СИСТЕМА ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ И ОТПУСКА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Заявляемая полезная модель относится к системам приема, хранения, отпуска и транспортировки легкоиспаряющихся жидкостей, в частности, нефти и нефтепродуктов, и может использоваться в нефтеперерабатывающей, нефтяной и химических отраслях, в аэропортах, на наливных терминалах и на складах нефти и нефтепродуктов.
Известен способ наполнения резервуаров легкоиспаряющейся жидкостью и ее хранения (Патент Украины №61305, МПК B67D 5/00, B65D 90/30 B01D 19/00, 17.11.2003, бюл. №11), который включает подачу легкоиспаряющейся жидкости в резервуар, отбор паровоздушной смеси в промежуточную емкость через газоуравнительный трубопровод, конденсацию паров путем сжатия смеси и ее охлаждения, отделение жидкого компонента, который содержится в смеси, от воздуха; в котором осуществляют подключение к выходу газоуравнительного трубопровода как промежуточной емкости резинотканевого мягкого резервуара, предназначенного для хранения и транспортировки нефтепродуктов, а сжатие паровоздушной смеси осуществляют компрессором, каждая ступень которого оборудована холодильником с поверхностями теплообмена, достаточными для охлаждения паровоздушной смеси до температуры, которая предшествовала сжатию, и устройством для слива жидкой фракции продукта. Недостатком этого способа является недостаточный уровень безопасности и надежности, так как мягкие резервуары не защищены от переполнения и дополнительных лишних нагрузок, а также отсутствует возможность контроля давления в элементах системы.
Известен способ хранения легкоиспаряющихся жидкостей в резервуарах, соединенных газоуравнительной системой (Патент Украины №28612, МПК B65D 90/22, 10.12.2007), который включает наполнение резервуаров легкоиспаряющейся жидкостью и слив ее из резервуаров, перемещение паровоздушной смеси между резервуарами и сбор ее путем подключения газовых пространств резервуаров с легкоиспаряющейся жидкостью к газосборникам, каждый из которых выполнен в виде мягкого эластичного резервуара. Мягкие эластичные резервуары выполнены из синтетического материала, изготовленного на основе полиолефиновых полимеров. К недостаткам этого известного способа следует отнести высокие потери нефтепродуктов благодаря отсутствию возможности сбора паров нефти и нефтепродуктов при наливе подвижных цистерн (судов), т.е. не организованно герметичный налив с отбором паров, а также высокую пожарную опасность, которая обусловлена высокой концентрацией паровоздушной смеси нефти и нефтепродукта на участках налива подвижных цистерн (судов).
Ближайшим аналогом выбрана установка для хранения легкоиспаряющейся жидкости в резервуарах, соединенных газоуравнительной системой (Патент Украины №31269, МПК B65D 90/00, 25.03.2008, бюл. №6), которая содержит резервуары для хранения легкоиспаряющейся жидкости, каждый из которых соединен газоуравнительным трубопроводом через огневые преградители и запорную арматуру с по меньшей мере одним газосборником, предназначенным для сбора паровоздушной смеси из резервуаров и выполненным в виде мягкой эластичной оболочки. Установка снабжена системой раннего обнаружения аварийных ситуаций, которая содержит блок управления, установленные возле каждого резервуара и газосборника датчики довзрывоопасных концентраций, установленные в верхней части каждого резервуара датчик предельного уровня наполнения, датчик аварийного уровня наполнения, датчик температуры паровоздушной смеси и датчик давления паровоздушной смеси, а также установленной в линии газоуравнительного трубопровода перед каждым резервуаром и газосборником дублирующей аварийной запорной арматуры, обеспеченной приводами, при этом вход блока управления связан с установленными возле каждого резервуара и газосборника датчиками довзрывоопасных концентраций, установленными в верхней части каждого резервуара, датчиком предельного уровня наполнения, датчиком аварийного уровня наполнения, датчиком температуры паровоздушной смеси и датчиком давления паровоздушной смеси, а выход блока управления связан с приводами дублирующей аварийной запорной арматуры для подачи команды на закрытие упомянутой дублирующей аварийной запорной арматуры каждого резервуара и газозборника и перекрытие газоуравнительных трубопроводов при запредельном изменении показателей упомянутых датчиков.
