и внутренними ребрами жесткости возникают зоны концентрации высоких напряжений. Для предотвращения этого недостатка разработаны: каплевидные, многокупольные и сферические резервуары. Осесимметричные сфероидальные каплевидные резервуары. Рассчитаны на избыточное давление 0.4 до 2 атм, и вакуум до 500 мм вод. ст. Представляют собой резервуары, в поперечном сечении имеющие форму капли с экваториальной опорой, состоящие из тонкостенной сфероидальной оболочки и днища без внутреннего каркаса. В этих резервуарах все элементы конструкции растянуты с одинаковой силой, поэтому такие резервуары называются оболочкой равного сопротивления.  Рис. 12. Осесимметричный каплевидный резервуар с экваториальной опорой В любой точке каплевидного резервуара действуют в меридиональном и широтном направлении только растягивающие напряжения одинаковой величины. Однако в предэкваториальной части чрезмерно нарастают меридианальные и кольцевые усилия от давления жидкости. Для устранения этого недостатка используется система колон (20 опор) в зоне экватора, равномерно распределенных по окружности, которые упираются на железобетонное опорное кольцо. Каплевидная оболочка имеет толщину выше экватора 5 мм, ниже 6 мм. Геометрия оболочки имеет такую форму эллиптических поясов, что радиусы кривизны уменьшаются вверх до экватора с таким расчетом, чтобы меридиональные и кольцевые усилия по всей поверхности от гидростатической нагрузки и избыточного давления были равны между собой. Поэтому каплевидные резервуары иногда называют оболочками равного давления. Каплевидные резервуары экономичны, расход металла при прочих равных условиях значительно меньше, чем у вертикальных цилиндрических, их эксплуатация достаточно проста, однако монтаж таких резервуаров достаточно сложен. Каплевидные резервуары находят применение главным образом для низкокипящих нефтепродуктов при длительном их хранении (не менее двух месяцев); они обеспечивают сокращение потерь от «малых дыханий». Каплевидные резервуары для хранения нефтепродуктов с невысокой упругостью паров могут быть большой емкости, до 5000-12000 м3. Разработаны резервуары емкостью 20 000, 30 000, 40 000, 50 000 м3. В настоящее время кроме сфероидальных каплевидных резервуаров используются каплевидные цилиндрические и торокапельные резервуары. Внутри таких оболочек имеется каркас, обеспечивающий устойчивость при частичном их заполнении. Внешний вид каплевидного резервуара представлен на рисунке 12, каплевидного цилиндрического и торокапельного на рисунке 13.  Рис. 13. Осесимметричный каплевидный цилиндрический и торокапельный резервуары: а-каплевидный цилиндрический (вид сбоку, в плане и поперечный разрез); б-торокапельный (вид в плане и поперечный разрез) Осесимметричный сфероидальные многокупольные (многоторовые) резервуары. Для хранения больших объемов нефтепродуктов с невысокой упругостью паров на крупных нефтебазах используют сфероидальные многокупольные резервуары или многоторовые оболочки. Емкость таких резервуаров от 10 000 до 25 000 м3. Оболочка таких резервуаров состоит из поясов. Пояса 1-3 лежат на земле. В центре резервуара установлена колонна, на которую опираются расположенные радиально фермы, составляющие каркас жесткости резервуара. Эти фермы в точках сочленения куполов поддерживаются опорными стойками из труб. Общий вид такого резервуара представлен на рис. 14.  Рис. 14. Многокупольный (многоторовой) резервуар Рис. 12. Многокупольный (многоторовой) резервуар Сферические резервуары. Наиболее высокое давление способны выдерживать сферические резервуары (рис.15), которые рассчитаны на избыточное давление 10 атм. Такие резервуары предназначаются для хранения главным образом сжиженных и компримированных газов (бутана, пропана). Расход металла самый низкий, в два раза ниже, чем у цилиндрических, они имеют наименьшую поверхность на единицу объема и минимальную толщину оболочки. Объем таких резервуаров 200-800 м3. Общий вид такого резервуара представлен на рисунке 15. Однако такие резервуары трудны в монтаже и обслуживании.   Рис. 15 Общий вид сферического резервуара 3.3.3 Резервуары с плавающей крышей Для снижения потерь нефтепродуктов от испарения при хранении используются резервуары переменного объема-с крышей, плавающей на поверхности нефтепродукта. Плавающая крыша при увеличении объема жидкости в резервуаре поднимается, а при уменьшении опускается. В резервуарах с плавающей крышей практически полностью отсутствует газовое пространство, поэтому предотвращаются потери от испарения при больших и малых (суточные изменения температур) «дыханиях». Применяются резервуары двух типов: а) открытые сверху с плавающим понтоном (рис.16); б) с плавающим понтоном и покрытием в виде щитов или безмоментной кровли (рис.17). Эти резервуары применяются в регионах с большим