ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Советский патент 1995 года по МПК B65D88/78 

Изобретение относится к категории сухопутных хранилищ и может быть использовано для хранения нефти и нефтепродуктов, других легкоиспаряющихся жидкостей в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения универсальность размещения на поверхности земли, исключение испарения нефти и нефтепродуктов при хранении, исключение пожаро-, взрывоопасности и опасности для окружающей среды, сокращение производственных площадей до минимума, сокращение расхода стройматериалов, повышение надежности в работе, в том числе и в экстремальных условиях.

На фиг. 1 изображено хранилище для нефтепродуктов из двух резервуаров прямоугольной формы, вид сверху; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1 (нефтехранилище в порожнем состоянии); на фиг.3 хранилище, загруженное нефтью; на фиг.4 хранилище, загруженное бензином; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.1 (смежные призматические резервуары образованы одной общей стенкой, они загружены); на фиг.6 нефтехранилище из 12 восьмигранных резервуаров, в которых смежные резервуары также образованы общими стенками, вид сверху; на фиг.7 сечение В-В на фиг.6 (смежные призматические резервуары его образованы общими стенками); на фиг.8 нефтехранилище из 12 цилиндрических резервуаров, вид сверху; на фиг. 9 сечение Г-Г на фиг.8 (смежные цилиндрические резервуары здесь не имеют одной общей стенки); на фиг.10 схема нефтехранилища из 20 прямоугольных резервуаров, вид в плане.

Устройство имеет три изолированные одна от другой технологические линии: нефтяную, бензиновую и балластную, соответственно предназначенные для нефти, для светлых нефтепродуктов (бензина) и для воды. Каждая из первых двух линий включает полость для жидкого топлива, систему трубопроводов и насосную станцию, а третья балластная включает полость для воды и систему сообщающихся сосудов, состоящую из двух водоемов: водоема (котлована) и естественного водоема, соединенных водоводом. Две полости для разного жидкого топлива и полость для воды имеются в каждом резервуаре устройства.

Нефтехранилище выполнено в виде блока 1 из двух смежных прямоугольных железобетонных или металлических резервуаров 2 и размещено в водоеме 3 ниже уровня замерзания воды, где жестко закреплено за установленные там сваи 4. Водоем 3 соединен водоводом 5 с водоемом 6 (естественным) в систему сообщающихся сосудов. Для закачки в резервуары 2 нефти на хранение и ее выкачки имеется нефтяная система трубопроводов (на фиг.1 она загораживает бензиновую), которая начинается от резервуаров 2 клинкетом 7 и нефтяным отростком 8, соединенным с нефтяным магистральным, трубопроводом 9, проложенным к приемоотливному трубопроводу 10, соединенному с насосной станцией 11, расположенной на берегу. Каждый резервуар 2 высотой h не имеет дна, но имеет перегородку в виде непроницаемой для нефти, нефтепродуктов и воды эластичной двухслойной диафрагмы 12 (образованной двумя диафрагмами, соединенными по периметру), герметично разделившей по горизонтали резервуар 2 пополам, образовав над собой нефтяную полость 12 для хранения нефти, между верхним слоем 14 эластичной двухслойной диафрагмы 12 и ее нижним слоем 15 (при их раздвижении) бензиновую полость 16 для бензина, в которой он изолирован от контакта со стенками 17 и крышей 18, а под собою балластную полость 19 для воды, проникшей из водоема 3, причем их объемы переменны и могут изменяться один за счет двух других в пределах от нуля до объема резервуара 2 и наоборот при перемещениях диафрагмы 12 по вертикали.

Диафрагма 12 имеет форму внутренней поверхности половины резервуара 2 и поэтому при перемещениях по вертикали в крайние положения не растягивается, а выворачивается, не испытывая напряжений на разрыв, и плотно прилегает к крыше 18 и стенкам 17 в верхнем крайнем положении, если резервуар 2 порожний, так как вода прижимает ее, сократив до нуля пустые полости из-под жидкого топлива за счет увеличения балластной полости 19 до объема резервуара 2 и ликвидировав тем самым возможность образования в них взрывоопасной паровоздушной смеси.

