Способы слива высоковязких нефтепродуктов

Поставка нефтепродуктов на нефтебазы осуществляется железнодорожным, водным, автомобильным и трубопроводным транспортом. Среди других видов транспорта нефти и нефтепродукта значительное место занимает железнодорожный транспорт. В общем объеме всех перевозок, осуществляемых всеми видами транспорта, на его долю приходится около 40%.

Нефть и нефтепродукты перевозятся по железным дорогам, как правило, в вагонах-цистернах. Только небольшая часть нефтепродуктов, около 2%, транспортируется в мелкой таре — в бочках, контейнерах и бидонах. Для транспортировки отдельных видов масел, смазок и небольших партий светлых и темных нефтепродуктов используются крытые вагоны.

Отличительная особенность железнодорожных перевозок — это возможность доставки нефтяных грузов в любое время года, благодаря чему большинство распределительных баз расположено на железнодорожных магистралях.

Однако железнодорожный транспорт имеет существенные недостатки, к которым относятся большие капиталовложения при строительстве новых и реконструкции действующих путей, относительно высокие эксплуатационные расходы на перевозку нефти и нефтепродуктов по сравнению с другими видами транспорта (трубопроводным или водным).

1. Способы и средства доставки нефтепродуктов железнодорожным транспортом.

Нефть и нефтепродукты перевозятся в железнодорожных цистернах, грузоподъемность которых 25,50,60,90 и 120 т. (м³). Наибольшее распространение имеют четырехосные цистерны объемом 50 и 60 м³.

Вагоны-цистерны формируют поезда, называемые наливными маршрутами. При маршрутной доставке нефтепродуктов наиболее полно используются железнодорожные цистерны, обеспечивая максимально возможное снижение времени простоя их под сливом и наливом.

Современные типы железнодорожных цистерн оборудуются универсальными сливными приборами диаметром 200 мм, устанавливаемыми в нижней части котла цистерны, что обеспечивает полный слив нефтепродукта.

Цистерны, предназначенные для перевозки высоковязких застывающих нефтепродуктов, оборудуют наружными паровыми рубашками или внутренними устройствами для подогрева. Наличие паровой рубашки способствует уменьшению времени простоя цистерн под сливом и сводит до минимума остатки продукта. Паровая рубашка обеспечивает подогрев пограничного слоя застывшего нефтепродукта, без разогрева остальной его массы при минимальном расходе пара.

Паровую рубашку устанавливают в нижней части котла на расстоянии около 30 мм от стенки цистерны с зазором, в которой поступает пар для разогрева нефтепродукта перед сливом. Пар подается через паровую рубашку сливного прибора, а конденсат отводится через патрубки паровой рубашки цистерны.

Цистерны с внутренними подогревателями обычно снабжены наружной теплоизоляцией (цистерны — термосы) для уменьшения тепловых потерь, когда цистерна находится в пути, а также когда в ней разогревают высоковязкий нефтепродукт перед сливом. Для предохранения теплоизоляции от механических повреждений её защищают снаружи кожухом из кровельного железа. Подача пара во внутренний трубчатый подогреватель и отвод конденсата осуществляется по специальным патрубкам, выведенным наружу.

На нефтебазу цистерны, а также вагоны с тарными и вспомогательными грузами подают к железнодорожной магистрали у ближайшей станции.

Конструктивно железнодорожная цистерна (рис. 1.1) состоит из следующих основных частей: рамы 7, ходовой части 6, ударно — тяговых устройств 5, тормозного оборудования 8, котла 4, внутренней 3 и наружной 10 лестниц, устройств крепления котла к раме 11, горловины 1, сливного прибора 9, предохранительной арматуры 2.

Рис. 1.1 — Цистерна для перевозки бензина и светлых нефтепродуктов 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 служи 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.

Рядом с горловиной расположен предохранительно — впускной клапан, который отрегулирован на избыточное давление 150 000 Па и вакуум 20 000 Па.

