Резервуар для хранения нефти Советский патент 1993 года по МПК E04H7/00 

Изобретение ртносйтся к области строительства, fc частности, к конструкциям резервуаров и .может найти применение в шёл ьфовых водах Арктики и озерах в условиях холодного климата. ; Цель изобретения состоит в снижении материалоёмкОстИ и увеличении объема хранения жидкости.

На фиг. 1 в разрезе и фиг.2 в плане показана конструкция резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов.

Резервуар включает две ледяные оболочки 1,2 неодинакового диаметра, в плавающую крышку 3, термосифоны 4, теплоизолирующее покрытие 5, ветрозахва- ты 6, дождеприемники 7 и циркуляционное устройство 8.

Возведение резервуара осуществляют следующим образом.

В период устойчивых отрицательных температур атмосферного воздуха на ледяном покрове толщиной льда 20-30 см выполняют четыре сквозные прорези круглой формы механической пилой, установленной в задней части лёгкого транспортного средства, например Буран. В результате образуется два ледяных кольца шириной 1,5-2 м. Расстояние между кольцами принимают в зависимости от объема резервуара, температуры воды в водоеме, температуры заливаемой нефти и других факторов. На ледяные кольца намораживают послойно лед с помощью передвижной инвентарной опалубки, образуя таким образом ледяные оболочки 1,2 большего и меньшего диаметров. В процессе формирования ледяных оболочек 1,2 под собственным весом постепенно опускаются в воду на донный грунт 9. Вертикальность погружения оболочек 1,2 на

00

КЗ Ю

2

гдно водоема и центрирование обеспечива- . ется наличием внешнего ледяного покрова, ледяным кольцом 10, размещенным между оболочками и круглой льдиной 11, расположенной внутри оболочки 2, не имеющих возможности горизонтального перемещения. На оболочки 1,2 укладывают перекрытие 5 из несущих теплоизоляционных панелей и покрытие 12 в виде полотнища из непроницаемой плащевой ткани. Одновременно из пространства между оболочками удаляют с поверхности воды лед, например механическим способом. После этого по периметру резервуара в оболочках выполняют вертикальные скважины через 1,5-3,0 м. заполняют скважины частичной водой и устанавливают термосифоны 4 из стальных труб диаметром 100-150 мм с заглушенным нижним концом. Термосифоны погружают частично в донный грунт 9, а верхние концы их выводят на 50-70 ем выше оболочек 1,2. Термосифоны соединяют между собой переточными трубами 13, образуя систему естественного охлаждения. Обе системы охлаждения заливают жидким хладоаген- том 14, испытывают стыковые соединения на плотность и прочность. Термосифоны 4 оболочки 1 большего диаметра располагают вблизи внешней, а термосифоны оболочки 2 размещают вблизи внутренней стенки. Затем пространство между оболочками заполт няют хладагентом 14 с температурой Т-3 -5°С, например арктической соляркой при одновременном откачивании воды. Параллельно с этими работами резервуар освобождают от льдины 11, монтируют на поверхности воды плавающую крышу 3 и укладывают на поверхность крышки, покрытие 12 из водонепроницаемой плащевой ткани. На крыше 3 устанавливают дождеприемники 7 из вертикальных полимерных труб, которые в верхней части выполнены в виде раструба. Поверхности плавающей крыши 3 придают небольшие уклоны для стока дождевой воды в дождеприемнике 7. На перекрытии 5 устанавливают ветррзах- ваты б конической формы и устройства 8 для естественной циркуляции хлэдоэгента 14. Со стороны господствующих ветров в течении, которые вызывают перемещение льда во время ледохода, возводят ледяные ледорезы 15. Конструкция ледореза включает расчетное количество термосифонов 4, объединенныхпереточными трубами 13 в систему естественного охлаждения, и намороженный на них лед. Ледяной массив ледореза 15 выполняют треугольной формы и закрепляют с донным грунтом с помощью термосифонов 4.

После заполнения пространства между оболочками 1,2, хладоагентом 14 с отрицательной температурой (-1 -2°С), хладоагентом начинает охлаждаться от ледяных

оболочек 1.2, которые в свою очередь охлаждаются термосифонами 4 до среднезимней температуры наружного воздуха, т.е. до ми- .нус 20-25°С. Учитывая незначительные потери тепла через оболочки 1,2 на

охлаждение воды водоема и незамерзающей жидкости в резервуаре, температура хладагента 14 к концу зимнего периода составит 15-20°С. Таким образом, пространство между оболочками 1,2 является

естественным аккумулятором холода.

Температура замерзания морской воды составляет -4 -5°С, поэтому для предотвращения образования льда и рассола в резервуаре в зимний период переохлажденную

воду периодически заменяют на воду из водоема с более высокой температурой с помощью насоса. Резервуары предлагаемой конструкции предназначены для хранения нефти добываемой на Севере нашей страны

в условиях вечномерзлых грунтов, в частности на полуострове Ямал. Нефть из скважин выходит с температурой близкой нулю градусов. Если температура нефти положительная, то ее предварительно охлаждают до О

-5°С при транспортировке по подземным или надземным нефтепроводам и после этого подают в резервуар.

Во время заполнения резервуара нефтью 16 воду 17 из резервуара откачивают

насосами. При этом объем заполняемой нефти 16с учетом ее плотности должен быть равен объему откачиваемой воды 17.