Нефть, принятая на хранение в нефтяную полость 13 по нефтяной системе трубопроводов от насосной станции 11, при поступлении отжимает диафрагму 12 вниз до уровня, при котором оставшийся под ней неиспользованный объем балластной полости 18 резервуара 2 может вместить возможное максимальное температурное приращение объема принятой на хранение нефти в случае максимального повышения ее температуры. Вода, находившаяся в порожнем резервуаре 2 в балластной полости 19 до принятия нефти ушла из него в водоем 3, а оттуда такое же количество воды по водоводу 5 в водоем 6 (естественный), согласно закону сообщающихся сосудов. В результате в обоих водоемах сохраняется одинаковый и постоянный уровень воды. Оставшаяся в нижней части резервуара 2 под диафрагмой 12 в балластной полости 19 вода своим гидростатическим давлением на диафрагму 12 поджимает через нее нефть к крыше 18, ликвидировав свободное пространство над нею и возможность ее испарения (а следовательно и возможность образования взрывоопасной паровоздушной смеси), что обеспечивает сохранность первоначального количества и качества нефти и абсолютную взрывобезопасность устройства.

Для закачки бензина на хранение в бензиновую полость 16 в зоне крепления диафрагмы 12 имеется клинкет 7 с бензиновым отростком 20, соединенным с бензиновым магистральным трубопроводом 21, который соединен с бензиновым приемоотливным трубопроводом 22, проложенным к насосной станции 11. Бензин, поступивший на хранение в бензиновую полость 16, раздвигает слой диафрагмы 12: верхний слой 14 к крыше 18, а нижний слой 15 в нижнюю зону резервуаре 2 до уровня, аналогичного с уровнем в случае с нефтью. В результате свободное пространство над бензином отсутствует и, следовательно, он не может испаряться и образовывать взрывоопасную паровоздушную смесь, что обеспечивает сохранность его первоначального количества и качества и абсолютная взрывобезопасность устройства. В бензиновой полости 16 бензин, обладающий коррозионной агрессивностью, не имеет контакта с резервуаром 2, чем исключено их взаимное окисление. Это также обеспечивает первоначальное количество и качество бензина и абсолютную взрывобезопасность устройства.

Таким образом, балластная полость 19 в совокупности с водой, проникшей из водоема 3, и с диафрагмой 12 играют в резервуаре 2 роль поршня, обеспечивающего постоянства давления в нем, которое в свою очередь обеспечено постоянством уровня воды в водоеме 3. Постоянство уровня воды в водоеме 3 обеспечено водоемом 6 (естественным) через водовод 5 (согласно закону сообщающихся сосудов), проложенный в грунте ниже уровня замерзания; начало которого опущено ко дну водоема 3, чтобы избежать попадания в него нефти и нефтепродуктов (при их аварийной утечке из резервуара 2) и проникновения их в окружающую среду. На стенки 17 резервуара и диафрагму 12 оказано снаружи постоянное гидростатическое давление воды водоема 3, а водой, проникшей из него в балластную полость 19, это давление через диафрагму 12 передано внутрь резервуара 2. Поэтому давление на его стенки 17 изнутри равно давлению снаружи, т.е. их разность равна нулю. Кроме того, вода обеспечивает блоку 1 резервуаров 2 и хранящемуся в них жидкому топливу пожарную безопасность даже в том случае, если аварийная его утечка из какого-либо резервуара 2, всплывшая на поверхность воды, воспламенится и образует на воде водоема 3 пожар.

Блок 1 смежных резервуаров 2 позволяет занимать минимальную площадь для размещения (см. фиг. 1, 6, 8 и 10, где призматические и цилиндрические резервуары 2 стоят вплотную друг к другу). Для образования двух смежных призматических резервуаров 2 можно использовать одну общую стенку 23 вместо двух стенок 17, т.е. блок резервуаров 2 позволяет экономить земельную площадь при его размещении, а также строительные материалы на изготовление стенок 17 (см. фиг. 5 и 7). Цилиндрические резервуары 2 этого преимущества не имеют (см. фиг.8 и 9). На фиг.6-9 показано подсоединение нефтяного спаренного удлиненного отростка 24 к нефтяному магистральному трубопроводу 9 и бензинового спаренного и удлиненного отростка 25 к бензиновому магистральному трубопроводу 21.

Наибольшую компактность и экономичность блок 1 резервуаров 2 имеет при их прямоугольной форме (см. фиг.10), где для блока из 20 резервуаров необходимо следующее количество стенок: для резервуаров N 1 4 шт. (помечено рисками), для резервуаров N 2, 3, 4, 5, 9, 13 и 17 по 3 шт. на каждый, для резервуаров N 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19 и 20 по 2 шт. на каждый, т. е. вместо 80 стенок для хранилища из 20 резервуаров, стоящих раздельно, требуется всего 49 стенок для 20 резервуаров в блоке.

