ТЕРМИНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам, предназначенным для приема, хранения и отпуска нефти, а также к производству углеводородного топлива из нефти и перекачки результатами этого производства на суда, загружаемые непосредственно в море.
Современные системы хранения нефти - нефтебазы - представляют собой сложные промышленные комплексы, которые должны удовлетворять санитарным нормам и одновременно обеспечивать проведение широкого спектра операций, в частности прием нефти, ее хранение в резервуарах, слив из автомобильных, и/или железнодорожные цистерн, а также налив на нефтеналивные суда.
Известно изобретение «Устройство для слива-налива жидкого груза в нефтеналивные суда», патент RU, №931712, опубл. 1982.05.30, МПК B 67 D 5/04, содержащее береговую емкость и дополнительные трубопроводы, выполняющие функцию внутриплощадочных трубопроводов. Однако изобретение решает иную задачу, а именно, исключение пролива жидкого груза при отсоединении от нефтеналивного судна в аварийных ситуациях и ускорение опорожнения звеньев шарнирного стояка, но не решает задачу повышения экологичности системы, размещенной в природе - охранных зонах.
Известна полезная модель «Установка для хранения нефти и нефтепродуктов», патент RU, №13651, опубл. 2000.05.10, МПК B 65 D 88/00, содержащая группу резервуаров, сырьевой трубопровод и дополнительный трубопровод. Данная полезная модель позволяет перекачивать легкие нефти с одновременным сбором конденсата и отводом газа из сырья, однако она не решает задачи повышения экологичности системы, размещенной в природе - охранных зонах.
Известно изобретение «Система комплексного производства углеводородного топлива, тепловой и электрической энергии и производства из морской воды товарной пресной и питьевой воды, полезных химических элементов и соединений на основе переработки нефти или газового конденсата вблизи мест их добыта и снабжения прибрежных децентрализованных потребителей продукцией этого производства», патент RU, №2198111, опубл. 2003.02.10, МПК В 63 В 35/44, содержащая сырьевые емкости, нефтеперерабатывающие установки, товарные емкости продуктов, судно-носитель, связанные магистралями между собой и с прибрежными потребителями, установкой производства. Система изготовлена в блочно-модульном исполнении. Изобретение решает задачу обеспечения энергией централизованным теплоэнергоснабжением и сокращение материальных и транспортных затрат в процессе поставок углеводородного топлива потребителям и объектам малой энергетики, расположенным в удаленных энергодефицитных районах. Однако не решена задача повышения экологичности системы, размещенной в природо - охранных зонах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение «Система хранения нефти» патент RU, №2215676, опубл. 2003.11.10, МПК B 65 D 88/00 F 17 D 1/08 B 67 D 5/04, которая содержит резервуары для хранения, насосные блоки, блок манифольда, дренажный блок, площадку налива, технологические нефтепроводы, резервуар-сепаратор, блок закачки реагентов, блок оперативного контроля и управления. Изобретение позволяет создать легкоуправляемую систему хранения нефти, которая обеспечивает эффективное проведение основных технологических операций, однако не решает задачу повышения экологичности системы, размещенной в природо - охранных зонах.
