Ахметов А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

211

стационарной крышей, предназначенные для хранения нефти и неф-

тепродуктов под внутренним избыточным давлением в газовом про

странстве 1960 Па; вертикальные цилиндрические резервуары с понто

ном, предназначенные для хранения нефти и бензинов без избыточного

давления; резервуары, предназначенные для местности с расчетной тем

пературой окружающей среды до 208 К и для сейсмических районов.

Основные расчетные положения при проектировании:

— относительная плотность нефтепродукта 0,9…1;

— внутреннее избыточное давление в газовом пространстве 1960 Па;

— вакуум 245 Па (аварийный 392 Па);

— нагрузка от теплоизоляции на крыше 341 Па;

— снеговая нагрузка 1960 Па;

— ветровая нагрузка 980 Па;

— расчетная температура наружного воздуха до –40 °С;

— максимальная температура продукта +80 °С;

— сейсмичность района до 9 баллов.

Для избежания разрушения покрытия в сейсмических районах мак

симальное наполнение резервуаров объемом 20 000 м

не должно пре-

вышать 17 м, а резервуаров объемом 30 000 м

— 16,5 м.

Днище и цилиндрическую стенку изготавливают на заводах металло

конструкций в виде полотнищ, которые транспортируют к месту монтажа

свернутыми в рулон. При изготовлении полотнищ все соединения вы

полняют встык двухсторонней автоматической сваркой под слоем флюса.

Кромки листов, собираемых встык, должны быть обработаны прострож

кой или обрезаны на гильотинных ножницах с допуском ±1 мм (рис. 2.126).

Стальная проволока, флюсы и присадочные материалы должны обес-

печивать равнопрочность сварного шва встык основному металлу. Свар

ные швы, выполняемые вручную, в том числе и монтажные стыки. Долж

ны выполняться электродами типа Э42Л ГОСТ 9467. Толщину сварных

швов принимают по наименьшей толщине свариваемых элементов.

К типовым резервуарам, работающих в газовом пространстве под

избыточным давлением 1960 Па входят резервуары объемом 100…400 м

без опор, с коническим покрытием, опирающимся на стенку резервуара;

объемом 2000 и 3000 м

с коническим покрытием, опирающимся на цен-

тральную стойку — опору и стенку резервуара; объемом 1 000… 30 000 м

со сферическим покрытием, опирающимся на стенку резервуара.

Конструкции резервуаров объемом 100, 200, 300 и 400 м

, имеют плос-

кое днище, вертикальную цилиндрическую стенку, щитовое покрытие

с ограждением и кольцевую лестницу, расположенную по окружности

стенки резервуара.

212

Полотнище днища изготавливают из двух половин, которые соеди-

няют на песчаном основании путем нахлестки и сварки. Минимальная

величина нахлестки монтажного стыка днища должна составлять 30 мм.

Полотнище стенки резервуара изготавливают с припуском 140 мм для

образования нахлесточного монтажного стыка. Для изготовления дни

ща и стенки резервуаров объемом 100…400 м

используют листовую

сталь размером 4×1 500×5 000 и 4×1 500×6 000 мм.

Монтажный шов стенки резервуара с понтоном предусмотрено сва

ривать встык с контролем шва по всей его длине. Если резервуар без

понтона, то монтажный шов стенки резервуара можно выполнять пу

тем нахлестки и сварки. Расстояние между смежными стыками должно

быть не менее 500 мм.

Покрытие резервуара сборное, распорной конструкции состоит из

плоских щитов, укладываемых с уклоном (

i = 1 : 10) на центральное

Рис. 2.126. Резервуар объемом 400 м

а — фасад; б — кровля; в — днище; 1 — начальный щит; 2 — кольцевая лестница; 3 — стенка резер

вуара; 4 — монтажный стык днища

213

кольцо и стенку резервуара. Между собой щиты соединяются путем

нахлестки и сварки. Величина нахлестки в монтажных стыках покры

тия не менее 20 мм.

Щиты покрытия состоят из жесткого каркаса, изготовленного из дву

тавра, швеллера и угловой стали. Каркас щитов покрыт листовой сталью

толщиной 2,5 мм. Для резервуаров объемом 100 и 200 м

покрытие со-

стоит из двух щитов в виде полукруга, а для резервуаров объемом 300

и 400 м

— соответственно из шести и восьми щитов в виде секторов.

Конструкции резервуаров объемом 2000 и 3000 м

отличаются от дру-

гих конструкций наличием центральной стойки (рис. 2.127) и централь

ного щита. В данных конструкциях щиты покрытия опираются на стенку

резервуара и центральный щит, установленный на стойку. На крыше ре

зервуара имеются площадки и ограждения для обслуживания оборудова

ния. Для подъема на крышу установлена стационарная шахтная лестница.