Прямоугольная и многоугольная формы резервуаров позволят перевести их строительство на индустриальный метод, используя существующие домостроительные комбинаты, наладить изготовление железобетонных панелей для строительства этих резервуаров в блоке и этим ускорить и удешевить строительство нефтехранилища. Заделка швов, стыковка железобетонных блоков и придание полости резервуара гладкой поверхности производится пенополиуретаном, нанесенным при помощи пульвеpизатора.

Блоку прямоугольных и многоугольных резервуаров позволяет экономить строительный материал, так как в нем одна стенка служит для образования двух смежных резервуаров.

Хранилище для нефтепродуктов работает следующим образом.

Насосная станция 11 с помощью дистанционной запорно-регулировочной арматуры (на чертеже не изображена) по трубопроводам нефтяной и бензиновой технологических линий может в зависимости от производственной необходимости загрузить нефтью, бензином или другими нефтепродуктами все резервуары одновременно либо часть из них, либо один из них. При загрузке резервуара 2 нефтью она подается в нефтяную полость 13, где, накапливаясь под крышей 18, отжимает диафрагму 12 вниз до уровня, при котором оcтавшийcя под ней неиспользованный объем резервуара 2 может вместить максимальное температурное приращение объема хранимой нефти в случае максимально возможного повышения ее температуры. Вытесненная при этом из резервуара 2 вода уходит в водоем 3 и такая же часть уходит из водоема 3 по водоводу 5 в водоем 6, (естественный), обеспечивая постоянный уровень воды в обоих водоемах. Постоянный уровень воды водоема 3 обеспечивает постоянное давление воды снизу на диафрагму 12 и, следовательно, постоянное давление в резервуаре 2 как в порожнем, так и в загруженном состоянии. При этом вода поджимает хранимую нефть к крыше 18, ликвидируя ее свободную поверхность и свободное пространство над ней, тем самым лишая ее возможности испаряться и образовывать паровоздушную смесь. Колебания давления в резервуаре от изменения температуры компенсируются колебанием величины объема нефти, загруженной в нефтяную полость 13, происходящим за счет перемещения диафрагмы 12 по вертикали в нижней зоне резервуара 2, включая и его использованную часть под хранимую нефть.

При выкачке нефти все происходит в обратном порядке, и объем нефтяной полости 13 сокращается до нулевой величины, а вода прижимает диафрагму 12 к стенкам 17 и к крышке 18, ликвидируя пустую нефтяную полость 13, а тем самым и возможность образования в ней взрывоопасной паровоздушной смеси. После этого резервуар 2 готов принять на хранение новую порцию нефти или любого светлого нефтепродукта, или то и другое одновременно.

При загрузке резервуаров 2 бензин подается в бензиновую полость 16, которая образуется одновременно с его поступлением между слоями диафрагмы 12 путем их раздвижения бензином, при этом верхний слой 14 остается отжатым к крыше 18, а нижний слой 15 отжимается бензином в нижнюю зону резервуара 2 до уровня, отвечающего тем же требованиям, что и при загрузке нефти. Коррозийно-агрессивный бензин при хранении в бензиновой полости 16 не испаряется и не имеет контакта со стенками 17 и крышей 18 резервуара 2 и поэтому не подвергает коррозии резервуар 2, а тот не окисляет его. В остальном режим хранения бензина аналогичен режиму хранения нефти: исключена возможность испарения и образования взрывчатой паровоздушной смеси.

В конструкции нет деталей, которые испытывали бы трение и давление или существенные нагрузки и напряжения, она не подвергается резким перепадам температуры и внешним воздействиям, а если выполнена из железобетона, то не подвергается и коррозии. Клинкеты и иная запорно-регулировочная дистанционно управляемая арматура и узлы выполнены в виде блоков, которые при выходе из строя заменяют идентичными без удаления воды из водоема 3 и слива жидкого топлива из резервуара 2. Участки труб также выполнены блоками, поддающимися быстрой смене. Конструкция блочного нефтехранилища предельно проста для постройки и эксплуатации. Профилактический ремонт в виде замены блоков тех или иных узлов, отработавших свое расчетное время, проводится без удаления воды из водоема и слива жидкого топлива. Эту работу проводят водолазы или аквалангисты. Капитальный ремонт проводится по противопожарным правилам.

