shammazov_ONGD

13.4.Особенности трубопроводного транспорта нефтепродуктов

Первые нефтепродуктопроводы были узкоспециализированными, т. е. служили для перекачки какого-то одного нефтепродукта (керосинопровод, бензопровод и т. д.). Поскольку объемы перекачки каждого отдельного нефтепродукта были невелики, то и диаметры нефтепродуктопроводов были относительно малы.

С развитием трубопроводного транспорта стало ясно, что строить трубопроводы большего диаметра значительно целесообразнее—в этом случае металлозатраты, капитальные вложения и эксплуатационные расходы, отнесенные к 1 тонне перекачиваемого нефтепродукта, меньше. Однако где взять соответствующее повышенному диаметру количество нефтепродукта?

Выход был найден в организации перекачки по одному трубопроводу сразу нескольких жидкостей в виде следующих друг за другом партий. В 1929 г. в США были проведены опыты по перекачке бутана и трех сортов бензина по трубопроводу длиной 1290 км и диаметром 200 мм. В начале 30-х годов на нефтепродуктопроводе Баку—Батуми инженер А. А. Кащеев организовал последовательную перекачку прямым контактированием взаиморастворимых керосина и газойля. Однако следует отметить, что еще в 1927 г. в нашей стране по трубопроводу Грозный— Махачкала последовательно с нефтью перекачивалась вода, необходимая для охлаждения дизельных двигателей на насосных станциях. В ходе этой перекачки было установлено, что при соблюдении некоторых условий (скорость потока не менее 1 м/с, безостановочная работа трубопровода) объем образующейся смеси невелик.

Создателем научных основ последовательной перекачки является профессор Яблонский В. С. Он первым в мире уловил потребность в разработке нового способа транспорта нефтепродуктов, разработал его теоретически, обосновал экономически и довел до практической реализации.

В1943 г. технология последовательной перекачки была узаконена: Главнефтесбыт при Совете Министров СССР принял решение о практическом осуществлении последовательной перекачки светлых нефтепродуктов. А в 1944 г. данная технология была введена на магистральном трубопроводе Астрахань—Саратов. Опыт его эксплуатации подтвердил, что при турбулентном режиме перекачки объем образующейся смеси невелик.

Вчем же сущность технологии последовательной перекачки?

Метод последовательной перекачки заключается в том, что различ-

ные по свойствам нефтепродукты отдельными партиями определенных объемов перекачиваются друг за другом по одному трубопроводу.

Периодически повторяющаяся очередность следования нефтепродуктов в трубопроводе называется циклом последовательной перекачки. Пример формирования циклов показан на рис 13.3.

Последовательность партий нефтепродуктов в цикле формируется с учетом их состава, свойств и качества. Рекомендуется следующая последовательность нефтепродуктов в цикле:

1)дизельное топливо летнее;

2)дизельное топливо экспортное;

3)дизельное топливо летнее;

4)топливо для реактивных двигателей;

5)дизельное топливо зимнее;

6)дизельное топливо летнее;

7)керосин или топливо печное бытовое;

8)дизельное топливо летнее;

9)автобензин А-92;

10)автобензин А-76;

11)автобензин А-93;

12)автобензин А-76;

13)автобензин А-72.

Далее цикл повторяется. При меньшей номенклатуре нефтепродуктов в цикле следует придерживаться рекомендуемых пар контактирующих жидкостей.

В период закачки в нефтепродуктопровод очередной партии какоголибо продукта другие нефтепродукты, поступающие с НПЗ, принимаются в резервуары головной перекачивающей станции.

Особенностью последовательной перекачки является образование некоторого количества смеси в зоне контакта двух следующих друг за другом нефтепродуктов. Причиной смесеобразования является неравномерность осредненных местных скоростей по сечению трубопровода. Кроме того, некоторое количество смеси образуется при переключении задвижек на головной перекачивающей станции в период смены нефтепродукта.

Для уменьшения объема смеси в отдельных случаях в зону контакта нефтепродуктов вводят специальные устройства—разделители (дисковые, манжетные, шаровые и др.). Их конструкция показана на рис. 13.4.

Рис. 13.4. Разделители, применяемые при последовательной перекачке: а) дисковый; б) манжетный; в) литой манжетный; г) шаровой;

1—штанга; 2—металлический диск; 3—диск из упругого материала; 4—манжета; 5—толстостенная оболочка; 6—обратный клапан

Кроме того, на конечном пункте нефтепродуктопровода предусматриваются мероприятия по исправлению и реализации получающейся смеси нефтепродуктов.

