Способы и средства доставки нефтепродуктов на нефтебазы
Поставка нефтепродуктов на нефтебазы осуществляется железнодорожным, водным, автомобильным и трубопроводным транспортом.
Железнодорожный транспорт
Поставка нефтепродуктов по железной дороге производится в специальных цистернах или крытых вагонах в таре. Железнодорожные цистерны классифицируют по назначению и по типу ходовой части. По назначению различают цистерны обычного и специального исполнения. Цистерны обычного исполнения предназначены для перевозки светлых нефтепродуктов, а специального — для транспортировки высоковязких и высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов. К ним относятся цистерны с паровой рубашкой, в нижней части которых расположена паровая рубашка с площадью поверхности нагрева около 40 м2, а также цистерны-термосы, снабженные тепловой изоляцией и стационарным трубчатым подогревателем с поверхностью нагрева 34 м2.
Объем котла современных цистерн составляет от 54 до 162 м3, диаметр — до 3,2 м.
По типу ходовой части различают четырехи восьмиосные цистерны.|
|
Модель цистерны |
|
Параметры котла |
|
|
|
Груз |
Вместимость, »г |
Диаметр, |
Длина, |
||
|
|
полная |
полезная |
м |
м |
|
|
Бензин и светлые нефтепродукты |
15-890 15-892 15-894 |
61,2 |
60,0 |
2,8 |
10,300 |
|
|
15-1443 15-1427 15-1428 |
73,1 |
71,7 |
3,0 |
10,770 |
|
|
15-1547 |
85,6 |
83,9 |
3,2 |
11,194 |
|
|
15-871 |
140,0 |
137,2 |
3,0 |
19,990 |
|
|
15-1500 |
161,6 |
156,2 |
3,2 |
20,650 |
|
Высоковязкие |
15-897 |
62,3 |
60,3 |
2,8 |
10,520 |
|
нефтепродукты |
15-1566 |
73,2 |
70,0 |
3,0 |
10,770 |
Четырехосная цистерна для перевозки светлых нефтепродуктов (модель 15-1443):
1— устройство загрузки; 2 — предохранительная арматура; 3 — внутренняя лестница; 4 — котел; 5 — ударно-тяговые приборы;
6 — ходовая часть; 7 — рама; 8 — тормозное оборудование; 9 — устройство выгрузки; 10 — наружная лестница; 11 —крепление котла на раме
Рама служит для восприятия тяговых усилий, ударов в автосцепку, а также инерционных сил котла, возникающих при изменении скорости движения цистерны. Наружная лестница обеспечивает доступ обслуживающего персонала к горловине, а внутренняя — к поверхности и оборудованию котла изнутри.
Горловина цистерны служит для верхнего налива и слива цистерны, по обечайке горловины контролируется заполнение котла. Для этого к нижней кромке обечайки горловины приварены две сегментные планки: первая указывает уровень предельного налива, вторая — фактический уровень заполнения. Горловина котла имеет штампованно-сварную крышку, закрепляемую восемью откидными болтами. На опорное кольцо горловины ставится уплотнительное кольцо из бензоморозостойкой резины.
Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов отличается большей вместимостью котла.
Рядом с горловиной цистерн расположен предохранительно-впускной клапан, который отрегулирован на избыточное давление 150 000 Па и вакуум 20 000 Па.
Восьмиосная цистерна для перевозки нефтепродуктов: 1 — котел; 2 — предохранительная арматура; 3 — наружная лестница; 4 — устройство загрузки; 5 — внутренняя лестница; 6 — устройство выгрузки; 7,8 — узлы крепления котла к ходовой; 9 — днище
Предохранительновпускной клапан:
1 — пружина впускного клапана; 2 — впускной клапан; 3 — предохранительный клапан;
4 — пружина предохранительного клапана; 5 — корпус
Цистерны для перевозки темных и светлых нефтепродуктов оборудованы универсальным сливным прибором.
