Резервуары для хранения легковоспламеняющихся жидкостей При хранении сжиженных углеводородных газов стравливание продуктов на факел или в атмосферу имеет место только в аварийных случаях. При хранении легковоспламеняющихся жидкост

Резервуары для хранения легковоспламеняющихся жидкостей При хранении сжиженных углеводородных газов стравливание продуктов на факел или в атмосферу имеет место только в аварийных случаях. При хранении легковоспламеняющихся жидкостей стравливание паров происходит практически постоянно и только в атмосферу. Периодичность стравливания и количество продуктов, стравливаемых в атмосферу, зависит от типа и конструкции резервуаров. Конструктивные особенности резервуаров Из соображений обеспечения безопасных условий эксплуатации хранилищ легковоспламеняющихся жидкостей особый интерес представляют вертикальные цилиндрические резервуары с понтоном и плавающей крышей, резервуары повышенного давления, а также резервуары больших емкостей (50 и 100 тыс. м3) с применением сталей повышенной и высокой прочности. Понтон состоит из металлических поплавков, выполненных в виде коробов-сегментов. Наряду с металлическими понтонами применяют понтоны из синтетических материалов. Они практически непотопляемы вследствие отсутствия полых поплавков, могут легко быть смонтированы как во вновь строящихся, так п в действующих резервуарах, имеют значительно меньший вес и меньшую стоимость по сравнению с металлическими понтонами, незначительно уменьшают полезную емкость резервуара. На Ново-Горьковском нефтеперерабатывающем заводе в резервуаре типа РВС-200 с крекинг-бензином был смонтирован понтон из синтетических материалов. Понтон обеспечил уменьшение потерь крекинг-бензина от испарения в среднем на 70% по сравнению с потерями из резервуара такой же емкости, не оборудованного понтоном. Межведомственная комиссия, проводившая промышленные испытания и приемку понтонов из синтетических материалов, рекомендовала их к внедрению для модернизации действующих и для вновь сооружаемых вертикальных цилиндрических стальных резервуаров емкостью от 100 до 1000 м3 включительно, предназначенных для операций с бензином и нефтью. В настоящее время разработаны и проходят испытания понтоны из синтетических материалов для вертикальных стальных резервуаров со щитовой кровлей емкостью 100-400, 700, 1000, 2000, 5000 м3. Конструкция понтона сборная из отдельных элементов, что дает возможность производить монтаж его в резервуарах без огневых работ. В отличие от резервуара с понтоном н резервуаре с плавающей крышей отсутствует кровля. В настоящее время построены резервуары емкостью 3000, 10000, 50 000 м3 с плавающими крышами. Ведутся работы по созданию проекта резервуаров емкостью 100000 м3. В 1969-1970 гг. осуществлено строительство и проведены прочностные испытания опытных резервуаров емкостью 15 тыс. м3 со стационарной крышей и двухслойным рулонированным корпусом из низколегированной стали; емкостью 30 тыс. м3 с понтоном, стационарной крышей и однослойным рулонированным корпусом из высокопрочной стали; емкостью 50 тыс.м.куб. с плавающей крышей полистовой сборки из низколегированной стали.   Плавающая крыша имеет расположение по периметру 32 короба-понтона трапециевидной формы. В нижнем положении она покоится на трубчатых опорных стойках па отметке 1800 мм от днища, а при заполнении - поднимается вместе со стойками. Положение плавающей крыши фиксируется двумя направляющими из труб диаметром 500 мм, предназначенных для отбора проб и замера уровня (на/рисунке не показаны). Вода с плавающей крыши отводится по дренажной системе, состоящей из стальных труб с шарнирами. Спуск с площадки на плавающую крышу происходит по лестнице. Зазор между плавающей крышей и корпусом резервуара по проекту составляет 200 мм (максимальный-300 мм и минимальный - 120 мм) . Для герметизации кольцевого зазора между плавающей крышей и корпусом применен мягкий уплотняющий затвор РУМ-1. Дальнейшее развитие отечественного резервуаростроения в настоящее время направлено на проектирование и строительство резервуаров больших емкостей (до 100 тыс. мз и более), преимущественно новых типов, с плавающей крышей и понтоном с максимальным применением индустриального метода рулонирования и использованием высокопрочных сталей. СНиП II-П. 3-70 предусматривает следующие предельные объемы резервуаров: 120 