Предложенное хранилище при наличии в нем резервуаров в количестве n штук имеет набор емкостей (каждая из которых равна объему резервуара) в количестве 2n, что делает его мобильным и оперативным в повседневной работе, ибо отпадает необходимость мойки резервуара после освобождения его от нефти перед загрузкой каким-либо светлым нефтепродуктом, например бензином, так как бензин может быть принят резервуаром в полость между диафрагмами, где нефти не было, и поэтому бензин не может быть загрязнен остатками нефти.

Изобретение может быть использовано для строительства нового вида нефтегавани: вместо размещения на берегу современной нефтебазы из цилиндрических резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, разнесенных друг от друга на обширной площади во избежание взаимного уничтожения пожаром и взрывами (что не всегда помогает), достаточно берег водоема 6 (естественного) оборудовать причалом для танкеров, а причал соединить с берегом эстакадой, несущей нефтепровод и бензопровод от расположенной на нем насосной станции 11 к резервуарам 2, блок которых размещен в водоеме (котловане). Кроме того, ввиду ее взрыво- и пожаробезопасности и безопасности для окружающей среды новая нефтегавань может быть совмещена с портом для обычных грузов, что позволит строить вместо двух портов всегда один совмещенный порт, экономя этим материальные, денежные и трудовые затраты и время на строительство.

Изобретение можно использовать в химической промышленности для хранения легкоиспаряющихся жидкостей с удельным весом, равным единице или менее. Если эта жидкость способна создавать над собою паровоздушную смесь высокого давления и для ее хранения нужен резервуар высокого давления, являющийся дорогостоящим сооружением особой конструкции из особой стали, то его может заменить любой железобетонный резервуар в предложенном устройстве, или в нем ликвидирована возможность испарения хранимой жидкости, а следовательно, и возможность создания паровоздушной смеси.

Изобретение можно использовать для хранения сыпучих и пылящих сыпучих грузов с удельным весом менее единицы. Накрыв водоем блочного хранилища плоскостью, опирающейся на сваи, увеличенные до необходимой высоты, можно использовать ее для складирования на ней иного рода грузов, позволяя таким образом увеличить компактность складского хозяйства и удельную производительность площади, например, порта, сократив коммуникации.

Изобретение позволяет достигнуть поставленные цели: блок резервуаров, образующий нефтехранилище, можно разместить в любой точке земной поверхности в предварительно вырытом или созданном иным способом водоеме 3, водовод обеспечивает доставку воды из водоема 6 (естественного) в любое место размещения блока резервуаров в водоеме 3. Водоем 3 с помощью воды и постоянства ее уровня, поддерживаемого водоемом 6 (естественным) по водоводу 5, обеспечивает гидростатическим давлением воды на диафрагму 12 постоянный уровень давления в резервуарах блока, а также поджатие снизу через диафрагму 12 хранящихся нефти и нефтепродуктов к крышам 18 резервуара 2, ликвидируя тем самым свободное пространство над ними, и следовательно, возможность их испарения и создания взрывоопасной смеси паров и воздуха. Этим достигается полная сохранность их первоначального количества и качества и взрывобезопасность устройства, поскольку в порожнем резервуаре пустые грузовые полости из-под выкачной нефти и нефтепродукта также ликвидируются гидроста- тическим давлением воды снизу на диафрагму 12, сводящим их к нулевой величине. В результате исключается возможность образования взрывоопасной паровоздушной смеси в порожнем резервуаре. Вода водоема 3 обеспечивает размещенному в ней блоку 1 пожаробезопасность.

Ликвидация возможности испаряться в резервуарах во время хранения позволяет не допустить потерь количества и качества нефти и нефтепродуктов от испарения во время хранения.

В устройстве исключается также контакт хранимой нефти с водой и воздухом и, следовательно, исключено ее обводнение и окисление. Хранение же коррозийно-агрессивного бензина осуществляется без контакта со стенками и крышей резервуара, следовательно, исключено их взаимное окисление; нет контакта с воздухом и водой, а значит нет окисления и обводнения. Все это значительно увеличивает срок годности хранимого бензина и позволяет создавать его запасы для длительного хранения, что важно для народного хозяйства.