количеством атмосферных осадков (дождя и снега). Такие резервуары состоят из вертикального цилиндрического корпуса, открытого сверху, и помещенной внутри его с некоторым кольцевым зазором плавающей крышей (понтоном). Кольцевая щель между краями крыши и стенкой резервуара перекрывается уплотнительным зазором (затвором). На внутренней стороне крыши устраиваются опоры высотой 1-2 м, на которые она садиться при опорожнении резервуара, для осмотра и ремонта, а также для предотвращения «прилипания» крыши к днищу резервуара. Резервуары имеют люки лазы, замерные устройства, предохранительные и вакуумные клапана. Вакуумные клапана необходимы для того, чтобы в опорожненном резервуаре не образовывался вакуум, когда крыша на опорах. Предохранительные клапана служат для выпуска воздуха при заполнении резервуаров. Плавающие крыши имеют несколько исполнений. Наиболее распространены крыши в виде понтона. Понтон представляет собой пустотелый цилиндрический диск, разделенный внутри переборками на ряд непроницаемых отсеков (для сохранения плавучести при повреждении одного из отсеков). Кроме плавучести находящийся в отсеках воздух предохраняет нефтепродукт от нагрева (воздух имеет низкий коэффициент теплопроводности). Наряду со стальными Кроме стальных применяются понтоны, выполненные из пластмассы и текстолита. Однако такие понтоны имеют недостаточную прочность и устойчивость и не в состоянии воспринимать большие сжимающие усилия, создаваемые затворами. Плавающие крыши сложнее в изготовлении и дороже в эксплуатации по сравнению со стандартными крышами, но разница в стоимости их компенсируется сокращением потерь при хранении бензина. Применение резервуаров с плавающими крышами особенно рентабельно на перевалочных нефтебазах с большой грузооборачиваемостью, когда оперативные резервуары часто наполняются и опорожняются. При этом достигаемой экономией от снижения потерь в резервуаре от больших «дыханий» быстро окупаются дополнительные капитальные затраты на устройство плавающих крыш. Технико-экономические показатели резервуаров с плавающей крышей в зависимости от коэффициента оборачиваемости приведены в таблице 15. Таблица 15 Технико-экономические показатели резервуаров с плавающей крышей в зависимости от коэффициента оборачиваемости
 Рис.16. Резервуар с плавающей понтонной крышей без центральной стойки и крышей Резервуары с открытыми плавающими крышами сооружаются вместимостью 20, 400, 700, 3000, 5000, 10000, 15000 и 20000 м3. Применяются в районах с небольшим количеством атмосферных осадков (южные регионы Российской Федерации).  Рис. 17. Резервуары с герметичными крышами и стальными понтонами с центральной стойкой Резервуары со стационарной кровлей и плавающей крышей имеют емкость от до 50000 м3 и устанавливаются на крупных нефтехранилищах(нефтебазах) в северных регионах Российской Федерации. Уплотняющие устройства плавающих крыш (понтонов). Важной частью резервуара с плавающей крышей является затвор, закрывающий кольцевое пространство, между крышей и корпусом резервуара. Кольцевой зазор делается от 10 до 20 см. Затвор, с одной стороны должен обеспечивать герметичность кольцевого зазора даже при прохождении крыши мимо неровностей корпуса (швов, клепок, выпучин, вмятин), с другой стороны он не должен слишком плотно прижиматься к стенкам резервуара, чтобы не вызывать дополнительных усилий для перемещения крыши и снижения ее плавучести. В зависимости от форм и материалов изготовления уплотняющие устройства подразделяются на механические, мягкие и комбинированные. В свою очередь механические уплотняющие устройства подразделяются: а) с подвесным рычажным устройством и пружиной; б) с рычажным устройством и грузом или поплавком; в) с прижиманием к стенки собственным весом; г) магнитные уплотнения. Основными конструкционными элементами механических уплотняющих устройств являются: - металлические листы из нержавеющей или оцинкованной стали шириной 80-110 см, толщиной 1-3 мм и длиной 450 см; - рычажные подвесные или прижимные устройства, предназначенные для прижатия скользящих листов к стенке резервуара и поддержания их по отношению к плавающей крыше в определенном положении; - мембрана из резинотканевого материала, применяющаяся в конструкциях механических уплотняющих устройств, для герметизации кольцевого пространства между скользящим листом и плавающей крышей. Мембрану устанавливают непосредственно над поверхностью нефтепродукта или над уровнем верхней части плавающей крыши (в этом случае мембрана выполняет роль погодозащитного козырька; - погодозащитные козырьки (щитки). Применяют для предохранения кольцевого пространства от попадания атмосферных осадков. Существенным недостатком этих типов уплотняющих устройств является наличие газового пространства над нефтепродуктом и неудобство в обслуживании