Успешное осуществление технологии последовательной перекачки невозможно без четкого контроля за продвижением смеси. Методы и приборы контроля последовательной перекачки основаны на различии свойств перекачиваемых жидкостей. Контроль осуществляют по изменению плотности, вязкости, диэлектрической постоянной, скорости распространения ультразвука и др. В отдельных случаях в зону контакта нефтепродуктов вводят вещество-индикатор, которое распределяется по длине зоны смеси в соответствии с изменением концентрации. В качестве таких индикаторов могут применяться радиоактивные изотопы (кобальта, сурьмы, йода, бария), флуоресцентные красители и др.

14.Хранение и распределение нефтепродуктов

14.1. Краткая история развития нефтебаз

Первые склады нефти—прообразы современных нефтебаз— появились в России в XVII веке. Нефть хранилась в земляных ямах-амба­ рах глубиной 4…5 м, устроенных в глинистых грунтах, или в подземных каменных резервуарах, зацементированных особым цементом и перекрытых каменными сводчатыми крышами. Такой способ хранения применялся до второй половины XIX века. Емкость каменных резервуаров достигала 50 000 м3. Строились они в основном в районе бакинских нефтепромыслов.

Сначалом перевозок нефти и нефтепродуктов речным, морским

ижелезнодорожным транспортом сеть нефтебаз в России значительно расширилась. Основным направлением транспорта нефтегрузов была вод­ ная магистраль Каспийское море—Волга с притоками Камой и Окой— Мариинская система—Нева. На этом пути и расположились старейшие нефтебазы нашей страны: Махачкалинская, Астраханская, Симоновская (Москва), Сормовская и другие.

О том, что они собой представляли, можно судить по Симоновской нефтебазе. Она была построена «Товариществом братьев Нобель» в 1895 г. на берегу Москвы-реки неподалеку (вниз по течению) от Кремля на землях станции Москва—Симоново.

Завоз нефтепродуктов на нефтебазу в летнее время осуществлялся с помощью барж, а в зимний период—по железной дороге в цистернах

ссамотечным сливом. На разгрузку барж и цистерн тратилось довольно много времени.

Нефтепродукты, поступавшие на Симоновскую нефтебазу, расфасовывались в бочки и бидоны и по железной дороге и гужевым транспортом направлялись потребителям для бытовых нужд (керосин) и отопления (мазут, печное топливо и т. п.). Ежедневно жителям Москвы продавалось до 40 пудов осветительного керосина.

Необходимо отметить, что на территории России до начала 80-х годов прошлого века были в ходу американские дубовые бочки, в которых из-за океана завозился произведенный там керосин. Однако в 1881 г. «Товариществом братьев Нобель» в Царицыне (ныне Волгоград) была выстроена механическая бондарка, выпускавшая восьмипудовые бочки. В последующие годы аналогичные производства были организованы в Ярославле, Рыбинске, Саратове, Уфе и других городах. Создание в России собственной материально-технической базы по производству

иремонту деревянной и металлической тары различной вместимости позволило нефтелавкам, нефтескладам и нефтебазам более полно удов­ летворять запросы потребителей по ассортименту, количеству, качеству

исрокам доставки заказанных нефтепродуктов.

На территории Симоновской нефтебазы существовало собственное бондарно-тарное производство. Кроме того, имелся большой конный парк для доставки гужевым транспортом керосина в частные нефтелавки, а других нефтепродуктов—различным предприятиям.

Большая часть из 10 резервуаров общей емкостью 50 тыс. м3 использовалась для хранения топочного мазута и керосина, в остальных хранились печное топливо и масла. Для перекачки нефтепродуктов использовались паровые насосы типов «Блек» и «Вартингтон».

Всего на внутреннем рынке России в 1913 г. было реализовано 5914 тыс. т нефтепродуктов, в том числе: автобензина и лигроина—36, керосина осветительного — 821, смазочных масел — 147, нефтетоплив (мазут, печное топливо и др.)—4820, прочих—90.

Первые нефтебазы строились стихийно, без плана, эксплуатировали их нерационально, без учета требований науки и техники.

В период гражданской войны нефтебазовое хозяйство было в значи­ тельной степени уничтожено, расхищено и находилось в состоянии полного развала: из 1452 мелких нефтебаз эксплуатировалась только 91.