В настоящее время необходимо разрабатывать терминальные комплексы, которые являются составной частью транспортно - технологических комплексов углеводородов, которые можно было бы размещать в природо - охранных зонах без ущерба для окружающей природы и сообразно особенностям этих природных зон, когда требуется учитывать большую уязвимость, например, прибрежных зон, загрязнение которых не допустимо. Тем не менее необходимо произвести перевалку нефти и нефтепродуктов с железнодорожного транспорта на суда дейдвейтом до 120 тысяч тонн, что невозможно
сделать без накопления танкерных партий на берегу. В случае, если подводить непосредственно к береговой линии магистральный трубопровод, то вся система перевалки, хранения, переработки может быть осуществлена только с берегового термина. Это, в свою очередь, существенно загрязняет береговую линию, что недопустимо, и, кроме того, увеличивает риски техногенных катастроф, которые могут привести к необратимым последствиям для окружающей среды. Риск загрязнения от систем магистрального трубопровода повышается еще и из-за того, что магистральные трубопроводы и насосные станции к ним рассчитаны на перекачку (транспортировку) углеводородов на большие расстояния, имеют диаметр трубопроводов больше допустимых в прибрежных зонах, а также рассчитаны на значительно большие избыточные давления, чем при локальных трубопроводах. Тем не менее, используя магистральные трубопроводы и традиционный береговой терминал, невозможно обеспечить требования Центра санитарно - эпидемиологического контроля и Комитета по природным ресурсам. Таким образом, требуется решить две взаимоисключающие задачи: обеспечить перевалку на танкеры с железнодорожного транспорта объемов нефти и нефтепродуктов, которые могут перекачиваться только по магистральным трубопроводам, и невозможность размещения магистрального трубопровода на терминале.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение требований по экологической безопасности при перевалке нефтей и нефтепродуктов на суда требуемого дейдвейта.
Данная техническая задача решается с помощью агрегатной схемы терминальной системы, размещаемой с учетом особенностей рельефа на территории, удаленной от береговой природе - охранной зоны и за счет отказа от берегового терминала при обеспечении требуемого объема перевалки нефти и нефтепродуктов на судно.
Данная техническая задача решается следующим образом.
Терминальная система хранения нефти и нефтепродуктов, включает блоки налива, насосные блоки, блоки резервуаров, вспомогательные трубопроводы, обеспечивающие загрузку морских танкеров большой грузоподъемности. Система отличается тем, что терминальная система включает N терминалов для переработки, один промежуточный терминал, один терминал накопления и один морской терминал, объединенные между собой локальными подземными трубопроводами, имеющими характеристики:
- диаметр трубопроводов от 320 до 1020 мм, толщина стенок не более 5 мм, трубопровод проложен на глубине от 2 до 2,5 метра, расчетное давление не более 35 атм, скорость прокачки зависит от установленных насосов. Терминал накопления размещен в безопасной геологической зоне берега на расстоянии не менее двух - трех километров от береговой черты и не более 10-15 километров от морского терминала, а промежуточный терминал размещен в непосредственной близости от железнодорожной станции, как мощной узловой, так и рядом с промежуточными станциями магистрального трубопровода. Все терминалы снабжены блоками налива, выполняющими функцию как налива, так и слива нефти и нефтепродуктов, при этом на морском терминале он состоит из подводной загрузочной платформы и блока манифольда, а на остальных терминалах - из двухсторонних сливо - наливных эстакад, включая блоки разогрева. Подводная загрузочная платформа блока налива морского терминала размещена на дне в геологической зоне не ближе пяти и не дальше двадцати километров от линии берега. Каждый Терминал для переработки размещен от промежуточного терминала на расстоянии не ближе трех километров и соединен с терминалом накопления через промежуточный терминал. Терминалы переработки, промежуточный - терминал перекачки и накопления снабжены блоками резервуаров, причем на терминале переработки блок резервуаров включает как резервуары хранения, так и резервуары перекачки, на терминале перекачки блок резервуаров включает только резервуары перекачки, на терминале накопления блок резервуаров включает только резервуары хранения, где резервуары хранения имеют характеристики: объем для хранения танкерных партий нефти - до 50 тысяч тонн, срок хранения при ожидании подхода танкера может достигать двух недель, резервуары для хранения нефтепродуктов имеют объем от 10 до 20 тысяч тонн. Резервуары заполняются в течение двух-трех суток, скорость заполнения определяется производительностью насосов промежуточного терминала. Резервуары терминала перекачки имеют характеристики такие же как и на терминале хранения, но объем их рассчитан из расчета выгрузки железнодорожного состава и равен от 4,5 до 5 тысяч тонн. Перекачка на терминал хранения начинается по мере выгрузки очередного железнодорожного дорожного состава. Насосные блоки, блоки налива, блоки резервуаров каждого из этих терминалов, соединены между собой внутриплощадочными вспомогательными наземными (открытыми) трубопроводами, имеющими характеристики: диаметр не более 320 мм и соответствуют требованиям внутриплощадочных трубопроводов. Насосный блок для морского терминала размещен на терминале накопления и соединен с подводной загрузочной платформой, а также с насосными блоками посредством локальных (подземных) трубопроводов с
промежуточным терминалом. Насосные блоки морского терминала размещают, например, на берегу.
