> Техника, страница 65 > Нефтехранилища

Нефтехранилища

Нефтехранилища, вместилища для хранения нефти, в виде резервуаров. Существует два главных типа Η. 1) металлич" цилиндрические резервуары, главы, обр. надземные (с металлическими или деревянными крышами); емкость таких резервуаров колеблется в широких пределах и в современных америк. конструкциях доходит до 25 тыс. ж³; 2) бетонные резервуары, также цилиндрические (но бывают прямоугольного и квадратного сечения), подземные, с деревянной (либо с бетонной крышей); емкость таких резервуаров доходит до 200 тыс. м³.

Устройство стальных резервуаров. Наибольшую практику в постройке стальных резервуаров для хранения нефте-

продуктов имеют США. Резервуары строят на совершенно гладкой горизонтальной площадке грунта. Учитываются все предосторожности против неравномерной осадки грунта в разных местах. Американцы считают практичным перед укладкой днища смазывать грунт тонким слоем глины и посыпать площадку равномерным слоем песка. Для предохранения дна резервуара от преждевременной порчи вследствие разрушительного действия щелочных солей и вредного химического действия грунтовой воды, поверхностный слой площадки пропитыва- · ют нефтью на глубину до 10 см. Перед укладкой на площадку дно резервуара основательно окрашивают асфальтом или какой-нибудь предупреждающей ржавление краской. При постройке резервуара емкостью в 55 тысяч баррелей (8 740 м^а) берут следующие размеры: диаметр 34,9 at, высоту 9,14 at. Стенки делают из шести поясов листовой стали одинаковой высоты и разной толщины листов: для 1-го пояса 14,3 atat (⁹/_1β"), для 2-го 12,7 atat (V_a"), 3-го 10,3 миллиметров (¹³/₃₂"), 4-го 7,9 миллиметров (Vie), 5-го и 6-го 6,4 миллиметров (*/,"); для днища 7,9 atat (⁶/ie)l Для крыши 4,8 Mat (Vie)· Листы лучше брать больших размеров для уменьшения работы по клепке и чеканке (152,4 cat х 457,2 cat между центрами заклепочных отверстий). Размеры стального уголка: дно — стенка 101,6x101,6x15,88 atat и стенка—крыша 72,6 х 72,6 х 9,53 aut. Башмаки для соединения уголков: толщина 9,5 atat и не короче 30 cat. Сверление отверстий для заклепок должно выполняться настолько аккуратно, чтобы несоответствие при составлении пластин не выходило за пределы 10% диаметра отверстий. Рекомендуется также пневматическая клепка при давлении воздуха 6,5 atm. Все заклепки 12,5 atat (и выше) ставятся горячими. Все швы самым тщательным образом зачеканиваются (стенки, днище, крыша, уголки, горловины, патрубки, фланцы и т. д.). Первые два ряда (считая от грунта) имеют вертикальные заклепочные швы (тройные); остальные ряды имеют такие лее двойные швы. Все горизонтальные швы имеют один ряд заклепок (то же для днища и крыши). Резервуар оборудуется: лазами, необходимым числом фланцев для труб, подвижной трубой с двойным шарнирным сцеплением, лестницей, тросом с направляющими шкивами, лебедкой и ным и люками. Эти люки представляют особый затвор, который в случае повышения давления (при е газов) легко приподнимается и дает газам свободный выход наружу; стенки резервуара при наличии восьми люков (диаметром 108 см) в случае а могут остаться неповрежденными На сооружение резервуара идет строительная сталь—бессемеровская (Р>0,1%) и мартеновская (Р>0,06%); заклепочная сталь (мартеновская) должна содержать Р>0,06% и Б>0,045%; временное сопротивление на разрыв: строительной стали 3 500—4 100 килограммсм² и заклепочной 2 900—3 600 килограмм/см²; нижний предел упругости должен составлять 0,5 врем, сопротивления на разрыв; относительное удлинение—в пределах 184-22%. Листовая, фасонная и брусковая сталь (19 миллиметров и тоньше) и образцы заклепочной стали при сгибании пополам (180°) не должны давать трещин (на наружной стороне). Для размеров 19—31,5 миллиметров сгибание производится вокруг стержня такого же диаметра. Для размеров 31,5 миллиметров и выше сгибают вокруг стержня двойного диаметра.