тыс. мз - для резервуаров с плавающей крышей; 50 тыс. мз для резервуаров с понтоном; для резервуаров со стационарной крышей (без понтона) -20 тыс. м3 при хранении ЛВЖ и 50 тыс. м3 при хранении горючих жидкостей. К резервуарам повышенного давления относятся каплевидные и сферические емкости типа ДИСИ и др. Проводились промышленные испытания по определению эффективности, каплевидного резервуара емкостью 2000 мз в части сокращения потерь от испарения автобензина при различных операциях в осенний период. Дыхательный клапан был отрегулирован на избыточное давление 3000 мм вод. ст. и вакуум 130 мм вод. ст. Испытания показали, что при низких температурах окружающего воздуха потерь бензина от «малых дыханий» не было. Потери от «больших дыханий» снизились на 33-48о/о. Резервуары типа ДИСИ имеют емкость 400, 700, 1000 и 2000 м3 и рассчитаны на избыточное давление от 1300 до 2000 мм вод. ст. и вакуум 30-50 мм вод. ст. Расположение поясов ступенчатое. С внутренней стороны стенки для увеличения устойчивости при вакууме имеются кольца жесткости. Стоимость резервуаров повышенного давления значительно выше стоимости вертикальных цилиндрических «атмосферных» резервуаров. На многих химических и нефтехимических предприятиях большое количество легковоспламеняющихся жидкостей (метанол, этиловый спирт, изопропиловый спирт, стирол, метилстирол и др.) хранят в «атмосферных» резервуарах, вследствие чего происходят большие потери продуктов и загазовывается воздушный бассейн. При проектировании новых предприятий и реконструкция действующих заводов химической и нефтехимической промышленности недостаточно учитывается положительный опыт нефтеперерабатывающих предприятий по совершенствованию резервуарных парков для хранения нефти и нефтепродуктов. Такое положение сложилось частично вследствие недостаточного выпуска технической информации и слабого обмена опытом в области резервуаростроения и хранения легковоспламеняющихся жидкостей. В последнее время ЦНИИТЭнефтехим выпустил серию тематических обзоров по этим вопросам, в которых содержится также обширная библиография. Поиск способов исключения потерь легковоспламеняющихся жидкостей от испарения при их хранении в числе других решений привел к разработке конструкции резервуаров с эластичными полимерными оболочками-вкладышами. Эта конструкция исключает вообще потери продукта от испарения. Полимерная эластичная оболочка представляет собой мешок, который вкладывается в пространство, образуемое несущими конструкциями. Резервуары с полимерными оболочками-вкладышами могут быть наземными и подземными. Несущими конструкцями резервуаров служат различные материалы - грунт, железобетон_ сталь и др. Разработаны два типа резервуаров: цилиндрические и траншейные. Цилиндрические резервуары имеют предварительно напряженную стенку, купольное покрытие и грунтовое днище. Внутри этом конструкции подвешивается цилиндрическая полимерная оболочка. Траншейные резервуары представляют собой котлованы, закрытые железобетонным перекрытием или легким перекрытием из полимерных материалов. В траншею свободно укладывается оболочка-вкладыш (мешок), в котором хранится продукт. Траншея вырывается бульдозером. Ее глубина по отношению к поверхности земли относительно невелика - 2-3 м. Необходимо, чтобы дно траншеи было расположено выше уровня грунтовых вод. По краям траншеи насыпается реборда из грунта. На рис. V.4 показана схема устройства траншейного резервуара с оболочкой-вкладышем. Оболочки-вкладыши изготовляют из полимерных пленочным материалов: резинотканевые и на основе совмещенного полиамида. Проведенные испытания показали, что резервуары с эластичными полимерными оболочками-вкладышами отвечают требованиям, предъявляемым для хранения легкоиспаряющихся жидкостей. Строительство их экономически выгодно. Дальнейшее внедрение этой конструкции резервуаров во многом зависит от освоения серийного производства полимерных оболочек-вкладышей.   