Нефть - главное богатство
России

Системы слива и налива нефтепродуктов из вагонов-цистерн


В зависимости от грузооборота нефтепродукты поступают на нефтебазу или отдельными цистернами, или целыми маршрутами. Поступающие нефтепродукты обладают различными вязкостями, температурами застывания, упругостью паров и другими отличающими их друг от друга свойствами. Кроме того, поступающие нефтепродукты перевозятся в цистернах разных типов с различными конструкциями и размерами сливных приборов.

Указанные факторы осложняют организацию слива и обусловливают необходимость применения различных способов и устройств для его осуществления. Так, например, одиночные цистерны сливаются более простыми средствами, чем целые маршруты, требующие механизированного слива; слив светлых, нефтепродуктов требует повышенной герметичности сливных устройств, пси, сравнению с устройствами для слива темных нефтепродуктов; темные нефтепродукты в большинстве случаев требуют перед сливом предварительного разогрева и т. д.

На изображении приведены различные схемы для слива нефтепродуктов, применяемые на практике.

 

Схемы слива нефтепродуктов из вагонов-цистерн:  а - слив при помощи-насоса; б - слив посредством погружных насосов; в - самотечный слив сифоном; г - открытый самотечный слив; д - верхний слив под давлением; е - нижний слив под давлением; ж - закрытый самотечный нижний слив.

Слив при помощи насосов

Откачка нефтепродуктов насосами применяется как при верхнем сливе, так и при нижнем. Для этого вдоль железнодорожных путей прокладывается всасывающий стальной коллектор 7 (изображение а), к которому при верхнем сливе присоединены сливные стояки 4 с гибкими шлангами 9. Эти шланги опускаются в цистерны 1 через открытые люки колпаков. Для нижнего слива к сливным приборам вагонов-цистерн присоединяются гибкие шланги 8, отходящие от коллектора 7. На практике сливные стояки устанавливаются для однотипных цистерн через 4-12 м, а для разнотипных - через 4 л. В целях обеспечения нормальной работы сливные коммуникации должны иметь полную герметичность.

Обычно от середины всасывающего коллектора отходит отводная труба 5 к насосу 6. При применении несамовсасывающих центробежных насосов необходима установка вакуум-насоса (при верхнем сливе) для создания разрежения во всасывающей линии при первоначальном ее заполнении и для отсоса воздуха, попавшего во время работы через неплотности сливных коммуникаций, находящихся под вакуумом. Отсос воздуха производится из наивысших точек сливных стояков через всасывающий коллектор 3, соединенный со сливными стояками трубопроводами 2.

При сливе одиночных цистерн вакуум в сливном стояке создается ручными насосами, устанавливаемыми на сливных стояках.

На изображении б приведена схема верхнего слива при помощи погружных насосов 7, смонтированных на конце, опускного трубопровода или гибкого шланга 2. Насос вместе с взрывобезопасным электродвигателем заключен в общем герметизированном кожухе. Питание насосного агрегата электроэнергией производится посредством гибкого бронированного кабеля. 

По этой схеме насос засасывает нефтепродукт непосредственно из цистерны 1 и нагнетает его по системе трубопроводов 2, 3, 4 и 5 в резервуары нефтебазы 6.

Для верхнего слива нефтепродуктов возможно также применение эжекторов, которые, как и погружные насосы, опускаются в котел вагона-цистерны. Побудителем является выкачиваемая жидкость, которая подается специальным насосом из резервуаров в эжектор.

Самотечный слив сифоном

 При расположении резервуаров на более низкой отметке по отношению к вагону- цистерне сливной стояк будет являться сифоном, и с помощью его можно производить слив цистерн (изображение в). Коммуникации при сифонном сливе будут отличаться от коммуникаций на изображении а только отсутствием насоса на сливной линии. Сифон заряжается при помощи ручного или вакуум-насоса.

Для работы сифона необходимо, чтобы давление жидкости в наивысшей точке сифона А было больше упругости паров  перекачиваемой жидкости. При несоблюдении этого условия в верхней точке сифона перекачиваемая жидкость начнет вскипать и будет происходить разрыв струи. Производительность при самотечном сифонном сливе тем больше, чём больше разность уровней нефтепродукта в цистерне и в резервуаре, и чем меньше гидравлическое сопротивление сливной коммуникации. Однако необходимо иметь в виду, что повышение разности уровней нефтепродукта и снижение сопротивления коммуникации может привести к срыву работы сифона и прекращению слива. Поэтому производительность слива должна быть согласована с сопротивлением участка коммуникации от входа жидкости в стояк до его высшей точки. Необходимо стремиться к сокращению сопротивления этого участка.

Открытый самотечный слив

При открытом самотечном сливе (изображение г) нефтепродукты сливаются из вагонов-цистерн через сливные приборы 1 по переносным лоткам 2 в желоб 3, расположенный вдоль железнодорожного пути. По желобу нефтепродукты стекают к отводной трубе 4, отходящей от середины желоба, и по отводной трубе - в сливной резервуар 5. Из сливных резервуаров нефтепродукты перекачиваются в резервуары нефтебазы насосами.