Универсальный сливной прибор (ГОСТ 9273-70):
1 — стойка; 2 — штанга; 3 — скоба; 4 — нажимной винт; 5 — стопорная гайка; 6 — крышка; 7 — кожух; 8 — корпус; 9 — клапан
Он состоит из частей, расположенных внутри и снаружи цистерн. Внутренняя часть имеет стойку 1, клапан 9, штангу 2 с рукояткой, выходящей в горловину, а наружная — корпус 8, приваренный к котлу, крышку 6 с нажимным винтом 4, скобу 3 и кожух 7. Клапан, укрепленный на нижнем конце штанги, снабжен устройствами, позволяющими ему перемещаться только поступательно и обеспечивающими его лучшее центрирование при закрывании прибора.
Сливной прибор имеет внутренний и наружный затворы. Внутренним является клапан 9, наружным — крышка 6 с уплотнительным резиновым кольцом, укрепленная на скобке и прижатая в рабочем состоянии к патрубку корпуса нажимным винтом 4. Для предотвращения самопроизвольного открытия крышка имеет стопорную гайку 5 с рукояткой.
Корпус сливного прибора оснащен подогревательным кожухом для удаления льда, который может образовать в зимний период выделившаяся из нефтепродукта вода, а также для частичного разогрева нефтепродукта в прилегающей области котла.
При перевозке нефтепродуктов в крытых вагонах их наливают в бочки (обычно 200-литровые) и бидоны. В бочках транспортируются светлые нефтепродукты и масла, а в бидонах — смазки.
Нефтебазы, на которые нефтепродукты доставляются железнодорожным транспортом, соединяются с главными путями железной дороги подъездной веткой. На самой нефтебазе прокладывают железнодорожные пути (обычно тупикового типа), вдоль которых устраивают хранилище нефтепродуктов в таре и сливо-наливную эстакаду.
Достоинствами железнодорожного транспорта являются:
1) возможность круглогодичного осуществления перевозок;
2) в одном составе (маршруте) могут одновременно перевозиться различные грузы;
3) нефть и нефтепродукты могут быть доставлены в любой пункт страны, имеющий железнодорожное сообщение;
4) скорость доставки грузов по железной дороге примерно в 2 раза выше, чем речным транспортом
Схемы железнодорожных путей нефтебазы:
1 — склады тарных грузов; 2 — сливо-наливная эстакада
К недостаткам железнодорожного транспорта относятся:
1) высокая стоимость прокладки железных дорог;
2) увеличение загрузки существующих железных дорог и как следствие — возможные перебои в перевозке других массовых грузов;
3) холостой пробег цистерн от потребителей нефтегрузов к их производителям.
Водный транспорт
Для перевозки нефтепродуктов водным транспортом используются сухогрузные и наливные суда. Сухогрузными судами груз перевозится непосредственно на палубе (в основном, в бочках). Наливные суда перевозят нефть и нефтепродукты в трюмах, а также в танках (баках), размещенных на палубе.
Различают следующие типы наливных судов:
1) танкеры морские и речные;
2) баржи морские (лихтеры) и речные.
Танкер — это самоходное судно, корпус которого системой продольных и поперечных переборок разделен на отсеки. Различают носовой (форпик), кормовой (ахтерпик) и грузовые отсеки (танки). Для предотвращения попадания паров нефти и нефтепродуктов в хозяйственные и машинное отделения грузовые танки отделены от носового и кормового отсеков специальными глухими отсеками (коффердамами). Для сбора продуктов испарения нефтегрузов и регулирования давления в танках на палубе танкера устроена специальная газоотводная система с дыхательными клапанами.
Все грузовые танки соединены между собой трубопроводами с задвижками (клинкетами) для осуществления погрузки и выгрузки нефтепродуктов.
Максимальная скорость потока нефтепродукта в трубопроводах не должна превышать 12 м/с. Эти ограничения вызваны стремлением избежать образования зарядов статического электричества такой величины, при которой существует опасность возникновения взрывов и пожаров.
Грузовая система танкера должна обеспечивать быстрый прием и выдачу нефтепродукта при наибольшем использовании собственных насосов, а из речных судов — как судовыми насосами, так и плавучими средствами пароходства.