Терминальная система, может быть соединена таким образом, что первый выход блока налива, расположенного на площадке (территории) терминала переработки последовательно соединен внутриплощадочным трубопроводам с первым насосным блоком, посредством которого перекачивают нефть или нефтепродукты, предназначенные для переработки, резервуарами хранения блока резервуаров и блоком технологической переработки, а второй выход блока налива соединен последовательно внутриплощадочным трубопроводам со вторым насосным блоком терминала переработки, резервуарами перекачки блока резервуаров, третьим насосным блоком, выход которого соединен локальным трубопроводом со входом насосного блока терминала перекачки.
Терминальная система может быть соединена таким образом, что вход первого насосного блока терминала перекачки соединен локальным трубопроводом с выходом резервуара хранения терминала переработки, а выход первого насосного блока терминала перекачки соединен вспомогательным (внутриплощадочным) трубопроводом с первым резервуаром перекачки терминала перекачки, вход второго насосного блока терминала перекачки соединен локальным трубопроводом с выходом блока технологической переработки терминала переработки, а выход второго насосного блока терминала перекачки соединен вспомогательным (внутриплощадочным) трубопроводом со вторым резервуаром перекачки терминала перекачки, и выход блока налива терминала перекачки соединен вспомогательным трубопроводом с третьим резервуаром терминала перекачки либо через третий насосный блок напрямую, либо через третий насосный блок и блок нагрева, подключенный параллельно третьему насосному блоку, причем количество резервуаров терминала перекачки соответствует количеству видов нефтепродуктов и/или нефтей, а выходы каждого резервуара перекачки соединены вспомогательными трубопроводами со входом четвертого насосного блока, выход которого соединен локальным трубопроводом со входом резервуара хранения терминала накопления.
Терминальная система может быть соединена таким образом, что вход первого резервуара хранения терминала накопления соединен локальным трубопроводом с выходом насосного блока терминала перекачки, выход первого резервуара хранения соединен вспомогательным трубопроводом со входом первого насосного блока терминала накопления, вход второго резервуара хранения соединен вспомогательным трубопроводом с выходом второго насосного блока терминала накопления, вход которого соединен вспомогательным трубопроводом с выходом блока налива либо через третий насосный блок терминала накопления непосредственно, либо через третий насосный блок
и блок разогрева, подсоединенный параллельно третьему насосному блоку терминала накопления, а выходы каждого резервуара хранения соединены вспомогательными трубопроводами со входами насосных блоков терминала накопления, соответствующих данному резервуару хранения.
Терминальная система может быть соединена таким образом, что входы насосных блоков для морского терминала, расположенные на терминале накопления предназначены для двух подводных загрузочных платформ (один блок для загрузки нефти, второй для загрузки светлых нефтепродуктов и приема высокооктановых бензинов). Блоки соединены локальными трубопроводами с выходами соответствующего насосного блока терминала накопления, а их выходы с манифолдом морского танкера, посредством гибкого вспомогательного трубопровода. В терминальной системе количество насосных блоков, соединенных с резервуарами хранения, например, соответствуют количеству видов нефтепродуктов и/или нефтей.
Техническое решение проиллюстрировано чертежами.
Фиг.1 - функциональная схема терминальной системы с разделением на блоки - модули (обобщенная схема)
Фиг.2 - общая схема связей отдельных терминалов, входящих в терминальную систему (терминальный комплекс).