Недостатками ближайшего аналога является недостаточный уровень безопасности и надежности установки, так как отсутствует возможность контроля давления в элементах газоуравнительной системы, а также возможность автоматического ограничения избыточного давления в газосборниках.
Кроме этого отсутствует возможность отслеживания параметров и свойств продукта в резервуарах хранения нефти и нефтепродуктов, а также резервуары не обеспечены системой пожаротушения.
Установка имеет недостаточный уровень надежности и срабатывания системы раннего обнаружения аварийных ситуаций, что не дает возможности реагирования системы при возникновении взрыва резервуара, а также отсутствует возможность оповещения персонала и своевременного реагирования для ликвидации аварии или эвакуации.
В основу полезной модели поставлена задача создания такой системы приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов, которая бы обеспечивала доведение потерь топлива от испарения на объектах к уровню нормативных согласно Европейским нормативам (ISO 14000), защиту оборудования от разрушения и повышения надежности, техногенной, пожарной и экологической безопасности.
Поставленная задача достигается тем, что в системе приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов, которая содержит газоуравнительную систему, оборудованные автоматической системой измерения уровня взлива, температуры и плотности нефтепродуктов резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов с установкой пожаротушения, каждый из которых соединен газоуравнительным трубопроводом через огневые предохранители и запорную арматуру с по меньшей мере одним газосборником в виде мягкого резервуара, систему раннего обнаружения аварийных ситуаций с набором датчиков, установленных в каждом резервуаре для хранения нефти и нефтепродуктов и возле каждого из них, блоком управления, датчик довзрывоопасных концентраций, согласно полезной модели, газоуравнительная система соединена с газовыми обвязками наливных фронтов, которые соединены через огневые предохранители и запорную арматуру с оборудованием герметичного налива передвижных цистерн или судов, к которой подсоединена через огневые предохранители и запорную арматуру установка регенерации паров, которая соединена с по меньшей мере одним газосборником в виде мягкого резервуара-газгольдера, к тому же каждый газосборник оснащен приборами измерения давления и специальным отсечным клапаном, кроме этого в нижней части каждого резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов установлена установка подслойного пожаротушения, также резервуары хранения нефти и нефтепродуктов оборудованы дыхательно-предохранительной арматурой, а система раннего обнаружения аварийных ситуаций содержит датчики пламени и сейсмические датчики, установленные в резервуарах хранения нефти и нефтепродуктов, и датчики довзрывоопасных концентраций, установленные на участках герметичного налива подвижных цистерн или судов и возле установки регенерации паров, кроме того, к блоку управления подсоединены системы голосового оповещения персонала и системы сигнализации и пожаротушения.
Согласно полезной модели система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов содержит установку регенерации паров компрессорного типа, ступени которой оборудованы теплообменным оборудованием с увеличенными поверхностями теплообмена или холодильной машиной и устройствами для слива жидкой фракции продукта или компрессорно-детандерного типа для ожижения паровоздушной смеси нефти и нефтепродуктов.
Согласно полезной модели система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов содержит по меньшей мере один газосборник в виде мягкого резервуара-газгольдера, выполненного в виде подушки, который размещен на открытой площадке, и в виде отдельных замкнутых эластичных оболочек, размещенных в отдельном пустом резервуаре хранения нефти и нефтепродуктов, который может использоваться в качестве резервного.
Заявляемая система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов решает вопросы сбора паров нефти и нефтепродуктов при наливе подвижных цистерн (судов) через оборудование герметичного налива (верхнего и нижнего) для дальнейшей их регенерации (ожижения). Это дает возможность снизить потери нефти и нефтепродуктов и снизить пожарную опасность на участках налива подвижных цистерн (судов).