Сливной прибор (рис. 1.2) имеет внутренние и наружный затвор. Внутренним является клапан 9, наружным — крышка 6 с уплотнительными 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.

Рис. 1.2 — Универсальный сливной прибор В зависимости от характера проводимых операций подъездные железнодорожные пути разделяются на: основные, предназначенные для слива и налива нефти и нефтепродуктов; вспомогательные — для разгрузки или погрузки тарных грузов и других вспомогательных материалов; обгонные — для маневровых работ.

Сливно-наливные устройства располагают на прямом участке железнодорожного пути, протяженность которого зависит от объема сливно-наливных операций, однако принимается не более максимальной длины одного маршрутного состава железнодорожных цистерн. При двустороннем сливно-наливном устройстве, то есть при расположении их на двух смежных путях, расстоянии между ними принимается по габариту приближения строений к железнодорожным путям. Расстояние от сливно-наливных устройств до других путей, по которым предусматривается движение паровозов, из противопожарных соображений принимается не менее 20 м.

Нефтепродукты всех видов перевозит по железным дорогам в соответствии с «Правилами перевозок грузов» Министерства путей сообщения СССР. Этими правилами предусмотрен порядок формирования железнодорожных цистерн в маршруты (или партии), условия перевозок нефтегрузов, подачи железнодорожных маршрутов под слив и налив на эстакады, правила сдачи наполненных маршрутов по железной дороге, нормы времени на погрузочно-разгрузочные операции, а также основные требования к технической эксплуатации.

2. Сливоналивные устройства для железнодорожного транспорта. Слив самотёком и герметичный слив вязких нефтепродуктов из цистерн.

В практике эксплуатации нефтебаз применяют различные системы слива и налива нефти и нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, которые подразделяются на две основные группы. К первой группе относится принудительный способ слива — налива при помощи насосов. Ко второй группе относится самотечный слив — налив. Слив — налив при помощи насосов (рис. 2.1а) применяют, когда по условиям рельефа местности расположения резервуаров и схему коммуникации трубопроводов исключается применение самотечного слива.

Рис. 2.1 — Схемы слива — налива железнодорожных цистерн На рис. 2.1б представлена схема самотечно-герметичного слива, осуществляемого через нижний сливной прибор, и самотечно-сифонного слива, осуществляемого через горловину железнодорожной цистерны. В этом случае резервуар располагают на более низких отметках по отношению к железнодорожной цистерне и слив осуществляют за счет гидростатического напора, т. е. разности уровней жидкости в сливаемой и наливаемой емкостях. Эта схема трубопровода от предыдущей отличается лишь отсутствием насоса.

Схема открытого самотечного слива (рис. 2.1в) отличается тем, то слив из железнодорожной цистерны осуществляют через сливной прибор по переносным лоткам, откуда нефтепродукт поступает в желоб и далее по отводной трубе в сливной («нулевой») резервуар, из которого он перекачивается в основные резервуары нефтебазы. В связи с тем, что система эта является негерметичной и представляет известную пожарную опасность, её применяют в основном для слива мазута.

Закрытый самотечный слив (рис. 2.1г) проводят также через нижний сливной прибор и герметичное устройство, присоединяемое к закрытому межрельсовому желобу из которого нефтепродукт откачивается насосом в резервуары нефтебазы.

Известны и другие способы слива, например самотечный слив под давлением, когда для ускорения слива в цистерне создается повышенное давление путем подачи сжатого воздуха, пара или инертного газа, а также принудительный слив при помощи погружного насоса, опускаемого внутрь цистерны. При открытом самотечном сливе высоковязких и высокозастывающих нефтепродуктов используются сливные лотки. Лоток имеет наружную стенку 4 и внутреннюю стенку 3, которые образуют паровую рубашку. При межрельсовом сливе высоковязких нефтепродуктов используются установки нижнего слива СПГ-200. В нерабочем состоянии присоединительная головка 4 находится внутри обоймы 7. При присоединении к сливному прибору головка 4 поднимается вместе с гофрированным рукавом 8 и патрубком 10, после чего фиксируется с помощью зажимов 5.