Полотнища днища диа-

метром 15 230 и 19 080

мм

соответственно изготавли-

вают из листовой стали раз-

меро

м 4×1500×6000, а ок-

райки

— 7×1500×6000 мм.

Для транспортировки дни

ща используют централь

ную стойку в качестве ба

рабана для наворачивания

двух половинок днища. Ми-

нимальная величина на-

хлестки двух половинок

днища 30 мм.

Развертка полотнищ

стенки соответственно име

ет длину 47 920 и 59 900

мм

с припуском 210 и 250

мм

для образования монтаж

ного стыка. Ширина по

лотнищ стенки равна вы

соте резервуаров 11 920

мм.

Полотнища стенки изготав

ливают из листовой стали

размером 1500

×6000 мм.

Толщина полотнищ ст

енки

Рис. 2.127. Резервуар объемом 3000 м

с центральной стойкой:

1 — днище; 2 — стенка; 3 — окрайки днища; 4 — монтаж

ный шов; 5 — центральный щит; 6 — центральная стойка

214

по поясам зависит от снеговой и ветровой нагрузок. Полотнища стенок

таких резервуаров изготавливают цельными. В качестве барабана для

наворачивания и транспортировки их используют шахтную лестницу.

Рулон полотнищ стенки имеет длину 12 м и диаметр (согласно требо

ваниям железнодорожного габарита) 3…3,25 м.

Толщина полотнищ стенки резервуаров объемом 2000 и 3000 м

по поясам при различных снеговых и ветровых нагрузках приведена

в таблице 2.1.

Таблица 2.1 —

Зависимость толщины стенок по поясам

от ветровой и снеговой нагрузки

Номер пояса и масса стенки

(объем резервуара)

Снеговая нагрузка, Па

до 980 от 980 до 1960

Ветровая нагрузка, Па

до 343 от 343 до 980 более 980

V = 2000 м

Первый 6 6 6

Со второго по восьмой 5 6 6

Масса стенки, кг 23 310 27 173 27 173

V = 3000 м

Первый 7 7 7

Со второго по восьмой 6 6 6

Масса стенки, кг 31 140 34 680 34 680

Покрытие резервуаров объемом 2000 и 3000 м

состоит из сегмент-

ных плоских щитов и центрального круглого щита, который укреплен

на вершине центральной стойки. Центральная стойка изготовлена из

стальной трубы диаметром 426 мм и высотой 12 000 мм.

У основания стойки имеется опора в виде двух колец диаметром

2660 и 430 мм, соединенных между собой восемью радиально располо

женными уголками. Кольцевая опора крепится у основания централь

ной стойки распорками на сварке. Такая же конструкция опорного

кольца закреплена на вершине центральной стойки. Между верхним

и нижним опорными кольцами установлены на равных расстояниях

три съемных кольца.

Все опорные кольца имеют одинаковый диаметр. Для предотвраще

ния подъема стойки от избыточного давления в газовом пространстве

ее пригружают бетоном соответственно массой 5,9 и 12,6 т.

215

Центральный круглый щит покрытия представляет собой жесткий

кольцевой каркас диаметром 2390 мм с шестью распорками из угловой

стали (рис. 2.128). В центре щита установлен патрубок из трубы раз

мером 159

×4 мм с фланцем. Кольцевой каркас покрыт листовой сталью

толщиной 2,5 мм. Диаметр центрального щита с выступающей частью

кровли равен 2800 мм. Центральный щит при монтаже резервуара уста

навливают на вершину стойки.

Щиты покрытия представляют собой плоский жесткий каркас в фор

ме сектора с усеченной вершиной и дугообразным основанием. Главные

несущие элементы щита — радиальные балки двутаврового профиля,

которые соединены шестью поперечными распорками. Покрытие всего

резервуара состоит из одного начального щита, соответственно 12 и 16

промежуточных и одного замыкающего щита. Жесткий каркас щитов

покрывают листовой сталью толщиной 2,5 мм. Начальный щит по

крывают в пределах его контура. Промежуточные щиты должны быть

Рис. 2.128. Центральный щит покрытия:

1 — крепление заглушки; 2 — заглушки; 3 — фланец патрубка; 4 — патрубок; 5 — настил щита по

крытия; 6 — кольцо жесткости патрубка; 7 — монтажная петля

216

с напуском со стороны ранее установленных щитов, чтобы образовать

нахлесточное соединение с ними. Замыкающий щит имеет напуск

с двух сторон, чтобы образовать нахлесточные соединения с послед

ним промежуточным и начальным щитами покрытия. Щиты покры

тия укладывают с уклоном 1 : 20 на цилиндрическую стенку резервуара

и центральный кольцевой щит с нахлесткой монтажных стыков. Лест

ница для таких резервуаров – многомаршевая шахтной конструкции.