В системе применяется установка регенерации (ожижения) паров компрессорного типа, ступени которой оборудованы теплообменным оборудованием с увеличенными поверхностями теплообмена или холодильной машиной и устройствами для слива жидкой фракции продукта или компрессорно-детандерного типа. Установка ожижает парогазовую смесь из трубопровода газоуравнительной системы и газосборников, которая накапливается в них при наливе подвижных цистерн (судов), а также избыточный объем паровоздушной смеси из мягких резервуаров-газгольдеров, в которых собираются пары из резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Полученный жидкий продукт направляется в резервуар хранения нефти и нефтепродуктов. Установки дают возможность перевести парогазовую смесь в жидкость и возвратить в технологический процесс, что сохраняет качество топлива в резервуарах, улучшает экологическую обстановку и пожарную безопасность с получением определенного экономического эффекта.
В системе применяются газосборники - мягкие резервуары-газгольдеры (МРГ) изготовленные в виде подушки или в виде отдельных замкнутых эластичных оболочек, размещенных в отдельном пустом резервуаре хранения нефти и нефтепродуктов, который может использоваться в качестве резервного. Такой резервуар может использоваться по прямому назначению - для хранения топлива, и как корпус для газосборника. Размещение МРГ в резервуаре дает возможность уменьшить площадь размещения системы с увеличением рабочего объема газосборника, а также повысить безопасность и срок эксплуатации МРГ, снизив влияние внешних факторов окружающей среды.
Каждый мягкий резервуар-газгольдер (МРГ) подключен к газоуравнительному трубопроводу газоуравнительной системы через запорную и огнепреграждающую арматуру и специальный отсечной клапан. Отсечной клапан ограничивает давление в МРГ, поэтому его применение позволяет ограничить напряжение в элементах системы и стенках МРГ и, таким образом, защитить МРГ от разрушения, повысить его надежность и безопасность на объектах хранения и перевалки нефти и нефтепродуктов, где они применяются.
Защита МРГ от разрушения, повышение его надежности и безопасности на объектах хранения и перевалки нефти и нефтепродуктов, где они применяются, увеличивает эффективность использования заявляемой системы приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов в целом.
Магистрали газоуравнительной системы возле каждого резервуара хранения нефти и нефтепродуктов и каждого газосборника оборудованы приборами измерения давления. Это дает возможность визуального контроля за работой системы и проведения анализа рабочего состояния ее элементов.
В заявляемой системе приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов оборудованы элементами автоматической системы измерения уровня взлива, температуры и плотности нефтепродуктов. Автоматизированный способ измерения не нуждается в открытии замерных люков, что не приводит к разгерметизации резервуара и потерь паров продукта, исключает человеческий фактор и позволяет повысить уровень контроля и учета, пожарной, санитарной и экологической безопасности.
Кроме этого резервуары хранения нефти и нефтепродуктов оборудованы автоматической системой подслойного пожаротушения, элементы которой смонтированы в нижнем поясе стенки, которая позволяет повысить надежность процесса пожаротушения и уровень экологической и пожарной безопасности благодаря исключению потерь паров нефти и нефтепродуктов через негерметичные пенокамеры и пеногенераторы смонтированные в верхнем поясе стенки, а также позволяет повысить уровень взлива резервуара.
В системе раннего обнаружения аварийных ситуаций на резервуарах хранения нефти и нефтепродуктов кроме датчиков предельного уровня наполнения, аварийного уровня наполнения, температуры и давления паровоздушной смеси установлены сейсмодатчик и датчик пламени, которые позволяют повысить надежность реагирования системы при возникновении взрыва резервуара или развитии пожара. Кроме того, датчики довзрывоопасных концентраций установлены не только возле каждого резервуара хранения нефти и нефтепродуктов, каждого газосборника, а еще и на участках налива подвижных цистерн (судов) и возле установки регенерации (ожижения) паров. Для реализации возможности оповещения персонала и своевременного его реагирования для ликвидации аварии или эвакуации к блоку управления подсоединены системы сигнализации голосового оповещения и пожаротушения.