На танкерах применяются насосы преимущественно следующих типов: паровые поршневые прямодействующие, паротурбинные центробежные и электроприводные центробежные. По назначению они подразделяются на грузовые (производящие откачку 85-95% груза) и зачистные (включаемые в конце откачки для того, чтобы избежать захвата воздуха).
Технические характеристики насосного оборудования
танкеров
|
Дедвейт*’, тыс. т |
Грузовые насосы |
Зачистные насосы |
Отношение суммарной подачи зачистных насосов к суммарной подаче грузовых насосов, % |
||
|
Отношение суммарной подачи к дедвейту, % |
Напор, м |
Отношение суммарной подачи к дедвейту, % |
Напор, м |
||
|
10-20 |
6,0-17,5 |
70-100 |
0,9-3,0 |
70-100 |
14,5-17,5 |
|
35-55 |
6,0-16,0 |
75-120 |
0,6-1,7 |
75-110 |
8,0-12,5 |
|
75-95 |
6,0-11,5 |
85-130 |
0,6-1,2 |
85-120 |
7,0-10,0 |
|
100-150 |
5,5-10,0 |
100-135 |
0,4-1,0 |
100-130 |
6,0-9,5 |
|
Свыше 150 |
5,0-10,0 |
100-150 |
0,3-0,8 |
100-150 |
5,0-9,0 |
Из таблицы видно, что с увеличением дедвейта относительная суммарная подача грузовых и зачистных насосов уменьшается, а развиваемый ими напор увеличивается.
Танкеры оборудуются также подогревателями, установками для вентиляции и пропаривания танков, средствами пожаротушения и др.
Речные танкеры, в отличие от морских, имеют относительно небольшую грузоподъемность.
Баржи отличаются от танкеров тем, что не имеют собственных насосов.
Морские баржи (лихтеры) обычно служат для перевозок нефти и нефтепродуктов, когда танкеры не могут подойти непосредственно к причалам для погрузки-выгрузки. Их грузоподъемность составляет 10000 т и более.
Речные баржи служат для перевозки нефтепродуктов по внутренним водным путям. Поэтому их корпус менее прочен, чем у морских барж. Они бывают самоходными и несамоходными. Последние перемещаются буксирами.
Для налива и разгрузки наливных судов устраиваются специальные сооружения — нефтяные гавани, причалы и пирсы.
Нефтегаваныо называется водная территория (акватория), укрытая от сильных течений, ледохода и ветров, имеющая достаточные для причаливания и маневрирования судов площадь и глубину. Современные нефтегавани проектируются трех типов: в виде узкого тупикового бассейна («ковша»), в виде выемки части берега или просто в виде огражденной акватории у берега.
Схемы современных гаваней: а — в виде узкого тупикового бассейна со специальным затвором; б — в виде береговой выемки с боновым ограждением; в — образованная сплошным искусственным заграждением; —> — направление движения судна; 1 — затвор; 2 — боновые ограждения; 3 — водное пространство; 4 — акватория нефтегаваней
Чтобы уменьшить объем земляных работ при сооружении нефтегаваней, стараются использовать естественные укрытия в береговой полосе — бухты, заливы и речные затоны.
Для предотвращения растекания по воде нефтепродуктов, попавших на ее поверхность (вследствие аварии, пролива и т.п.), акватория нефтегаваней 4 отделяется от остального водного пространства 3 плавучими боновыми ограждениями 2 или затворами 1. Для пропуска судов боновые ограждения разводятся.
Для непосредственной швартовки наливных судов служат причалы и пирсы.
Причалами называют сооружения, расположенные параллельно берегу, тогда как пирсы расположены перпендикулярно к нему, а также имеют Т-образную или Г-образную форму. Пирсы используются на морских и озерных нефтебазах, причалы — на речных. В качестве причалов на речных нефтебазах используются железобетонные стенки, а при выносе их от берега — Т-образные железобетонные эстакадные причалы. При большом колебании горизонта воды и значительных ледовых нагрузках используются «бычковые» причалы, в которых устраиваются насосные станции. При необходимости установки плавучей насосной станции используются причалы с нишей в средней части.