Повышение безопасности эксплуатации стальных резервуаров Стальные вертикальные цилиндрические резервуары принадлежат к числу ответственных металлических конструкций, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях. Жесткость конструкции резервуаров, часто эксплуатируемых при значительных минусовых температурах, приводит к большим напряжениям в металле корпуса и в сварных соединениях, особенно в нижних поясах и узле сопряжения первого пояса с днищем. В процессе эксплуатации резервуаров в отдельных случаях наблюдается неравномерная осадка, деформация днища и корпуса, нарушения герметичности и другие повреждения. Кроме того, стальные резервуары от воздействия агрессивных продуктов подвергаются коррозии. Основными причинами выхода из строя стальных резервуаров являются: значительная коррозия корпуса резервуаров при хранении в них продуктов, агрессивных по отношению к стали; нарушение правил технической эксплуатации резервуаров, в частности превышение допустимой высоты взлива продукта, а также превышение давления или образование недопустимого вакуума в газовом пространстве резервуара; образование трещин в сварных дефектных швах, являющимися концентраторами напряжений, особенно опасных в нижнем по ясе и его сопряжении с днищем резервуара; склонность основного металла корпуса резервуаров, сваренных из «кипящей» стали, к хрупкому разрушению в условиях резкого перепада температур хранимого продукта и окружающего воздуха в районах с низкой температурой и сильными ветрами; неравномерная осадка резервуаров в процессе эксплуатации, особенно в районах с неустойчивыми грунтами и при вибрации корпуса при проведении технологических операций. При анализе работы резервуара зачастую условно принимают для всего резервуара некоторую среднюю его температуру за фактическую. Однако нужно иметь в виду, что теплопотери через корпус и днище резервуара значительно отличаются друг от друга. Если корпус омывается холодными потоками воздуха, то днище соприкасается со слоем грунта, который является относительно хорошим теплоизолятором и затрудняет теплопередачу от хранимого продукта. В резервуаре образуется несколько температурных зон: корпус и часть остывшего продукта имеют температуру, близкую к температуре окружающего воздуха, нефтепродукт на некотором расстоянии от стенок корпуса имеет более высокую температуру, а между ними существует некоторая переходная зона. В восточных районах страны температура окружающего воздуха в зимнее время достигает -35-40 °С, а нефтепро-дукт, перекачиваемый по магистральным трубопроводам, имеет температуру 8-9 °С. Таким образом, разность температур достигает 43-49 °С. На нефтеперерабатывающих заводах при поступлении в резервуар нагретых продуктов разность температур может превышать 100 °С. В уторном шве остаточные напряжения от сварки и гидростатические напряжения в сумме могут превысить допустимые и вызвать нарушение целостности. При росте разности температур напряжения соответственно увеличатся. Авторами работы зафиксировано несколько случаев подобных нарушений целостности. В зимний период на одной из перекачивающих станций Петропавловского нефтепромыслового управления появилась трещина в первом поясе резервуара емкостью 5000 м3, заполненного нефтью на высоту 6 м и работающего в режиме параллельного подключения с малым изменением взлива. В ночь, когда произошло разрушение, было сильное похолодание с ветром. При осмотре места повреждения после зачистки установлено, что трещина распространилась вдоль корпуса на 1200 м м по основному металлу, захватив уторный шов. Ширина трещины в нижней части достигла 6 мм. Аналогичные нарушения зафиксированы также на нефтеперерабатывающих заводах и в более позднее время. Для нормальной работы резервуаров необходимо обеспечить минимальную разность температур между днищем и корпусом, по крайней мере в пределах первого пояса. Это может быть достигнуто за счет тепловой изоляции первого пояса, а также подвода нефтепродукта с положительной температурой в зону уторного шва, путем парового обогрева шва, уменьшением перепада температур хранимого продукта и окружающего воздуха (понижением температуры продукта). Внешний осмотр является одним из основных методов определения технического состояния резервуара. При осмотре выявляются такие дефекты, как трещины, плены, коррозионные повреждения, волосовины, царапины, расслоения, следы усадочной раковины, вмятины, неметаллические включения, заусенцы, оспины, рваные кромки, закаты и др. Например, при обследовании и комплексной дефектоскопии в 17 вновь смонтированных резервуарах обнаружено 42 трещины протяженностью от 20 до 3000 мм. В большинстве случаев они встречаются в вертикальных швах нижней части первого пояса, в местах пересечения вертикальных и горизонтальных швов