Конструкции резервуаров объемом 5000 м

, отличаются от конструк-

ции резервуаров объемом 2000 и 3000 м

отсутствием центральной

стойки. Покрытие сборное, распорной конструкции, которое состоит

из 20 плоских щитов секторной формы, укладываемых с уклоном 1 : 8

на центральное кольцо и стенку резервуара.

Резервуары с понтоном для хранения нефти и бензинов без избы

точного давления представляют собой обычную конструкцию типовых

вертикальных цилиндрических резервуаров со стационарной крышей,

внутри которых расположен плавающий понтон (рис. 2.129). При за

полнении емкости понтон поднимается до верхнего предела, а при опо

рожнении опускается на опоры. Плавающий на поверхности понтон

значительно сокращает испарение легких фракций. Такие резервуары

получили широкое распространение в нашей стране. Во всех резервуа

рах с понтоном вертикальный монтажный шов цилиндрической стенки

должен быть сварен встык с последующим просвечиванием его по всей

длине. Для избежания поворота понтона при его вертикальном переме

щении используют две диаметрально расположенные трубы, служащие

одновременно для пропуска резервуарного оборудования.

При сливе нефти и бензина из малых резервуаров понтон в ниж

нем положении опирается на кронштейны, закрепленные к стенке, а из

больших резервуаров — на стойки трубчатого сечения двух конструк

ций — плавающие стойки и стойки, закрепленные на днище резервуа

ров. Плавающие стойки крепятся на болтах к патрубкам, приваренным

к радиальным ребрам и днищу понтона, и следуют с понтоном при его

движении. В этом случае на днище резервуаров приваривают подкладку

под плавающие стойки. Стойки, закрепленные на днище резервуаров,

рекомендуется применять только при хранении парафинистых нефтей,

дающих большие осадки парафина.

Кронштейны, а также плавающие и закрепленные на днище резервуа-

ра стойки фиксируют нижнее положение понтона на высоте 1800 мм от

днища резервуара, чтобы не мешать работе хлопушек на приемно-раз

даточных патрубках. При выносных хлопушках кронштейны и плаваю-

щие стойки фиксируют нижнее положение понтона на высоте 900 мм.

217

Для свободного вертикального перемещения понтона устраивают

зазор между внутренней стенкой резервуара и понтоном. В малых ре

зервуарах этот зазор принимают равным 150, а в больших — 200 мм.

Пространство зазора перекрывают уплотняющим затвором. В миро

вой практике имеется большое число разных конструкций затворов.

В типовых проектах предусмотрен петлевой затвор (рис. 2.130), кото

рый изготавливают из технической ткани — бельтинга — обрезиненной

с двух сторон бензостойкой и морозостойкой резиной. Толщина бель

тинга должна быть не менее 3,2 мм.

Днище понтона изготавливают на заводах металлоконструкций в виде

полотнища и транспортируют к месту монтажа свернутым в рулон. Верти

кальные кольцевые ребра

поступают к месту монта

жа свальцованными по со

ответствующим радиусам

отдельными элементами

или свернутыми в рулон.

Бортовой уголок разме

ром 50

×4 мм поставляют

на место монтажа свальцо

ванным и с нанесенными

на нем отверстиями для

крепления затвора. Число

стыков бортового угол

ка принимают кратным

числу отверстий для креп-

ления затвора. Разбивку

отверстий на элементах

Рис. 2.129. Резервуар с понтоном объемом 400 м

1 — высшее положение понтона; 2 — положение понтона на кронштейнах; 3 — оси кронштейна

Рис. 2.130. Петлевой затвор:

1 — внутренняя петля; 2 — прокладка; 3 — наружная петля

затвора; 4 — стенка резервуара; 5 — понтон

218

уголка начинают и заканчивают половиной шага. Разметку и образова-

ние отверстий проводят на свальцованном уголке. Число радиальных ре

бер принято кратным числу отверстий. Расстановку их проводят начиная

с половины шага отверстий.

Для снижения потерь углеводородов широкое применение нашли

резервуары с плавающей крышей. Плоское днище и цилиндрическая

стенка корпуса ничем не отличаются от днища и стенки типовых кон

струкций резервуаров с понтоном. Для придания жесткости цилиндри

ческой стенке устраивают кольцевой каркас на верхнем срезе наружной

стороны стенки.

Плавающая крыша может быть трех конструкций: дисковая, одно-

и двухслойная (рис. 2.131).

Дисковая крыша (рис. 2.131

а) представляет собой сваренный из

листовой стали диск с бортами по периферии и жесткими связями для

поддержания формы обода на крыше. Устойчивость такой крыши мень

ше по сравнению с устойчивостью крыш других конструкций, а поэтому

она не получила широкого распространения в нашей стране.