Фиг.3 - конкретная реализация терминальной системы для Терминального комплекса «Кингисеппский»: Фиг.3а - показан терминал для переработки; Фиг.3б - показан промежуточный терминал; Фиг.3в - показан терминал накопления: Фиг.3г - показан морской терминал.
Система состоит из N терминалов для переработки (1), один промежуточный терминал (2), один терминал накопления (3) и один морской терминал (4), объединенные между собой локальными подземными трубопроводами (5). Терминал накопления (3) размещен в безопасной геологической зоне берега на расстоянии не менее двух - трех километров от береговой черты и не более 10-15 километров от морского терминала, а промежуточный терминал размещен в непосредственной близости от мощной узловой железнодорожной станции (6). Все терминалы снабжены блоками налива (7). На терминале переработки (1), терминале перекачки (2), терминале накопления (3) блок налива (7) состоит из двухсторонних сливо - наливных эстакад (8), включая блоки разогрева (9). Терминалы переработки (1), промежуточный - терминал перекачки (2) и накопления (3) снабжены блоками резервуаров (10), причем на терминале переработки (1)
блок резервуаров (10) включает как резервуары хранения (Pxi), так и резервуары перекачки (Pпi), на терминале перекачки (2) блок резервуаров (10) включает только резервуары перекачки(Рпi), на терминале накопления (3) блок резервуаров (10) включает только резервуары хранения (Pxi). Насосные блоки (11) размещены на всех терминалах. Насосные блоки (11), блоки налива (7), блоки резервуаров (10) каждого из терминалов переработки (1), на терминале перекачки (2) и терминале накопления (3), соединены между собой внутриплощадочными вспомогательными наземными (открытыми) трубопроводами (12). Насосный блок (11) морского терминала (4) размещен на терминале накопления танкерных партий и соединен с подводной загрузочной платформой (13), которая в свою очередь соединена с насосным блоком танкера (11) гибкими специальными шлангами.
В терминальной системе количество насосных подблоков (Нкi), соединенных с резервуарами хранения (Pпi) блока резервуаров (10) соответствуют количеству видов нефтепродуктов и/или нефтей.
1
1
1...n
2
2
1...n
3
Терминальная система, может быть соединена таким образом, что первый выход (B) блока налива (7), расположенного на площадке (территории) терминала переработки (1) последовательно соединен внутриплощадочным трубопроводам (12) с первым насосным подблоком (HK), посредством которого перекачивают нефть или нефтепродукты, предназначенные для переработки, резервуарами хранения (Px) блока резервуаров (10) и блоком технологической переработки (14), а второй выход (В) блока налива (7) соединен последовательно внутриплощадочным трубопроводом (12) со вторым насосным подблоком (Нк) терминала переработки (1), резервуарами перекачки (Рп) блока резервуаров (10), третьим насосным блоком (Нк), выход которого соединен локальным трубопроводом со входом насосного блока (11) терминала перекачки (2).
к1
1
1
2
2
Терминальная система может быть соединена таким образом, что вход первого насосного подблока (H) терминала перекачки (2) соединен локальным трубопроводом (5) с выходом резервуара хранения (Рх) терминала переработки (1), а выход первого насосного подблока (Hк) терминала перекачки (2) соединен вспомогательным (внутриплощадочным) трубопроводом (12) с первым резервуаром перекачки (Pп) терминала перекачки (2), вход второго насосного подблока (Нк) терминала перекачки (2) соединен локальным трубопроводом (5) с выходом блока технологической переработки (14) терминала переработки (1), а выход второго насосного блока (Нк) терминала перекачки (2) соединен вспомогательным (внутриплощадочным) трубопроводом (12) со
2
3
3
3
3
4
вторым резервуаром перекачки (Рп) терминала перекачки (2), и выход блока налива (7) терминала перекачки (2) соединен вспомогательным трубопроводом (12) с третьим резервуаром перекачки (Рп) терминала перекачки (2) либо через третий насосный подблок (Нк) напрямую, либо через третий насосный подблок (Нк) и блок нагрева (9), подключенный параллельно третьему насосному блоку (Нк), причем количество резервуаров терминала перекачки (2) соответствует количеству видов нефтепродуктов и/или нефтей, а выходы каждого резервуара перекачки (Pпi) соединены вспомогательными трубопроводами (12) со входом четвертого насосного подблока (Нк), выход которого соединен локальным трубопроводом (5) со входом резервуара хранения (Pxi) терминала накопления (3).