первого и второго поясов. При этом установлено, что в резервуарах, изготовленных с применением автоматической сварки, протяженность дефектных швов оказалась значительно меньшей. В работе сообщаются данные об анализе причин полного или частичного разрушения резервуаров, изготовленных из стали марки МСт3кп. Из 262 случаев трещинообразования, происшедших в 115 резервуарах, 238 трещин были по сварным швам, что составляет 91% от общего их числа, 20 случаев, т. е. 7,65%, оказалось на уторных уголках и 4 случая, т. е. 1,35°/о, - по основному металлу. Из 17 случаев полного разрушения резервуара в 14 случаях, как отмечено в актах, очагом разрушения являлся сварной шов, то двух случаях - уторный уголок и в одном - зона термического влияния. Приведенные данные показывают, что главная причина разрушения резервуаров из стали МСт3кгт заключалась в неудовлетворительном качестве сварки, а не основного металла. Это подтверждается также и тем, что известны случаи разрушения резервуаров и при положительных температурах. Например, на одной из перекачивающих станций в мае месяце при температуре воздуха 18°С и тихой безветренной погоде в ходе испытания после капитального ремонта разрушился резервуар РВС-4600, изготовленный из стали МСт3кп. Днища стальных резервуаров подвергаются коррозии с внутренней стороны при агрессивности хранимого продукта и с внешней стороны от воздействия почвы или блуждающих токов. Почвенная коррозия - постоянно действующий фактор и интенсивность ее при прочих равных условиях зависит только от собственной коррозионной агрессивности почвы. Коррозия, вызываемая блуждающими токами, возможна только при наличии внешних электрических полей, которые возникают вблизи путей электрифицированного железнодорожного транс порта, заземляющих устройств источников постоянного тока, линий электропередач и в других случаях. Интенсивность коррозии от блуждающих токов может во много раз превосходить интенсивность почвенной коррозии и разрушать днище резервуара за 1-2 года. При наличии нескольких резервуаров, соединенных между собой трубопроводной системой, макрогетерогенность почвы приводит к образованию коррозионной макропары, интенсивность действия которой зависит от ряда факторов: разности между потенциалами днищ резервуаров, катодной и анодной поляризуемости, удельного сопротивления грунтов, состояния изоляционного покрытия и пр. На днищах стальных наземных резервуаров, находящихся в контакте с почвой, за счет различной ее кислородной проницаефмости создаются микропары неравномерной аэрации. Край дни-ща, доступ кислорода к которому свободен, становится катодом и не корродирует. Далее, на расстоянии 0,25-0,5 м от края, где доступ кислорода затруднен, образуется анодная зона в виде по яса шириной от 1 до 2 м (в зависимости от диаметра днища), подверженная наибольшей коррозии. Известны и другие причины образования коррозионных микропар; наличие окалины на поверхности металла; соприкосновение поверхности днища с различной по составу почвой; образование ххлопунов» между днищем и почвой. Днище стальных резервуаров можно защищать от коррозии нанесением изоляционных покрытий или установкой резервуара на гидрофобизированном основании. Изоляционные (битумные) покрытия малоэффективны, поскольку со временем они теряют первоначальные свойства. Применение гидрофобизированных оснований (песок и связывающие продукты: мазут, нефть, битумы и др.) дает несколько лучшие результаты. Наряду с перечисленными пассивными методами защиты днищ резервуаров от коррозии известны активные методы -катодный, протекторный и электродренажный. Сущность первых двух методов заключается в использовании катодной поляризации для прекращения коррозионных процессов. Следует иметь в виду, что применение катодной защиты ограничено по условиям техники безопасности (по требованиям взрывобезопасности). Правила защиты подземных металлических сооружений от подземной коррозии СН 266-63 регламентируют минимальный защитный потенциал, равный -0,87 В по медносульфатному электроду сравнения (МСЭ). Протекторная защита стальных днищ резервуаров основана на принципе работы гальванического элемента. Вследствие разности потенциалов между протектором и защищаемым резервуаром при замыкании их металлическим проводником в цепи появляется ток, при этом протектор является анодом и постепенно разрушается. В