Расчет металлических резервуаров (по III у х о в у). Пусть Р—задаваемая емкость резервуара, dj — минимальная толщина стенок резервуара (верхний пояс), определяемая из практич. требований герметичной клепки и зачеканки (а также из условий необходимой жесткости конструкции); А= <5_a -f <5_К, где ф, и 4_К.—толщина листов, идущих на днище и крышу; коэф-т прочного сопротивления, допускаемого в железе. т m

α= -, где Т—допускаемое напряжение в целых листах и у—давление единицы высоты жидкости. Когда дана вместимость резервуара, то сперва выбирают λ и <5_t (из практических соображений). Затем, если удовлетворяется неравенство

Р > πδ γ^Γα“,

то наивыгоднейшие размеры резервуара определяются из равенств

Н ·= Уb, ; R=л/~ ^Р.

п У λα

(U—высота, R — радиус). Если же, наоборот,

р<лд у^{г 3},

то наивыгоднейшие размеры будут:

Н =

I

Р ?л л <5^ ’

к-

л

В первом случае вес металла, затрачиваемого на резервуар, дается ф-лой

Ят<п-Р^У^Ха+1) + лд а. где а—высота отдельных поясов. Во втором случае

Qmin=3 У Р^г.

К весу ф определяемому по ф-ле, надо прибавлять еще около 10% веса материалов, которые идут на угольники, перекрытия, заклепки и т. д. По Шухову, для составления проекта резервуара определенного объёма должен быть известны следующие данные. 1) Толщина железа днища (в зависимости от почвенных условий, влаги и тому подобное.); в СССР эта толщина изменяется в пределах 4—6 out; в Грозном эта толщина принята около 6 миллиметров; в Америке принята толщина около 4,5 лш для малых резервуаров и до 9,5 миллиметров для больших. 2) Рабочее напряжение железа при полном паливе резервуара. 3) Нагрузка крыши (снег, ветер) и толщина покрывающего ее железа. Для нефтей с большим содержанием бензина иногда требуются плоские крыши с наливом на них слоя воды в 50 л.и (Майкоп, Москва); слой воды предохраняет от пожара и от утечки паров бензина. 4) Наибольшее допускаемое давление на основание в плоскости прилегания нижнего уголка, т. к. при большом давлении возможны деформации угольника и внешнего обвода днища, вызывающие утечку налитой жидкости. Коэф-т использования прочных свойств материалов определяется кпд вертикальных заклепоч-ных швов. Такнапример, если напряжение по образующей в целых листах равно 900 килограмм/см² и кпд шва равен 0,75, то расчетной величиной напряжения является _Q⁹⁹°=1 200 килограмм/см².

Расчет резервуаров, основанный на ф-лах Шухова, дает конструкции, одинаково напряженные во всех поясах, что дает равномерное расширение их. Резервуары большой емкости на территории СССР (до 6 000 ж³) рассчитаны на напряжение материала в целых листах при наливе водой а 1 000 килограмм/см². Переходя на нефть и учитывая η, кпд шва, получаем расчетное напряжение:

Т=1 000 ;

Увооа * *1

при у_иеф„,_ь=0,87 и η=0,75 имеем формулу Т — 1 000 · 1,16. При низшем сопротивлении литого железа ~ 3 500—3 700 килограмм/см² имеем коэф. надежности наших резервуаров ок. 3.

Крыша, люки и предохранительные клапаны. В современных резервуарах крыши делают почти исключительно металлические с герметической клепкой и чеканкой всех швов. Крыши бывают трех родов: 1) опертые на стенки резервуара (без внутренних колонн); 2) опертые на стенки резервуара и на внутренние колонны; 3) плавающие, или понтонные, крыши. Крыши небольших резервуаров не нуждаются в устройстве добавочных опорных колонн. Они естественно должны иметь покатость (обыкновенно конусную). Для средних и тем более для больших резервуаров предпочтительнее устраивать крыши, опертые на колонны. Такая крыша опирается на два ряда концентрически расположен, стальных колонн при помощи двутавровых балок, идущих радиально от центрального кольца с небольшим наклоном. Центральное кольцо опирается на 150-жж нормальную стальную трубчатую колонну, поставленную на 150-мм фланец прессованной стали. Этот фланец покоится на подкладке46 х46х 1,2 см, лежащей в центре дна резервуара. Идущие радиально двутавровые балки приклепываются к швеллерам, изогнутым по концентрическим кругам и опертым на колонны. Эти крыши имеют следующие преимущества: 1)мень-ший объём вредного свободного пространства над жидкостью; 2) возможность построения плоской крыши для заливки ее слоем воды (водяная изоляция): 3) вес крыши передается более равномерно на основание резервуара. Крыши плавающие, или понтонные, вполне устраняют вредное воздушное пространство над жидкостью и значительно уменьшают потери от испарения. Центральное положение плавающей крыши осуществляется при помощи боковых опорных пружин; плотность у стенок достигается эластичной диафрагмой.