Технологические процессы по обработке наливных судов включают следующие операции: налив и слив нефтепродуктов, бункеровка топливом и маслами, улавливание паров нефтепродукта при наливе и сбор утечек, прием балластных и льяльных вод, а также выполнение вспомогательных операций, связанных с грузовыми работами по сливу-наливу.
Пирсы и причалы должны быть оборудованы достаточным количеством трубопроводов соответствующих диаметров для обеспечения необходимой производительности слива-налива нефтепродуктов, шлангующими устройствами, освещением, средствами подачи электроэнергии и связи, устройством для заземления судов, боновыми заграждениями, а также пожарным инвентарем и спасательными средствами.
Ширина пирсов и причалов должна обеспечить прокладку всех трубопроводов и устройство проезда шириной не менее 3,5 м для пожарных автомобилей, а в конце тупикового проезда должна быть площадка для разворота автомобилей не менее 12x12 м.
На расстоянии 30 м от пирсов и причалов устанавливаются задвижки на технологических береговых трубопроводах слива-налива нефтепродукта из нефтеналивных судов.
В местах перехода через трубопроводы устраивают мостки из несгораемых материалов.
К размещению пирсов и причалов предъявляется ряд требований. На судоходных реках и каналах они должны располагаться:
■ от мостов, водозаборов и других причалов — на расстоянии не менее 300 м ниже и не менее 3000 м выше по течению;
■ от рейдов и мест постоянной стоянки флота — на расстоянии не менее 1000 м ниже и не менее 5000 м выше по течению.
В морских и озерных портах, а также на водохранилищах расстояние от пирсов до сухогрузных, пассажирских и других причалов должно быть не менее 300 м при операциях с легковоспламеняющимися и не менее 200 м — с другими горючими нефтепродуктами.
Расстояние между причалами и пирсами также регламентируется. В морских и озерных портах, а также на водохранилищах расстояние между ними должно быть не менее 200 м при операциях с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки 28 “С и ниже, не менее 150 м при операциях с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки выше 28 °С. Расстояние между речными причалами в первом случае должно быть не менее 300 м, а во втором — не менее 200 м. Вместе с тем независимо от температуры вспышки расстояние между причалами и пирсами не должно быть меньше длины судна.
Достоинствами водного транспорта являются;
1) относительная дешевизна перевозок;
2) неограниченная пропускная способность водных путей (особенно морских);
3) возможность завоза нефтепродуктов в отдаленные районы страны, не связанные железной дорогой с НПЗ.
К недостаткам водного транспорта относятся:
1) сезонность перевозок по речным и частично морским путям, что вызывает необходимость создавать большие запасы нефтегрузов;
2) медленное продвижение грузов (особенно вверх по течению рек);
3) невозможность полностью использовать тоннаж судов при необходимости переброски специальных нефтепродуктов в небольших количествах;
4) порожние рейсы судов в обратном направлении.
Автомобильный транспорт
Автоперевозки нефтепродуктов осуществляются в таре (бочках, канистрах, бидонах), а также в автомобильных цистернах.
Автомобильные цистерны классифицируют:
■ по типу базового шасси: автомобили-цистерны, полуприцепы-цистерны, прицепы-цистерны;
■ по виду транспортируемого продукта: для топлив, для масел, для мазутов и т.д.;
■ по вместимости: малой (до 2 т); средней (2-5 т); большой (5-15 т); особо большой (более 15 т).
В качестве базовых шасси для автомобильных цистерн используют практически все выпускаемые промышленностью грузовые автомобили. Разделение автоцистерн по виду транспортируемого продукта обусловлено существенным различием свойств и недопустимостью даже незначительного их смешивания.
Градация автомобильных цистерн по вместимости соответствует классификации грузовых автомобилей по грузоподъемности.