В целом, технический результат, который достигается при решении поставленной задачи и использовании предложенной системы приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов заключается в увеличении срока эксплуатации оборудования, что дает возможность существенно снизить возможные материальные потери и уменьшить вредное воздействие на окружающую среду и обслуживающий персонал.
Заявляемая полезная модель поясняется изображением.
Фиг. - Система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов.
Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов 1, предназначенные для приема, хранения и отпуска легкоиспаряющихся жидкостей, в частности, нефти и нефтепродуктов, оборудованы дыхательно-предохранительной арматурой 2, элементами автоматической системы измерения уровня взлива, температуры и плотности нефтепродуктов 3 и установками подслойного пожаротушения 4. Установка подслойного пожаротушения 4 смонтирована в нижнем поясе стенки резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1. К газовым пространствам резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 подсоединены трубопроводы 5 соответствующего диаметра (согласно специальным расчетам) через световые люки, тройники, монтируемые под дыхательно-предохранительной арматурой 2 или через другие люки и патрубки. Трубопровод 5 подключается через запорную арматуру 6 (задвижки, заслонки поворотные, шаровые краны или др. с ручным, электрическим, пневматическим или др. приводом) и огнепреградители 7 (огневые предохранители) соответствующего диаметра. На трубопроводе 5 установлен прибор измерения давления 8 (U-образный манометр, тягонапоромер или др.). Опускные трубопроводы 5 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 подсоединяются к сборному газоуравнительному трубопроводу 9 соответствующего диаметра (согласно специальным расчетам), который, в свою очередь, соединен с трубопроводом 10 подключения газосборника - мягкого резервуара-газгольдера 11 (объем и количество газосборников определяется согласно специальных расчетов). Каждый мягкий резервуар-газгольдер 11 подсоединяется эластичным рукавом 12 к трубопроводу 10 с набором запорной арматуры 6, огнепреграждающей арматуры 7, приборов измерения давления 8 и оснащенного специальным отсечным клапаном 13.
Трубопроводы газовой обвязки наливных участков 14 соединяются с газовыми пространствами автобензовозов, железнодорожных цистерн, судов и др. 15 (или с герметичными стояками верхнего или нижнего налива 16) эластичными рукавами 17 через соответствующую запорную арматуру 6 и огнепреграждающую арматуру 7. С другой стороны эти трубопроводы подключаются к сборному коллектору газоуравнительного трубопровода 9, который, в свою очередь, соединен с мягким резервуаром-газгольдером 18 (объем и количество газгольдеров определяется согласно специальных расчетов). Каждый мягкий резервуар-газгольдер 11 подключается эластичным рукавом 12 к трубопроводу 10, который оснащен специальным отсечным клапаном 13 и набором запорной 6, огнепреграждающей арматуры 7, приборов измерения давления 8. Трубопровод 10 подключен к сборному коллектору 9. Также к коллектору 9 трубопроводом 19 подключается установка регенерации (ожижения) паров 20 нефти и нефтепродуктов (УРП) через соответствующую запорную 6 и огнепреграждающую 7 арматуру. В систему включена накопительная емкость 21 для сбора полученного жидкого продукта, полученного в установке регенерации паров 20, насос 22, «свеча» 23 для сброса очищенной от углеводородов паровоздушной смеси в атмосферу после установки регенерации паров 20. Установки регенерации паров 20 могут быть компрессорного типа с теплообменным оборудованием или холодильной машиной с устройствами для слива жидкой фракции продукта или компрессорно-детандерного типа. Установка регенерации паров 20 оборудована системой автоматического управления.
Во всех резервуарах для хранения нефтепродуктов 1 в верхней части установлены датчики 24 предельного уровня наполнения, аварийного уровня наполнения, температуры и давления паровоздушной смеси, сейсмический датчик и датчик пламени. На территории объекта возле каждого резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1, мягких резервуаров-газгольдеров 11, 18, возле участков налива подвижных цистерн или судов 15, установки регенерации паров 20, насосных станций установлены датчики довзрывоопасных концентраций 25, которые соединены кабельными линиями 26 с блоком управления 27. Блок управления 27 имеет электрические соединения (связи) 28 с системами сигнализации, автоматического пожаротушения и речевого оповещения.