1
4
1
1
2
2
3
3
3
Терминальная система может быть соединена таким образом, что вход первого резервуара хранения (Рх) терминала накопления (3) соединен локальным трубопроводом (5) с выходом насосного подблока (Нк) терминала перекачки (2), выход первого резервуара хранения (Px) терминала накопления (3) соединен вспомогательным трубопроводом (12) со входом первого насосного под подблока (Нк) терминала накопления (3), вход второго резервуара хранения (Рк) терминала накопления (3) соединен вспомогательным трубопроводом (12) с выходом второго насосного подблока (Нк) терминала накопления (3), вход которого соединен вспомогательным трубопроводом (12) с выходом блока налива (7) либо через третий насосный подблок (Нк) терминала накопления (3) непосредственно, либо через третий насосный подблок (Нк) и блок разогрева (9), подсоединенный параллельно третьему насосному подблоку (Нк) терминала накопления (3), а выходы каждого резервуара хранения (Pxi) соединены вспомогательными трубопроводами (12) со входами насосных подблоков (Нкi) терминала накопления (3), соответствующих данному резервуару хранения (Pxi).
Терминальная система может быть соединена таким образом, что входы насосных блоков (Нкi) для морского терминала (4), состоящего из двух подводных загрузочных платформ (13), (один блок для загрузки нефти, второй для загрузки светлых нефтепродуктов и приема высокооктановых бензинов), соединены локальными трубопроводами (5) с выходами соответствующего насосного подблока (Нкi) терминала накопления (3), а выходы каждого из насосных подблоков (Нкi) морского терминала (4), соединены гибким вспомогательным трубопроводом (14) с блоком манифолда (15). Насосные блоки морского терминала размещают, например, на берегу.
Система работает следующим образом. Для перекачки нефти и нефтепродуктов на суда требуемого дейдвейта требуется на берегу накопить танкерную партию, которая составляет от 5 тысяч до 100 тысяч тонн. Для этого необходимо разместить на берегу достаточно мощное хранилище, которое бы позволило накопить и сохранить в течение некоторого времени танкерную партию нефтей. Однако накопление может происходить только в течение достаточно длительного времени, поскольку вместимость железнодорожных цистерн намного меньше, а, следовательно, процесс перевалки нефтей из цистерн, их слив и хранение требуют во - первых размещения вблизи береговой линии железнодорожных узлов, во - вторых больших терминальных комплексов. При этом существенно нарушается экология береговой линии за счет повреждения прибрежных природе - охраняемых зон во время строительства и эксплуатации таких комплексов. Появляется большой риск техногенных катастроф на больших железнодорожных узлах и береговых терминалах. По тем же причинам небезопасно для экологии прибрежных зон подводить магистральный трубопровод, который смог бы обеспечить скорость перекачки нефтей на танкер за требуемое время без построения дополнительных хранилищ, поскольку сама транспортировка углеводородов по большим магистральным трубопроводам с избыточным давлением до 50 атм. не удовлетворяет требованиям по сохранению экологии прибрежных зон. Кроме того, они не дают возможности предварительной переработки нефтей перед их перевалкой на танкер.
Блочно - модульное устройства системы терминала позволяет построить терминальную систему таким образом, чтобы каждый модуль, которым является небольшой терминал, выполнял строго отведенную ему функцию без накопления критической для экологии массы нефтей, и, кроме того, небольшие размеры каждого модуля позволяют разместить их в тех естественных зонах, которые бы за счет естественного рельефа местности минимизировали попадание нефтей в случае аварийного сброса, в прибрежную зону е прилежащую к ней акваторию, а также делали невозможным взаимное влияние этих модулей друг на друга, т.е. возникновение техногенной катастрофы. Кроме того, разделение терминальной системы на отдельные небольшие терминалы, которые выполняют каждый свою функцию, позволяют выстроить терминальную систему на большом расстоянии от прибрежной зоны не применяя магистральные трубопроводы.