Для того чтобы в герметических резервуарах давление или вакуум (при наполнении и опорожнении) не могло превзойти определенных значений, применяются разного рода клапаны Главныетипыклапанов: 1)клапаны с гидравлическим затвором; 2) клапаны с комбинированным затвором (механическим и гидравлическим); 3) клапаны, закрывающиеся механически (с грузом и без него). Люки для взятия проб и замеров устраиваются также с гидравлическим затвором.

Бетонные резервуары. При устройстве больших подземных бетонных резервуаров (200 тыс. ж⁸) [>] дно и стенки выкладываются металлич. сеткой и бетонируются лучшим цементным составом. Хорошо заглаженная поверхность цементной облицовки является практически непроницаемой для нефти. Трещины, по которым могут происходить утечки, образуются вследствие неравномерного оседания грунта, гидростатич. давления грунтовых вод (в случае пустого резервуара), а таюке резкого колебания Г. С целью частичного устранения последнего обстоятельства налив в бетонный резервуар всегда производят через трубу, подведенную к центру резервуара. Все это является отрицательной стороной бетонной конструкции. Зато, с другой стороны, при особенно тщательном сооружении, бетонные резервуары имеют также и большие преимущества перед металлическими в смысле неограниченного срока службы и неограниченной величины емкости. На фигуре дан вертикальный разрез бетонированного резервуара на 119 000 .и³.

*ази

Потери от испарения. В герметических резервуарах воздушное пространство над нефтепродуктом насыщено его парами. При наполнении резервуара этот воздух вместе с парами обычно выдавливается вере:* клапаны наружу, что связано с большими потерями. Кроме того потери вызываются еню т. паз. «дыханием» резервуара. Днем, когда t° наружного воздуха повышается, в резервуаре создается повышенное давление, к-рое-вызывает утечку паров через самые незначительные щели. Ночью, наоборот, наружный воздух устремляется в резервуар. Опыты Азнефти показали, что каждый л воздуха уносит с собой следующее количество г паров нефтепродукта:

		Уд. вес	t°	Потерн, в г/л
Авнац. б< нзин.		0,7097	18—19	0,525
»	».	—	Зо—29	0,923 0,208
Экспортп.	бензин.	0,7525	18—19
»	».	—	34—37	0,489
Калоша.		0,7446	18—20	0,159
Газолин.		0,7648	18—20	0,112
»		—	35—38	0,439
»		0.7752	31—34	0,204
Сурахан.	компресс, бенз.	0,73il	23—24	0,395
»		0,7374	31—34	0,723
Бнби-Эйбатская нефть.		0,8797	18—19	0,052
» »	*.	0,854«	27—29	0,145

Опыты лаборатории в Уайтинге (США) показали, что резервуар, содержащий 14 600 м³ бензина, в течение среднего летнего дня «выдыхает» 1 120 л. С целью герметической закупорки паров, не создающей однако повышенного давления в резервуаре, в Америке широко применяют особый «дышащий баллон, который присоединяется одновременно к нескольким резервуарам при помощи 150-жж труб, выравнивая в них давление: если из одного резервуара производится выкачка, а в другой нефтепродукт накачивается, то насыщенный парами воздух не выбрасывается, а движется через баллон из 2-го резервуара в 1-й. Такие баллоны экономически себя весьма скоро оправдывают. Материал, из которого они изготовляются, является секретом изобретателя. Для предупреждения разрыва «дышащих» баллонов применяются предохранительные гидравлические клапаны. По данным Ward К. На1-bert’a, величина ежемесячной потери при баллонах снижается с 0,25 до 0,04% ежемесячно. Объем «выдыхаемых» паров зависит от многих условий. Из них наиболее существенные: 1) степень летучести нефтяных продуктов в резервуаре, 2) величина поверхности испарения. 3) объём воздушного пространства в резервуаре (возобновляемость воздуха),4) пределы колебаний температуры газов над поверхностью нефтепродукта, о) пределы колебаний темп-ры самой поверхности нефтепродукта, 6) высота над уровнем моря. Испарение нефтепродуктов в резервуарах является причиной громадных потерь наиболее ценных фракций. Мерами борьбы с процессами испарения являются: 1) полная герметизация (прочеканка всех швов); 2) искусственное уменьшение температурных колебаний и колебаний давления (водяная изоляция на плоских крышах, газовые «дышащие» баллоны, применение светлой окраски резервуаров); 3) устранение испаряющего зеркала (применение плавающих и понтонных крыш).

