Нефть - главное богатство
России

Виды резервуаров по форме для хранения нефтепродуктов


Невозможность создания значительных давлений и вакуума в стальных цилиндрических резервуарах явилась предпосылкой к появлению сфероидальных резервуаров — каплевидных, многокупольных и сферических.

Каплевидные резервуары для нефти

Форма таких резервуаров представляет собой как бы в увеличенном масштабе каплю жидкости, свободно покоящуюся на плоскости под действием сил поверхностного натяжения.

В правильности сказанного нетрудно убедиться, если тонкую резиновую оболочку, имеющую форму шара, наполнить жидкостью и положить на плоскость. Оболочка под влиянием сил тяжести жидкости вместо сферической формы примет каплевидную и будет находиться в равновесии, имея все элементы своей поверхности растянутыми с одинаковой силой, поэтому она и называется оболочкой равного сопротивления.

Каплевидный резервуар состоит из тонкостенной сфероидальной оболочки и днища. Оболочка, как правило, сооружается без внутреннего каркаса, вследствие чего она весьма экономична по расходу металла на единицу объема резервуара.

Величина давления в газовом пространстве регулируется предохранительными клапанами, установленными в наивысшей точке резервуара. Для обслуживания их устраивается лестница.

Нормально резервуары заполняются продуктом на 90% своего объема; 10% объема составляет в них газовое пространство.

Каплевидные резервуары рассчитываются на внутреннее давление от 0,4 до 2 кГ/см2 и вакуум — до 500 мм вод, ст.

Каплевидные резервуары опираются на грунт через металлическое опорное кольцо или при помощи экваториальных опор.

У каплевидного резервуара, опирающегося через кольцевую опору, оболочка корпуса плавно сопрягается с днищем, представляющим собой сферическую чашу. На кольцевую плиту опираются нависающая часть оболочки корпуса и меридиональные фермы при помощи радиальных ребер. Основанием под опорную плиту и сферическое днище резервуара служит плотно утрамбованная песчаная подушка.

В СССР каплевидный резервуар емкостью 2000 м3 был впервые построен в 1947 г. в г. Грозном.

В каплевидных резервуарах с опорным кольцом в подэкваториальной части чрезмерно нарастают меридиональные и кольцевые усилия от давления жидкости. Для устранения этого недостатка предложена конструкция каплевидного резервуара с опиранием по экваториальному поясу.

Резервуар с экваториальными опорами опирается на песчаную плотно утрамбованную подушку. По периметру песчаной подушки расположен кольцевой бетонный фундамент (или отдельно стоящие фундаменты), на который, в свою очередь, опирается система колонн, равномерно распределенных по окружности. Для обеспечения опорного контура надлежащей величины колонны присоединяются к оболочке посредством косынок.

Конструкция каплевидных резервуаров с экваториальной опорой наиболее экономична, даже несмотря на необходимость устройства кольцевого бетонного фундамента. Кроме того, у этих резервуаров отпадает утолщение нижних поясов, необходимое для резервуаров с кольцевой опорой, вызывающей изгиб оболочки.

Каплевидные резервуары находят применение главным образом для низкокипящих нефтепродуктов при длительном их хранении (не менее двух месяцев); они обеспечивают сокращение потерь от «малых дыханий» и дают годовую экономию в размере 3—8% от объема хранимого продукта.

Каплевидные резервуары сооружаются емкостью до 5000—6000 л3, при которой высота резервуара достигает 13—15 м; давление на грунт в этом случае под опорным кольцом может быть 2—2,5 кГ/см.

Каплевидные резервуары для хранения жидкостей с невысокой упругостью паров (как, например, нефти) могут быть большей емкости, чем это указано, так как возможность понижения внутреннего давления в резервуаре позволяет увеличивать его основные размеры. Известны резервуары емкостью 12 720. Их размеры следующие: диаметр 41,5 м, высота 12,7 м. Эти резервуары рассчитаны на внутреннее избыточное давление 0,07 кГ/см2.