Система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов работает следующим образом.
Топливо из подвижных цистерн, судов 15 или магистрального нефтепровода сливается в резервуар для хранения нефти и нефтепродуктов 1. Увеличивающийся уровень топлива вытесняет паровоздушную смесь из газового пространства, которая по трубопроводу газовой обвязки (газоуравнительному трубопроводу) 5 через запорную арматуру 6 и огневой предохранитель 7 попадает в сборный коллектор газоуравнительного трубопровода 9. Дальше паровоздушная смесь через запорную арматуру 6, огневой предохранитель 7 и специальный отсечный клапан 13 попадает в мягкий резервуар-газгольдер (МРГ) 11, который подсоединен к трубопроводу 10 эластичным рукавом 12. Паровоздушная смесь наполняет МРГ 11.
При нагреве паровоздушной смеси в газовом пространстве резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1 в дневное время (каждые сутки) паровоздушная смесь расширяется и поступает по трубопроводу газовой обвязки 5 через запорную арматуру 6 и огневой предохранитель 7, сборный коллектор газоуравнительного трубопровода 9, трубопровод 10 с набором арматуры 6, 7 и специальный отсечный клапан 13, эластичный рукав 12 и попадает в мягкий резервуар-газгольдер (МРГ) 11. Дыхательно-предохранительная арматура 2 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 не срабатывает, потому что давление паровоздушной смеси, необходимое для заполнения МРГ 11, намного меньший давления настройки клапанов дыхательно-предохранительной арматуры 2 равного, приблизительно, 1500÷2000 Па (150÷200 мм вод.ст.).
Предохранительный клапан 2 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 не срабатывает поскольку давление необходимое для заполнения мягкого резервуара-газгольдера 11 равно, приблизительно, 4÷5 мм вод.ст., что намного меньше давления настройки дыхательно-предохранительной арматуры 2 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1. При снижении температуры газового пространства и возникновении вакуума в резервуаре для хранения нефти и нефтепродуктов 1 паровоздушная смесь из мягкого резервуара-газгольдера 11 будет поступать обратным путем в резервуар 1. Подобные циклы будут повторяться соответственно изменениям температуры окружающей среды или колебаний атмосферного давления.
В том случае, когда по какой-либо причине давление в газовом пространстве резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1 или в трубопроводах 5, 9, 10 станет выше давления настройки отсечного клапана 13, он сработает и прекратит доступ паровоздушной смеси в МРГ 11, что защитит его от лишних напряжений. В данной ситуации рост давления будет длиться до тех пор, пока не сработает дыхательно-предохранительная арматура 2 резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 и избыточный объем смеси будет выброшен в атмосферу. Заявляемая система рассчитывается таким образом, чтобы таких ситуаций было как можно меньше. Кроме того, избыточный объем паровоздушной смеси может быть ожижен с помощью установки регенерации паров 20. Когда давление в системе снизится до уровня давления настройки отсечного клапана 13, он откроется.
При наливе нефти и нефтепродуктов в подвижные цистерны или суда 15 из резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 снижающийся уровень топлива вызывает снижение давления в газовом пространстве до вакуума. Этот процесс обуславливает движение паровоздушной смеси из МРГ 11 через коммуникации и трубопроводы 5, 9, 10, 12 и арматуру 6, 7, 13 в резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов 1.
При наливе нефти и нефтепродуктов из резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов 1 в подвижные цистерны или суда 15 повышающийся уровень топлива вытесняет паровоздушную смесь из газового пространства цистерн 15, которая по трубопроводам газовой обвязки наливных участков 14 через запорную арматуру 6 и огневые предохранители 7 попадает в сборный коллектор газоуравнительного трубопровода 9. Дальше паровоздушная смесь через запорную арматуру 6, огневой предохранитель 7 и специальный отсечный клапан 13 попадает в мягкий резервуар-газгольдер (МРГ) 18, который соединен с трубопроводом 10 эластичным рукавом 12. Паровоздушная смесь накапливается в МРГ 18.