В марках автоцистерн отражены сведения о типе базового шасси и вместимости цистерны.
Примеры условных обозначений:
АЛД-4,2-130 — автомобиль-цистерна вместимостью 4,2 м3 на шасси автомобиля ЗИЛ-130;
ПЦ-5,6-817 — прицеп-цистерна вместимостью 5,6 м3 на шасси прицепа ГКБ-817;
ППЦ-16,3 — полуприцеп-цистерна вместимостью 16,3 м3.
Устройство и оборудование автоцистерн рассмотрим на примере автомобиля-цистерны АЦ-4,2-130 .
Он предназначен для транспортировки нефтепродуктов плотностью не более 860 кг/м3 с нефтебаз на склады автотранспортных, строительных и сельских предприятий
Калиброванная цистерна эллиптической формы смонтирована на шасси автомобиля ЗИЛ-130. Она имеет горловину, отстойник и отсек, закрываемый двумя дверками. На крышке горловины расположены наливной люк, два дыхательных клапана, патрубок со штуцером для отвода паров, образующихся при наливе, и указатель уровня. Наливной люк в транспортном положении закрывают крышкой.
Автомобильная цистерна:
1 — огнетушитель; 2 — шасси автомобиля; 3 — цистерна; 4 — крышка горловины; 5 — лестница;
6 — пенал для рукавов; 7 — отстойник с трубопроводом; 8 — электрооборудование; 9 — узел крепления цистерны;
10 — трубопровод гидравлической системы; 11 — табличка; 12— цепь заземления; 13 — глушитель
Полуприцепы-цистерны не имеют собственного двигателя. Их устройство рассмотрим на примере ППЦ-16,3.Она предназначена для транспортировки и кратковременного хранения светлых нефтепродуктов. Они транспортируются с помощью специальных тягачей (например, КамАЗ-5410).
Полуприцеп-цистерна:
1 — корпус цистерны; 2 — наливная горловина; 3 — наружная лестница; 4 — пенал; 5 — рама;
6 — цепь заземления; 7 — шасси; 8 — шкафы для оборудования; 9 — опорное устройство; 10 — узлы крепления цистерны;
11 — опорная плита; 12— плита наката
Специальное оборудование смонтировано на шасси полуприцепа ОдАЗ-9870 и состоит из цистерны с горловинами, лестницей, поручнем, пеналами, ящиком запчастей и принадлежностей; технологического оборудования, расположенного в боковом шкафу и включающего в себя систему трубопроводов и запорной арматуры; электрооборудования, а также средств контроля и дистанционного управления узлами полуприцепов-цистерн. Кроме того, в состав дополнительного оборудования, размещаемого в боковом шкафу, входят фильтр тонкой очистки топлива, два счетчика жидкости, раздаточные рукава, намотанные на барабаны, и раздаточные краны.
Достоинствами автомобильного транспорта нефтегрузов являются:
1) большая маневренность;
2) быстрота доставки;
3) возможность завоза грузов в пункты, значительно
удаленные от водных путей или железной дороги;
4) всесезонность.
К его недостаткам относятся:
1) ограниченная вместимость цистерн;
2) относительно высокая стоимость перевозок;
3) наличие порожних обратных пробегов автоцистерн;
4) значительный расход топлива на собственные нужды.
Трубопроводный транспорт
Распространенным способом поставки светлых нефтепродуктов на нефтебазы является их сброс по отводам от магистральных нефтепродуктопроводов. Отводы могут быть однотрубными и многотрубными. В первом случае различные нефтепродукты поступают на нефтебазу по одному трубопроводу, а во втором — по нескольким (двум и более).
Нефтепродуктопроводы на территории нефтебаз оборудуются предохранительными клапанами, запорной арматурой, а также средствами автоматизации.
Сброс нефтепродуктов от предохранительных клапанов предусматривается в специальные резервуары, объем и число которых определяются по нормам технологического проектирования. Управление запорной арматурой предусматривается местное и дистанционное (автоматическое) — диспетчером магистрального нефтепродуктопровода или оператором нефтебазы.