Однослойная крыша (рис. 2.131

б) имеет кольцевой понтон по пе-

риметру. Центральная часть ее представляет форму диска. Кольцевой

понтон занимает 20...50 % всей площади крыши и разделен на гермети

ческие отсеки, что придает такой крыше хорошую плавучесть. Ветровая

нагрузка воспринимается радиальными ребрами жесткости, приварен

ными на дисковую часть крыши.

Радиальные жесткости могут быть выполнены в виде уголков, швел

леров или коробов. Иногда в центральной части однослойной крыши

устраивают дополнительный понтон (рис. 2.131

в).

Двухслойная крыша (рис. 2.131

г) состоит из верхнего и нижне-

го настилов, разделенных на ряд герметических отсеков. Воздушная

прослойка между настилами обеспечивает не только плавучесть, но

и теплоизоляцию, которая предохраняет нефтепродукт от нагревания

Рис. 2.131. Схемы конструкций

плавающей крыши

219

и интенсивного испарения. Верхний настил имеет уклон к центру кры-

ши для сбора и отвода дождевых вод через дренажную систему. Крыша

выдерживает нагрузку от слоя воды толщиной 25 см и сохраняет пла

вучесть при появлении течи в 85 % отсеков.

В нижнем положении плавающая крыша фиксируется опорными

стойками, как и понтоны. Для обеспечения проектного положения пла

вающей крыши используют направляющие противоповоротные стойки

из труб, как и в резервуарах с понтоном. Для обслуживания оборудо

вания на плавающую крышу спускают наклонную лестницу, которую

шарнирно присоединяют к стенке резервуара и плавно перемещают

по плавающей крыше при помощи колес по рельсам во время налива

и слива нефтепродуктов. Независимо от изменения положения крыши

ступеньки лестницы остаются горизонтальными, так как сделаны в виде

поворотных площадок.

Из-за больших ветров, песчаных буранов, снегопадов и низких тем

ператур в некоторых климатических зонах страны ограничена возмож

ность строительства резервуаров с плавающей крышей. Несмотря на

это, они получают широкое распространение при сооружении резервуа-

ров объемом 50 000...100 000 м

и более.

Впервые дисковые плавающие крыши стали применять в США

с 1922 г., а понтонные с 1928 г. Наиболее крупные резервуары с плаваю

щей крышей построены в ФРГ (121 000 м

), Иране (160 000 м

), Японии

(200 000 м

Другой конструкцией является резервуар с «дышащей» крышей. Та

кие резервуары имеют плоское днище и вертикальную цилиндрическую

стенку (рис. 2.132). Крыша резервуара представляет собой стальную

мембрану, которая при повышении давления паров бензина в резерву

аре поднимается и увеличивает объем газового пространства.

Резервуар с безмоментной «дышащей» крышей (2.132

а) имеет пло-

ское днище и цилиндрический вертикальный корпус, который по верх

нему обвязочному уголку оборудован с внутренней стороны кольцевым

коробчатым каркасом (2.132

б). В центре днища установлена телеско-

пическая опорная колонна. На верху колонны имеется металлический

зонт (2.132

в). Безмоментная «дышащая» крыша представляет собой

висячую оболочку. В такой оболочке практически нет изгибающих мо

ментов, а поэтому ее несущей способности при малых толщинах стали

(2,5...3 мм) достаточно, чтобы без жестких конструкций перекрытия

обеспечить ее прочность, устойчивость и герметичность. Оболочка

крыши в центре ложится на металлический зонт, а по периферии — на

кольцевой коробчатый каркас.

220

Оболочка такой крыши может быть изготовлена на заводах ме-

таллоконструкций в виде полотнищ, длина которых равна половине

периметра резервуара, а ширина — радиусу. Полотнища кровли раз

резают на секторы. Высота сектора равна радиусу резервуара (ширина

полотнищ), а основание — периметру резервуара, деленному на число

секторов. В резервуаре объемом 5000 м

полотнища крыши разрезают

на 20 секторов.

Перед разрезкой полотнища на секторы нужно в начале и конце по

лотнищ вырезать два полусектора с катетами, равными ширине полот

нищ и половине основания сектора.

Периферийный каркас монтируют в процессе разворачивания руло

на стенки. Монтаж секторов выполняют попарно с противоположных

сторон, поднимая их при помощи легких кондукторов с днища резер

вуара и укладывая вершиной на зонт и основанием на периферийный

каркас. Все соединения секторов с зонтом, периферийным каркасом

и между собой выполняют внахлестку, что значительно упрощает про

цесс строительства.

Рис. 2.132. Резервуар с безмоментной «дышащей» крышей:

а — схема резервуара; б — кольцевой коробчатый каркас; в — металлический зонт на опорной

колонне; г — телескопическая опора при максимальном избыточном давлении паров бензина

в резервуаре и при отсутствии избыточного давления