Параллельно, или после проведения наливных операций, в работу включается установка регенерации паров нефти и нефтепродуктов (УРП) 20 в ручном или автоматическом режиме. Установка регенерации паров 20 может быть компрессорного типа с теплообменным оборудованием или холодильной машиной с устройствами для слива жидкой фракции продукта или компрессорно-детандерного типа. Паровоздушная смесь с МРГ 18 через коммуникации и трубопроводы 12, 10, 9 и арматуру 6, 7, 13 попадает в УРП 20. Регенерация, а именно ожижение паров (конденсация углеводородов из смеси) в установке регенерации паров 20 происходит благодаря сжатию смеси компрессором с последующим охлаждением, ступени которого оборудованы холодильниками с увеличенными поверхностями теплообмена и устройствами для слива жидкой фракции продукта. Полученный жидкий продукт с УРП 20 собирается в накопительной емкости 21, откуда направляется в один из резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов 1 насосом 22 или самостоятельно благодаря давлению в накопительной емкости 21. Очищенная от углеводородов паровоздушная смесь из установки регенерации паров 20 направляется через «свечу» 23 в атмосферу.
Аналогичным образом паровоздушная смесь ожижается не только из МРГ 18, а и из МРГ 11.
Мягкие резервуары-газгольдеры (МРГ) 11 или 18 могут представлять собой эластичную замкнутую оболочку, изготовленную в виде подушки, которая размещается на открытой площадке или в виде отдельных замкнутых эластичных оболочек размещенных в отдельном порожнем резервуаре хранения нефти и нефтепродуктов 1, который может использоваться как резервный 1а. Резервуар 1а может использоваться по прямому назначению для хранения нефти и нефтепродуктов 1, и как корпус для газосборника 11 и 18. При наполнении парогазовой смесью МРГ 11 размещенных в резервуаре 1а воздух из его корпуса будет выходить через дыхательно-предохранительную арматуру 2 в атмосферу, при освобождении МРГ 11 - будет возвращаться на прежнее место. Размещение МРГ 11, 18 в резервуаре 1а дает возможность уменьшить площадь размещения системы с увеличением рабочего объема газосборника, а также повысить безопасность и срок эксплуатации МРГ 11, 18, снизив влияние внешних факторов окружающей среды.
Показания датчиков 24 (предельного уровня наполнения, аварийного уровня наполнения, температуры и давления паровоздушной смеси, сейсмодатчик и датчик пламени) и датчиков довзрывоопасных концентраций 25 электрическими цепями 26 передаются блоку управления 27 системы раннего обнаружения аварийных ситуаций, где значения технологических параметров сравниваются с предельно допустимыми значениями.
Если значения технологических параметров упомянутых датчиков 24, 25 находятся в пределах допустимых значений, блок управления 27 системы раннего обнаружения аварийных ситуаций не выдает никаких команд по электрическим связям 28 системам сигнализации, автоматического пожаротушения и системе речевого оповещения персонала.
Если значение технологических параметров одного или нескольких из датчиков 24, 25 выходят за пределы допустимых значений блок управления 27 системы раннего обнаружения аварийных ситуаций мгновенно подает команду системам сигнализации, автоматического пожаротушения, речевого оповещения персонала в зависимости от уровня опасности. Это позволяет предотвратить распространение аварийной ситуации на объекте.
Таким образом, применение заявляемой системы приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов позволяет значительно снизить потери нефти и нефтепродуктов при приеме, хранении и отпуске, повысить экологическую, техническую и пожарную безопасность, а также надежность эксплуатации на объектах хранения и переработки нефти и нефтепродуктов, которые в свою очередь позволяют повысить эффективность ее использования для хранения легкоиспаряющихся жидкостей в целом.
Заявляемая система приема, хранения и отпуска нефти и нефтепродуктов проста в изготовлении, а приведенные сведения подтверждают возможность ее промышленного осуществления (применения) с использованием современных материалов, обычных комплектующих изделий и стандартного оборудования.