настоящее время чаще всего применяют протекторы из магния, алюминия, цинка и их сплавов. Для стабильной и более эффективной работы протектор помещают в активатор, который способствует поддержанию постоянной разности потенциалов между сооружением и протектором. В работе В. Н. Глазкова излагаются основы проектирования электрохимической защиты резервуаров от почвенной коррозии и приводится характеристика оборудования электрохимической защиты днищ резервуаров. Применение электрохимической защиты в резервуарном парке обязательно согласовывается с местной службой противопожарной охраны. Защитные заземления сетевых катодных станций должны отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок ПУЭ», постоянно содержаться в исправном состоянии и иметь сопротивление растеканию тока не более 5 Ом. Традиционные теплоизоляционные материалы обладают существенными недостатками, которые ограничивают их применение для изоляции резервуаров в связи с большими габаритами последних. Для покрытия поверхности резервуаров этими материалами требуется сооружение дорогостоящих лесов и подготовка поверхности резервуара под изоляцию. Вследствие постоянной деформации корпуса резервуаров от часто изменяющегося гидростатического давления в нем жидкости и от изменения его теплового режима изоляция резервуара растрескивается и холодный наружный воздух поступает через трещинки в пространство между корпусом резервуара и изоляцией. При соприкосновении холодного воздуха с теплой стенкой резервуара из воздуха выпадает влага и происходит «запаривание» стенок с усиленной коррозией металла корпуса резервуара. Это явление очень опасно и может быстро вывести резервуар из строя и даже привести к его разрушению, так как наблюдать за процессом коррозии не представляется возможным. Все эти недостатки в значительной мере исключаются при использовании в качестве теплоизоляции пенополиуретана, удельный вес которого 40-50 кгс/м3, т. е. он в 3-20 раз легче других обычно применяемых видов изоляции. Следовательно, дополнительная нагрузка на корпус резервуара будет значительно меньшей. Коэффициент теплопроводности пенополиуретана составляет около 0,03 ккал/ (м • ч • °С) или в 1,5-7 раз меньше, чем у существующих видов теплоизоляции. Пенополиуретан обладает отличной адгезией, т. е. сцеплением даже с неочищенной и окрашенной поверхностью металла; кроме того, он весьма пластичен и поэтому при деформациях корпуса резервуара не разрушается. После нанесения пенополиуретана на корпус резервуара на наружной его поверхности образуется глянцевая воздуховлагонепроницаемая точная пленка. Пенополиуретан стоек по отношению к отрицательными положительным температурам. При воздействии температур 100 и -50°С он не размягчается и не твердеет. Он стоек к воздействию всех видов нефтепродуктов. Эксплуатация пенополиуретана в условиях суровых зим Урала показала полную стабильность всех его констант. Нанесение теплоизоляции из пенополиуретана производится передвижным дозирующим насосом и пистолетом-смесителем при помощи сжатого воздуха при давлении 4-5 кгс/см2 по тому же принципу, что и окраска резервуаров.   НЕКОТОРЫЕ ОБОБЩЕНИЯ Большая часть нефтепродуктов транспортируется по магистральным и внутризаводским продуктопроводам, целостность которых является важным условием безопасности. Наибольшее количество повреждений падает непосредственно на трубы, причем разрывы, трещины, пробоины, свищи по частоте встречаются примерно одинаково, но по объемам потерь первое место занимают разрывы трубопроводов. Для предотвращения повреждений необходимо повышение качества материала труб, более жесткие испытания труб перед укладкой, особенно в сварных швах, соблюдение технологии укладки. Большое значение имеет секционирование трубопроводов. Важно, используя математический аппарат, найти оптимальные решения секционирования, как общие, так и для конкретных частных случаев. Решение этой задачи должно быть поставлено на повестку дня. Если авария уже произошла, то для уменьшения времени простоя и величины потерь продукта необходимы быстрые методы обнаружения мест утечки. Предложено много способов их нахождения, и если некоторые из них могут найти и находят применение на магистральных трубопроводах нефтесбытовой системы, то для заводских условий они могут оказаться - непригодными. Следовательно, необходим отбор методов поиска из числа