Так в предложенном техническом решении В систему входят N терминалов переработки (1) и по одному терминалу перекачки (2) и накопления (3), которые можно разместить на расстоянии «1» не менее двух - трех километров от береговой черты (см. Фиг.2), но не более 10-15 километров от морского терминала - расстояние «L». При этом характеристики трубопроводов между терминалами на порядок меньше характеристик
магистрального трубопровода. Локальный трубопровод, соединяющий отдельные терминалы размещают на глубине от 2 до 2,5 метра, диаметр трубопроводов от 320 до 1020 мм, толщина стенок не более 5 мм, расчетное давление не более 35 атм. Данный локальный трубопровод обеспечивает необходимую перекачку нефти между терминалами терминальной системы не требуя дополнительного обслуживания при изменении погодных условий, просадки трубопроводов в различные погодные сезоны года. Терминалы в системе размещены на расстоянии «h», равном или больше трех км. Четвертым терминалом, входящим в терминальную систему, является морской терминал (4), который размещается в море на подводных платформах, на расстоянии «H», равном от 5 до 20 км от береговой черты. Функционирует предложенная терминальная система следующим образом. Все терминалы переработки подсоединены через терминал перекачки и терминал накопления к морскому терминалу (4).
У терминала переработки (1) имеется свой блок налива - слива (8) нефтей и нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Нефтепродукты разделяют на светлые - бензин, дизельное топливо и темные - мазут, печное топливо, бункерное топливо, а также сырая нефть. Они поступают каждый в свой резервуар перекачки или резервуар хранения, в который из цистерн перекачивают каждый вид нефтепродуктов с помощью соответствующего насоса насосного блока (11). Из резервуаров перекачки нефтепродукты перекачивают по локальному трубопроводу на терминал перекачки (2). Из резервуаров хранения нефтепродукты перекачивают в блок технологической переработки (14), а затем на терминал перекачки (2). При необходимости, нефтепродукты перегружают из цистерн с помощью блока разогрева (9). Между отдельными блоками каждого терминала, в пределах территории этого терминала, нефтепродукты транспортируют по открытым внутриплощадочным трубопроводам, постоянный контроль за которыми удобно осуществлять без дополнительного технологического оборудования. Нефтепродукты, поступившие на терминал перекачки (2) совместно с нефтью и нефтепродуктами, которые были разгружены непосредственно с железной дороги через блок налива слива (7, 8) терминала перекачки (2), каждый через свой резервуар перекачки, соответствующий типу нефтепродуктов, без задержки перекачивают на терминал накопления (3), где в резервуарах хранения накапливается танкерная партия того или иного вида нефтепродуктов. После накопления танкерной партии, нефтепродукт перекачивают по локальному трубопроводу, соединяющему насосный блок (11) терминала накопления (3) с насосным блоком (11) морского танкера (4). При этом локальный трубопровод до  береговой линии проложен на глубине 2-2,5 метра под землей, а далее на той же глубине - по дну акватории до морского терминала (4). Нефтепродукты поступают через насосный
блок (11), расположенный на терминале накопления и соединенный с подводной загрузочной платформой (13) и насосами морского танкера (4) через блок манифолда (15) танкера.
Таким образом решается кроме повышения экологичности терминальной системы при выгрузке и переработке нефтепродуктов, при погрузке, в частности на морские суда, также и упрощение сборки терминальной системы на местности за счет агрегатной сборки блоков терминальной системы (блочно - модульное исполнение), и обеспечение возможности учета характеристики местности при монтаже терминальной системы с отводом техногенно опасных блоков системы от местности, подверженной затоплениям, от охранных зон, сейсмоопасных зон и т.п.