Институт Проектстальконструкция разработал интересные в инженерном отношении конструкции цилиндрических каплевидных резервуаров, емкостью от 2300 до 12 000 м3 и торокаплевидных резервуаров емкостью 20 000, 30 000, 40 000 и 50 000 м3. Резервуары рассчитаны на избыточное давление 0,4 кГ/мг.

Цилиндрические резервуары для хранения нефти

Цилиндрический каплевидный резервуар в поперечном сечении имеет форму капли.

Аналогично горизонтальным цилиндрическим резервуарам с цилиндрическими днищами торцы резервуара образуются цилиндрической поверхностью той же формы и размеров, что и основная часть резервуара.

Внутри оболочки имеется каркас, обеспечивающий устойчивость при частичном заполнении.

Торокаплевидные резервуары представляют собой лежащую на поверхности оболочку в виде тора.

Характерной и замечательной особенностью цилиндрических каплевидных и торокаплевидных резервуаров всех емкостей является одинаковое поперечное сечение с размерами по высоте 10 800 мм и по ширине 17 100 мм и одинаковая толщина оболочки — 4 мм. Варьируя длиной цилиндрических каплевидных резервуаров и диаметром торокаплевидных резервуаров можно получать резервуары различной емкости, т. е. от 2300 до 50,000 л2. Применение однотипных конструктивных элементов для широкого диапазона емкости резервуаров обеспечивает индустриализацию строительства при минимальном расходе металла.

Каплевидные резервуары являются более экономичными по сравнению с вертикальными цилиндрическими. Расход металла, при равных для сравнения условиях, в них значительно меньше. Уменьшение расхода металла объясняется лучшим его использованием. В любой точке каплевидного резервуара действуют в меридиональном и широтном направлениях только растягивающие напряжения одинаковой величины, на которые и рассчитывается оболочка резервуара.

Для определения конструктивных величин каплевидных резервуаров Г. М. Чичко разработал номограммы и предложил аналитический метод построения контура меридионального сечения резервуара.

 

Общий вид многокупольного резервуара:

I — план верхней части оболочки; II — план нижней части оболочки; III —план стропил; IV — план нижних колец жесткости.

 

Многокупольные (многоторовые) резервуары.

При необходимости сооружения сфероидальных резервуаров большой емкости применяют многокупольную или, как ее называют иначе, много- торовую форму оболочки. Емкость резервуаров такой формы доходит до 25 000 ж3 при внутреннем избыточном давлении до 1 кГ/см2.

На фиг. 19 изображен многокупольный резервуар емкостью 10 000 м3. Оболочка резервуара состоит из поясов 1—7; пояса 1—3 лежат на земле. В центре резервуара установлена колонна 8, на которую опираются радиально расположенные фермы 10, составляющие каркас жесткости резервуара. Эти фермы в точках сочленения куполов поддерживаются опорными стойками из труб.

Многокупольные сфероиды могут применяться на крупных нефтебазах для хранения нефтепродуктов с невысокой упругостью паров.

Сферические резервуары.

Наиболее высокое давление способны выдерживать сферические резервуары (фиг. 20), которые рассчитываются обычно на давление до 10 атм. Такие резервуары предназначаются для хранения главным образом сжиженных газов (бутана, пропана).

Среди построенных резервуаров имеются резервуары емкостью 400, 600 и 800 м3.

Сферические резервуары обладают значительными технико-экономическими преимуществами перед цилиндрическими резервуарами. Они имеют наименьшую поверхность на единицу объема и минимальную толщину оболочки.

 

 Общий вид сферического резервуара 

 Расход металла для сферических резервуаров по сравнению с вертикальными цилиндрическими меньше в два раза при одинаковых условиях.

Сложность изготовления и сравнительно высокая стоимость сфероидальных резервуаров не могут являться препятствием к их строительству, так как достигаемая экономия в результате снижения потерь при хранении легкоиспаряющихся нефтепродуктов окупает стоимость резервуаров в первые 2—2,5 года эксплуатации.