Рис. 2.2 — Установка нижнего слива СПГ — 200: 1 — обратный клапан с противовесом; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — крышка; 4 — присоединительная головка; 5 — зажим; 6 — перекрытие сливного желоба; 8 — гофрированный рукав; 9 — гибкий корпус; 10 — алюминиевый патрубок; 11 — сливная труба.

Принципиальные схемы исполнения сливного желоба приведены на рис. 2.3. При двустороннем открытом самотечном сливе желоб 6 расположен между путями. При сливе нескольких сортов высоковязких нефтепродуктов он делится на ряд отсеков, от каждого из которых идут трубопровода 3 к «нулевым» резервуарам 1, имеющим фильтр. Вдоль эстакады 4 проходит паропровода 5, от которого отходят пароразводящие трубы 7.

При межрельсовом сливе из желоба 6 нефтепродукт попадает в сборный колодец и, пройдя решетку, поступает по сливному желобу 3 в «нулевой» резервуар 1.

В обоих случаях целесообразно применение желобов-коллекторов, снабженных паровой рубашкой: подогретые высоковязкие нефтепродукты не образуют все увеличивающейся корки на стенках коллекторов.

Рис. 2.3 — Принципиальные схемы исполнения сливного желоба: а — при двустороннем сливе; б — при межрельсовом сливе; 1 — резервуар; 2 — фильтр; 3 — сливной желоб; 4 — эстакада; 5 — паропровод; 6 — желоб; 7 — пароразводящие трубы нефтепродукт доставка сливоналивной цистерна Для герметизированного слива-налива высоковязких нефтепродуктов используют установку АСН-8Б с шарнирно-сочлененным соединением труб, оборудованные пароподогревом и наличием паровой рубашки, с помощью которой можно подогревать сливаемый нефтепродукт и пропаривать внутреннюю полость сливного прибора цистерны в зимнее время.

Рис. 2.4 — Принципиальная схема установки АСН — 8Б: 1 — основание; 2 — труба коренная; 3 — шарнир горизонтальный; 4 — пружинное устройство; 5 — труба концевая; 6 — присоединительная головка; 7 — кран — конденсатоотводник; 8 — трехходовый кран; 9 — паровая рубашка; 10 — рукава паропровода; 11 — шарнир вертикальный Для верхнего слива и налива одиночных цистерн применяется сливоналивные стояки с ручным насосами. Такие стояки устанавливают главным образом на небольших распределительных нефтебазах. Расстояние между отдельными стояками должно быть равным 4 м, что обеспечивает обслуживание цистерн разных типов без переформирования составов.

Слив и налив железнодорожных цистерн стремятся осуществлять в возможно короткое время, чтобы не задерживать подвижной состав. Предельные сроки слива и налива, установленные «Правилами сроки слива и налива, установленные «Правилами перевозок грузов Министерства путей сообщения СССР» для цистерн грузоподъемностью 20 т, составляют 2 ч. Однако при сливе вязких и застывающих нефтей и нефтепродуктов из цистерн, которые требуется разогревать в холодный период года, отводиться дополнительное время на разогрев, т. е. 2−10 ч. Для слива и налива одиночных железнодорожных цистерн (до трех цистерн) сооружают одиночные стояки, а для слива партий и целых маршрутов — односторонние (для 3−6 цистерн) и двусторонние (более 6 цистерн) сливно-наливные эстакады.

Железнодорожные эстакады сооружают для нефти, светлых и темных нефтепродуктов и масел, конструктивно различающихся в связи с особенностями слива этих нефтепродуктов. По характеру проводимых операций эстакады бывают сливными, наливными или комбинированными, т. е. когда они предназначены как для слива, так и для налива нефти и нефтепродукта.

1. Коршак А. А., Коробков Г. Е., Муфтахов Е. М. — Нефтебазы и АЗС: Учебное пособие — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. — 416 с.

2. Бунчук В. А. — Транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и газа. М., «Недра», 1977, 366 с.