В зимнее время расчетный температурный режим хранения нефти и воды обеспечивается системами естественного охлаждения, размещенных в оболочках 1,2. В теплый период года с положительными температурами наружного воздуха, когда системы охлаждения автоматически прекращают работу, расчетная температура хранения нефти или воды в резервуаре регулируется температурой хладагента 14. Расчетом определяют, чтобы в октябре, который является месяцем наступления устойчивых отрицательных температур, температура хладагента 14 в аккумуляторе холода не была выше 0°С.

Постоянный объем заполнения резервуара нефтью или водой исключает гидростатическое давление жидкости на оболочки 1,2.

Наиболее опасным местом в резервуаре является надводная ее часть, которая в большей степени подвергается нагревают от наружного воздуха в летний период, действию солнечной радиации и атмосферным

осадкам в виде дождей. Поэтому между оболочками 1,2 выполняют перекрытие 5 из теплоизолирующих несущих панелей. Кроме того, перекрытие 5 и надводную часть ледяных оболочек укрывают водонепрони- цаемым покрытием -1 из плащевой ткани, Поскольку в летний период воздух над хладагентом 14, несмотря на его малую подвижность, постепенно нагревается, поэтому в резервуаре предусмотрены уст- ройртва 8 для естественной циркуляции хладагента. Устройство 8 состоит из винтообразного вертикального штока, установленного между оболочками 1.2 и соединенных с ним чашечного анемометра большего диаметра. Под действием ветрового потока анемометр вращается и приводит к вращению шток. Винтовая лопасть штока захватывает хладагент 14 снизу и выталкивает его на поверхность. В результате естественной вентиляции хладагента воздуха между оболочками 1,2 постоянно охлаждается, уменьшает Тепловой поток в оболочках и стабилизирует температурный режим резервуара.

Высота резервуара не превышает 12-15 метров, так как при большей высоте холо- допроизводительность трубчатых термосифонов 4 уменьшается, однако диаметр резервуара может быть практически неог- раниченным. Поэтому для уменьшения высоты снежного покрова на плавающей крыше 3 предусмотрены ветрозахваты 6 конической формы, позволяющие в 1,5-2 раза увеличить скорость ветрового потока над резервуаром. При сильных снегопадах в безветренную погоду и большом диаметре резервуара удаление снежного покрова с плавающей крыши целесообразно выполнять вертолетом. В плавающей крыше 3 ус- танавливают дождеприемники 7 с воронкой в верхней части. Дождеприемник предназначен для сбора дождевой воды, которая поступает в нижнюю часть резервуара по вертикальным полимерным трубам и сме- шивается с водой.

Ледорезы устанавливают со стороны господствующих ветров и течений. В конструкцию ледяного ледореза входят термоси- фоны 4 из труб большего диаметра, объединенные переточными трубами 13 в систему естественного охлаждения Для повышения холодопроизводительности системы в качестве хладоагента используют аммиак или фреон. Двухфазный хладоагент

в данном случае эффективнее жидкого хладагента, поскольку объем его при большом диаметре термосифонов 4 будет значителен. Во время работы системы охлаждения температура ледяного массива ледореза 15 понижается до температуры наружного воздуха по всей его глубине, в то время как температура льда во время ледохода определяется среднесуточной температурой и находится в пределах 0°С. Поэтому прочность ледяного массива, охлажденного термосифонами 4, в 3-4 раза выше прочности плавающего льда. Во время ледохода льдины с меньшей прочностью при ударе с ледорезом 15 треугольной формы разрушаются и отбрасываются под углом 45-60°С по касательной к внешней оболочке резервуара, в результате давление льда на оболочку снижается до безопасного.

Ледяные оболочки 1,2 испытывают по глубине с обеих сторон одинаковое по величине гидростатическое давление, поэтому оболочки не испытывают напряжений на изгиб.

Дно резервуара выполняют с расчетным уклоном к центру. Накопившийся твердый осадок в процессе хранения нефти удаляют через центральный дождеприемник 7, который имеет возможность вертикального перемещения и присоединения к нему гибкого трубопровода с насосом.

Фор мула изобретения Резервуар для хранения нефти, включающий установленные на дно водоема две коаксиально размещенные оболочки и плавающую крышу, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости и увеличения объема жидкости, он снабжен ледяными ледорезами, расположенными со стороны господствующих ветров и течений, а оболочки выполнены ледяными, имеющими перекрытие с установленными на нем ветрозахватами и двумя автономными системами естественного охлаждения в виде сообщающихся вертикальных термосифонов/установленных соответственно вблизи внутренней поверхности оболочки меньшего диаметра, при этом пространство.между оболочками заполнено хладагентом, а плавающая крыша выполнена с дождеприемником в виде вертикальных труб и с устройствами естественной циркуляции хладагента и покрыта водонепроницаемым материалом.

Использование; в конструкциях резервуаров и может найти применение в шель- фовых водах Арктики. Резервуар выполнен в двух размещенных коаксизльйо ледяных оболочек, пространство между которыми заполнено жидким хладагентом, снабжен двумя автономными системами естест венного охлаждения в виде сообщающихся вертикальных термосифонов, установленных соответственно вблизи внешней стенки оболочки большего диаметра и внутренней стенки оболочки меньшего диаметра, ветро- захватами, размещенными на перекрытии между оболочками, устройствами естественной циркуляции хладагента и ледяными ледорезами, расположенными со стороны господствующих ветров и течений, а плавающая крыша снабжена дождеприемниками, выполненными в виде вертикальных труб, и покрыта водонепроницаемым полотнищем, 2 ил. « :lr