При размещении устройства под водой возможна замена металла в резервуарах железобетоном, при этом экономится и железобетон по причине нулевой разницы давлений на стенки резервуаров; постоянный уровень воды в водоеме 3 обеспечивает через диафрагмы постоянное давление в резервуарах, равное наружному. Поэтому разница гидростатических давлений на стенки резервуаров блока равна нулю. Это позволяет изготавливать стенки для резервуаров более тонкими, чем это необходимо при разнице давлений больше или меньше нуля, и тем самым экономить металл или железобетон, идущий на изготовление стенок.

Создание нефтехранилища в виде блока смежных резервуаров призматической формы позволяет использовать одну общую стенку для образования двух смежных резервуаров, обеспечивая при блоке из двадцати резервуаров прямоугольной формы экономию до 30% и более строительного материала. Кроме того, для изготовления резервуаров призматической формы можно использовать железобетонные панели, а это позволяет перевести их строительство на индустриальный метод, используя домостроительные комбинаты и комбинаты железобетонных конструкций для серийного выпуска железобетонных панелей и других деталей для нефтехранилища. Это удешевит и сократит срок строительства предложенного устройства.

Применение блока cмежных резервуаров позволяет уменьшить в 2-7 раз площадь для их размещения, а это во cтолько же раз уменьшает раcход земельной площади и труб для коммуникаций, но, кроме того, во cтолько же раз уменьшает вероятноcть попадания артиллерийcкого или ракетного cнаряда в военной обcтановке.

Размещение блока резервуаров в водоеме 3 под водой обеспечивает безвредность устройства для окружающей среды, так как при аварийной утечке нефти или нефтепродукта из резервуара они не смогут попасть в водовод, а поднимутся на поверхность воды водоема 3, где будут локализованы берегами водоема 3 от растекания по местности. В случае воспламенения нефти и нефтепродуктов после всплытия поверхность воды не допустит распространения пожара вглубь водоема 3, где на полтора метра ниже хранится нефть и нефтепродукты в исправных резервуарах блока, а берега ограничат распространение пожара по горизонтали. Поэтому нефтехранилище сохранит полную работоспособность. Устойчивость работы предложенного нефтехранилища сохраняется и в боевой обстановке: в случае разрушения боевым снарядом нескольких резервуаров блока их содержимое всплывает на поверхность воды водоема 3, где его растекание ограничено берегами водоема 3. Поэтому в случае воспламенения всплывшего жидкого топлива пожар будет локализован берегами и поверхностью водоема 3, а нефтехранилище будет устойчиво функционировать уцелевшими резервуарами блока, пока имеется хотя бы один резервуар. Таким образом подводное размещение блока резервуаров обеспечивает полную пожаробезопасность для хранящихся в резервуаре нефти и нефтепродуктов и безопасность устройства для окружающей среды, ибо вода, поверхность воды и берег водоема 3 являются локализаторами опасности устройства.

Кроме того, поверхность воды в военное время обеспечивает быструю и надежную маскировку блока резервуаров плавающими предметами; вода обеспечивает надежную защиту хранимого жидкого топлива не только от действия солнечной радиации, резких перепадов суточной и сезонной температуры, но и от боевой ядерной радиации, а водоем 3 играет роль траншеи: надежно укрывает блок резервуаров от воздушной ударной волны ядерного и обычного взрывов, распространяющихся параллельно поверхности земли, и повышает его защищенность от боевого огня стрелкового оружия, надежно защищает от осколков артиллерийских снарядов, авиабомб и ракет, разовравшихся в районе нефтехранилища на берегу водоема 3 котлована.

ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающее прикрепленный ко дну водоема и расположенный ниже уровня воды резервуар, размещенные в нем две гибкие диафрагмы, отличающееся тем, что, с целью универсальности размещения на поверхности земли, исключения испарения и окисления хранимых продуктов, исключения пожаро-, взрывоопасности и опасности для окружающей среды, сокращения производственное площади до минимума, сокращения расхода стройматериалов, повышения надежности в работе, в том числе и в экстремальных условиях, оно снабжено объединенными в блок идентичными резервуарами, в каждом из которых обе диафрагмы совмещены между собой по периферии, укреплены на уровне 1/2 его высоты и выполнены равновеликими внутренней поверхности его половины, при этом водоем сообщен посредством опущенного концом к его дну водовода с другим водоемом.