при эксплуатации. Мягкие уплотнительные устройства подразделяются на: а) эластичные резинотканевые оболочки с различным заполнением. В качестве наполнения используются масло, антифриз, соляной раствор, сжатый воздух, сыпучие материалы или эластичный пенополиуретан (синдипон); б) изготовленные из листового резинотканевого материала или монолитные. Конструкционно выполняются из замкнутых петлеобразных прокладок прорезиновой ткани-бельтинга поочередно вложенных одна в другую. Применяют одно и двух рядные прокладки. Однако петлеобразные прокладки не полностью перекрывают пространство, так как при движении понтона не сохраняют своего первоначального положения, кроме того, они могут вступать в контакт с нефтепродуктами изменяя свою текстуру (крошение, растрескивание и т.д.). Обеспечивают сокращение потерь от испарения на 70-75%. Применяются в настоящее время вследствие своей дешевизны и простоты обслуживания; в) изготовленные из мягкого пористого эластичного материала. Основное преимущество-простота конструкции. Однако не всегда синтетические материалы способны воспринимать большие сжимающие усилия. При выборе уплотняющих устройств учитываются: климатические условия (температура, вид и количество осадков, ветровая нагрузка стенки резервуара и плавающей крыши), изменение геометрии формы стенки (в том числе и вид крепления листов стенки резервуара - болты, клепки, сварные соединения), конструкционные особенности уплотняющего устройства, а также влияние на сохранность нефтепродуктов. Передовыми в этой области являются резервуаростроительные фирмы США, Германии, Японии и Франции. Основные виды уплотняющих устройств приведены на рисунках 18-19.   Рис. 18. Механические уплотняющие устройства (механические затворы) с подвесным рычагом и пружиной.  Рис. 19. Эластичные уплотняющие устройства (эластичные затворы): а) шорный; б) с герметизирующим мешком; в) резинотканевый петлеобразный однорядный; б) с герметизирующим мешком; в) резинотканевый петлеобразный двухрядный с внутренней металлической 3.3.4 Резервуары с «дышащими» крышами Резервуары с «дышащими» крышами предназначаются для уменьшения потерь светлых нефтепродуктов от испарения при малых и больших «дыханиях» путем изменения объема газового пространства и по принципу действия делятся на два типа: с гибкой мембранной крышей и подъемной. Гибкая упругая «дышащая» крышей, представляет собой мембрану, сваренные из высококачественной листовой стали толщиной 3-5 мм. При незаполненном резервуаре или вакууме средняя часть такой крыши провисает и покоиться на колоннах, установленных внутри резервуара. При заполненном резервуаре и при повышении давления крыша поднимается, объем резервуара увеличивается; уменьшении температуры и падении давления крыша под действием собственного веса опускается, и объем резервуара уменьшается; таким образом, резервуары с мембранными упругими «дышащими» крышами являются резервуарами с переменным объемом газового пространства. Упругие гибкие «дышащие» (мембранные) крыши дают изменение объема резервуара за счет своих перемещений на 3-5 %, чего вполне достаточно для полной ликвидации потерь от «малых дыханий» низкокипящих жидкостей. Резервуары с подъемной «дышащей» крышей (рис.18), называемые так же газометрами, представляют собой вертикальные резервуары, крыша которых выполнена в виде колокола, перемещающегося в вертикальном направлении. При повышении давления в резервуаре она поднимается, а при понижении опускается. Герметизация щели между поясом крыши и корпусом резервуара достигается посредством гидравлического запора, который заполняется не застывающим маслом или антифризом и защищается специальным кожухом от попадания посторонних предметов и атмосферных осадков. Кожух в нижней части имеет кольцо жесткости. Правильное положение крыши достигается специальными направляющими. Для облегчения движения крыши (колокола) резервуар снабжается противовесами. В нижнем положении крыша упирается на колонны. Газовое пространство нескольких резервуаров с «душащей» крышей также соединяется между собой. Резервуары с «дышащей крышей» проектируются на избыточное давление 70-100 мм рт. ст. Газовые пространства нескольких резервуаров, предназначенных для хранения одного вида нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива и т.д.), соединяют между собой в целях лучшего использования паров нефтепродуктов при несовпадении в этих резервуарах сливо-наливных мероприятий (выравнивания давления). В противном случае при опорожнении резервуара возможно его смятие или необходимость заполнения его воздухом с последующим стравливанием в атмосферу при заполнении. На резервуарах устанавливаются предохранительные клапана, регулирующие давление и вакуум.  Рис. 20. Резервуары с подъемной «дышащей» крышей (колоколом)-газомер |