применяемых для магистральных трубопроводов, а вернее, новая разработка методов и устройств, пригодных для заводских условий с учетом особенностей перекачиваемого продукта. На многих химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях громадное количество легковоспламеняющихся жидкостей по-старому хранится в «атмосферных» стальных резервуарах, вследствие чего загазовывается воздушный бассейн. Необходимо более широкое внедрение прогрессивных способов хранения: в резервуарах с плавающими крышами, понтонами, в резервуарах повышенного давления. Интересным является опыт хранения ЛВЖ в резервуарах с эластичными полимерными оболочками, в том числе при подземном и подводном хранении, однако, являясь перспективными, эти способы хранения еще недостаточно разработаны и проверены, и сейчас все еще остается актуальной задача повышения безопасности эксплуатации стальных наземных резервуаров. Стальные вертикальные цилиндрические резервуары работают в тяжелых эксплуатационных условиях. Не всегда учитывают, что за счет разности температур, возникающей при наполнении и опорожнении резервуаров , в их корпусе могут возникать разрушающие напряжения, для предотвращения которых необходимо принятие специальных мер. Не всегда удовлетворительна прочность сварных швов. Днища стальных резервуаров подвергаются коррозии с внутренней стороны от агрессивных жидкостей и с внешней стороны от воздействия почвы и блуждающих токов. Традиционные теплоизолирующие материалы в результате часто повторяющейся деформации корпуса растрескиваются, а поступающий в трещины влажный воздух усиливает коррозию. Для предотвращения воздействия этих факторов и обнаружения дефектов металла в их первоначальной стадии требуется комплексная неразрушающая дефектоскопия. Имеется много методов неразрушающей дефектоскопии и определены целесообразные условия их приложения. Однако необходима определенная система их применения, так называемая комплексная дефектоскопия, которая позволяет постоянно оценивать состояние резервуаров, находящихся в эксплуатации, и на основе этих данных поддерживать их в работоспособном состоянии, варьируя высоту взлива, усиливая стенки емкости, устраняя «хлопуны» и проводя другие технические меры. Для правильного применения комплексной дефектоскопии нужно разработать критерии оценки надежности резервуаров. Весьма важен и актуален вопрос о принципах нормирования противопожарных разрывов на складах легковоспламеняющихся жидкостей. Имеется две противоположные тенденции в решении этой задачи. С одной стороны, исходя из соображений экономики, целесообразно уменьшать противопожарные разрывы, полагаясь в случае пожара на мощные средства пожаротушения, предотвращающие распространение огня. С другой стороны, делается попытка рассчитать необходимые пожарные разрывы на основе экспериментальных работ по определению интенсивности излучения от горящих резервуаров и определения на этой основе оптимальной величины разрыва. В наших условиях это, по-видимому, наиболее правильное направление, но над его обоснованием следует еще много работать. Трудоемкая и опасная работа по наливу легковоспламеняющихся жидкостей в железнодорожные и автомобильные цистерны совершенствуется, но ее условия все еще далеки от желаемых. Ограничители налива, бесшланговый способ налива, гёрметизация процесса только частично облегчают труд наливщиков. Разработанные системы автоматизированного герметического налива типа АСН и САН еще не нашли широкого применения. Нужны серьезные инженерные разработки герметизированных и полностью автоматизированных систем налива как для железнодорожных, так и для автомобильных цистерн. Возможности совершенствования верхнего налива практически исчерпаны и следует начать и продолжать работу над вариантами нижнего налива. Зачистка емкостей от осадков также является весьма трудоемкой и опасной операцией. Помимо применения способов механической, гидравлической, в некоторых случаях химической очистки емкостей от осадков, целесообразно искать способы устранения или уменьшения осадков путем изменения технологического процесса. Неупорядоченное дренирование подтоварных вод из резервуаров вызывает большие потери продукта, загрязнение водоемов и увеличение пожарной опасности. Инженерные решения задачи достижения минимальных потерь продукта при дренаже находятся еще в поисковой стадии.