Противопожарные меры. Противопожарные меры сводятся: 1) к мерам, которые предупреждают возникновение огня, 2) к мерам, препятствующим распространению огня, и 3) к мерам, направленным к прекращению огня (тушение). К первой категории противопожарных мер относятся: расположение Н. на определенном расстоянии от жилых зданий, удаление травы и деревьев от места расположения складов, устройство бассейнов с водой на крышах резервуаров, применение «пловучих крыш», заполнение свободного пространства инертным газом, покрытие поверхности баков изотермич. изоляцией. Применение инертного защитного газа под давлением и гидра-влич. способа отжатия (в небольших резервуарах) относится к случаям легко воспламеняющихся и подверженных ам нефтепродуктов. Запрещается иметь приборы искусственного освещения внутри особо опас-(Ных помещений (нефтекачка и др.). Для предупреждения пожаров от грозовых разрядов чрезвычайно важно хорошее металлическое •соединение между собой отдельных мегал-лических частей бака, при непременном условии по’шой герметичности крыши, надежно (в смысле электропро юднвст.i) соединенной со стенками бака. В противном случае требуется устройство на крыше металлической, хорошо проводящей сетки, типа Мелъсанса, со шпилем, причем эта сетка, металлически -соединенная со стенками резервуара и хорошо заземленная, служит для отвода электричества ( гак паз. «тихий разряд»). Ко второй и третьей категориям противопожарных мер относятся правила (выработанные в каждой стране) о взаимном расположении резервуаров. В США например установлены следующие нормы расстояний между центрами нефтяных резервуаров: для емкостей в

8 000 м³, 13 000 м^а, 24 000 λι³ соответственное расстояние между центрами—75 м, 90 метров и 100 метров Каждый резервуар окружается земляным валом, способным вместить все содержимое резервуара. Резервуары строятся группами. Каждая такая группа в свою очередь обносится общим земляным валом. В случае пожара применяются мощные пенные огнетушители, наилучшим образом оправдавшие себя на практике.

Лит.: i) Бауи А., Нефтихрапилища, пер. с апгл.,

M. —Л., 1923.—С ю м е и Д., Методы добычи нефти, пер. с апгл., т. 1, М.—Л., 1924; Справочник по нефтяному делу, ч. 1—3, М., 1925; Н. В. В., Испарение нефти в промысловых резервуарах, «АзНХ», 1923, /; Трегубов А., Определение емкости иефтехрани-лшц, там же, 1923, 2—3; Ш у х о в В., О расчете нефтяных резервуаров, «НХ“, 1925, 10; S t i e g 1 i t z, Определение формы железных плоских резервуаров, «АзНХ», 1925, 10; III м и д т Л.,Применение герметически закрытых резервуаров на нефтяных промыслах, «НХ», 1924, 5—6; И а 1 b е г t W. К., Применение газовых баллонов для сбережении продуктов от испарения в резервуарах, «АзНХ», 1925, 11; Леве ц к и fi В. и Березовский Н., Резервуары с плоским покрытием на колоннах, «НХ», 1927, 7; Вайнштейн Г., Потери легких углеводородов при «большом дыхании» резервуаров, «АзНХ», 1926, 10; Д а н и е л ь Бен, Новый тип крыш резервуаров, там же, 1927, 11; Слоним Л., Современные методы защиты нефтехрапилищ от грозовых разрядов, «НХ», 1928,“; Вышетравский С., Об одном простейшем способе предохранения легких нефтепродуктов от испарения, «АзНХ», 1928, 3; Л у к и к П. И., К расчету крыш резервуаров, «АзНХ», 1928, 11; Μ ы гаки н Е. А., К вопросу о рационализации нефтехранилищ, «АзНХ», 1928, 11; У и г г и с Дне, Потери нефти и нефтяных продуктов от испарения при храпении и транспорте, пер. с англ., М.—Л., 1924; W i g-g i n s J. II., Methods of Prevention of Oil Loses from Evaporation, «Bureau of Mines, Techn. Papers», Wsh., 1923; Reed R. J. a. D a w M. W., Standard Steel Tanks for Oil Slorage, «The Oil a. Gas Journal», Tulsa, 1927, 22 Sept.; Peek F. W., Oil Storage a. the Lightning Hazard, «Bull, of the Amer. Petroleum Institute».

N. Y., 1927, v. 13, 6; Fliissigfceitsbehaller v. geringstem Baustoffaufwand, «Z. d. VDI», 1925, 3. Π. Шуиилов.