Емкость сливных («нулевых») резервуаров принимается равной емкости маршрута или 2/3 его емкости, если одновременно со сливом будет производиться откачка нефтепродуктов из сливного резервуара.

При сливе вязких нефтепродуктов желоба оборудуются подогревателями из паровых труб диаметром 25-50 мм, укладываемых у дна желоба, или делаются с двойными стенками, образующими паровую рубашку.

Слив под давлением

Используется для ускорения слива, когда над поверхностью нефтепродукта в вагоне-цистерне создается повышенное давление путем подачи сжатого воздуха, инертного газа или пара, в зависимости от сорта сливаемого нефтепродукта. Он применяется в основном в системах при самотечном сливе, но может использоваться и в системах с принудительным сливом.

При сливе под давлением люк клапана цистерны закрывается герметично специальной крышкой со штуцером для присоединения гибкого шланга от коллектора, через который подается сжатый воздух или пар. Крышка снабжается манометром и предохранительным клапаном во избежание превышения давления сверх установленного.

При верхнем сливе под давлением (изображение д) нефтепродукт поднимается по шлангу 1 в стояк 2 и далее по трубопроводам 3 и 4 поступает в сливной резервуар 5. Верхний слив под давлением может применяться для слива всех нефтепродуктов, а также для цистерн с неисправным сливным прибором. Нижний слив под давлением (изображение е) применяется тарным образом для слива вязких нефтепродуктов и является самым эффективным способом разгрузки вагонов-цистерн. При этом способе слива нефтепродукт может сливаться в установленный срок при более высокой вязкости, что позволяет снизить степень подогрева в цистерне, а во многих случаях и совсем избежать его.

Создание повышенного давления посредством пара разрешается для нефтепродуктов, допускающих обводнение (для некоторых марок мазутов). Величина избыточного давления, создаваемого в цистерне, не должна превышать 0,5 ати.

Слив под давлением разрешается применять только для вагонов-цистерн типов 4, 5-9, 20 и 251.

Для упрощения нижнего слива под давлением необходимо нефтепродукты сливать в межрельсовые желоба, особенно при приеме на нефтебазу целых маршрутов или партий цистерн.

Межрельсовый желоб располагают по оси симметрии железнодорожного пути и заглубляют в землю; рельсы в этом случае укладываются на стенки желоба. Нефтепродукт из межрельсового желоба по отводной трубе проложенной под рельсами, стекает в сливной резервуар.

 Межрельсовый слив требует повышенных капитальных затрат на устройство желоба, так как его конструкция должна воспринимать нагрузки от подвижного состава, но он дает значительное сокращение слива по времени и более удобен в эксплуатации.

Закрытый самотечный слив

К сливным приборам 1 вагонов-цистерн 2 присоединяются с обеспечением необходимой герметичности сливные приборы 3 межрельсовых желобов 4 (изображение ж). Вся сливная система - сливные приборы 1 и 3 и межрельсовый жёлоб 4 являются полностью герметизированными. Полная герметизация сливных устройств позволяет пользоваться этой системой для слива легкоиспаряющихся или ценных жидкостей , (нефти. и смазочных масел). При сливе легкоиспаряющихся жидкостей выделяется большое количество паров, которые по газоотводящему трубопроводу 5 вытесняются в специальные сборники или резервуары. Межрельсовые желоба выполняются равновеликими емкости сливаемого маршрута вагонов-цистерн. Слитые жидкости из межрельсового желоба откачиваются насосами 6 в резервуар 7.

Применяющиеся в настоящее время системы верхнего слива имеют ряд существенных недостатков, к числу которых относятся:

  1. трудность обеспечения герметичности всасывающей линии, имеющей большую протяженность и большое количество ответвлений;
  2. частые скопления паров нефтепродукта и воздуха в повышенных точках сливных коммуникаций, находящихся под вакуумом, приводящие к срыву работы сифона;
  3. необходимость эксплуатации дополнительного оборудования для зарядки сифонов и поддержания вакуума;
  4. затруднительность полного освобождения цистерн;
  5. значительные потери от испарения через открытые люки;
  6. повышенная пожарная опасность при открытых люках цистерн.

При нижнем сливе вышеуказанные недостатки отсутствуют. Нижний герметизированный слив обеспечивает сохранение качества нефтепродуктов, уменьшает потери от испарения, позволяет сливать цистерны полностью и сокращать сроки слива.

Налив нефтепродуктов в вагоны-цистерны осуществляется тремя способами:

  1. самотеком, когда наиболее низкий уровень нефтепродуктов в резервуарах благодаря благоприятному рельефу местности находится выше наливной эстакады;
  2. принудительным способом при помощи насосов;
  3. комбинированным способом, когда нефтепродукт предварительно закачивается насосами в буферную емкость, а из нее поступает в вагоны-цистерны самотеком.

Налив через буферную емкость допускает возможность сокращения производительности насосных станций, так как заполнение буферной емкости производится заблаговременно в более длительный срок, по сравнению со сроком налива.