Восстановление и реорганизация нефтебазового хозяйства после национализации нефтяной промышленности в России (1918 г.) производились укрупнением нефтебаз там, где ранее их имелось несколько; заменой устаревшего оборудования; строительством новых нефтебаз в соответствии с быстро растущими потребностями народного хозяйства.

Предпосылками стремительного увеличения количества нефтебаз и емкости установленных на них резервуаров стали механизация сельского хозяйства, ввод в действие все новых автомобильных заводов, развитие армии, авиации и флота.

Развитие нефтебаз сопровождалось совершенствованием применяемого на них оборудования. Особенно наглядно это можно проследить на примере резервуаров.

Необходимость в них возникла сразу с началом промышленной добычи нефти. В первое время для хранения нефти использовали обычные деревянные бочки—barrel (англ.). Память об этом сохранилась в англоамериканской системе единиц измерения: баррелем называют объем, равный 159 литрам.

Когда бочек не хватало, в земле копали ямы, которые первоначально использовали как временные резервуары. Затем земляные резервуары (ямы, амбары) стали применяться как самостоятельное средство хранения. По своему устройству они представляли котлованы (чаще всего прямоугольной формы), окруженные защитным земляным валом (обвалованием), препятствующим растеканию хранимой жидкости. Внутри весь земляной амбар (яму) облицовывали жирной глиной с целью ухудшения проницаемости стенок и дна. Емкость подобных амбаров достигала 160 тыс. м3 и более.

Однако в процессе эксплуатации земляных резервуаров стало ясно, что они пригодны для хранения только низкоиспаряющихся жидкостей: мазутов, гудронов и т. п. В настоящее время от применения земляных амбаров и ям отказались по экологическим соображениям.

Следует однако отметить, что земляные резервуары не канули в Лету. При ликвидации аварий на магистральных нефте- и нефтепродуктопроводах их используют для временного хранения нефти и нефтепродуктов, вытекающих из участков трубопровода, являющихся нисходящими к мес­ ту его разгерметизации.

Появление каменных резервуаров позволило повысить устойчивость стенок емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов. Они выполнялись из местного камня, кирпича или искусственных блоков, малопроницаемых для хранимой жидкости. Низкая проницаемость раствора для кладки обеспечивалась правильным подбором цемента, грануломет­ рического состава песка, а также с помощью специальных добавок. Для обеспечения полной непроницаемости внутренние поверхности каменных резервуаров изолировались различными покрытиями.

Каменные резервуары даже при наличии перекрытий были источниками значительных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения. В водонасыщенных грунтах в зимнее время стенки таких резервуаров разрушались вследствие расширения промерзающего грунта. Поэтому каменные стены стали усиливать железобетонными поясами.

Логическим продолжением этой тенденции стало появление железо­ бетонных резервуаров. Первые из них были сооружены в 1912 г. на БибиЭйбатских нефтепромыслах в районе Баку. Они имели объем 100 м3. В 30 х годах здесь строились железобетонные резервуары объемом до 1000 м3, а в Москве был построен резервуар объемом 7000 м3.

Резервуары данного типа сооружались прямоугольной и цилиндричес­ кой формы. Они снабжались плоскими или куполообразными кровлями.

Практика показала, что железобетонные резервуары целесообразно применять для хранения только темных нефтепродуктов и высоковязких нефтей, т. к. их кровля проницаема для паров углеводородных жидкостей. В настоящее время такие резервуары не строят. А в тех, которые продолжают эксплуатироваться, производятся работы по монтажу внутренней облицовки из тонколистового металла.

В 1864 г. в США был смонтирован первый большой металлический резервуар объемом 1270 м3. В России первый резервуар из металла был построен в 1878 г. по проекту выдающегося инженера В. Г. Шухова. В отличие от американского прямоугольного он был цилиндрическим и, следовательно, менее металлоемким.

Листы металла соединялись между собой с помощью заклепок, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Понятно, что такая технология строительства резервуаров была очень трудоемкой. Тем не менее из-за несовершенства сварочной техники она применялась в нашей стране до начала 50-х годов. Значительное количество клепаных резервуаров эксплуатируется и в настоящее время.

Первый в СССР государственный стандарт (ГОСТ) на сварные резервуарыпоявилсяв1937г.Онустанавливалосновныетребованиянапарамет­ ры резервуаров объемом 11,6 и 22,2 м3. Во время Великой Отечественной войны—в 1944 г.—в связи с совершенствованием сварочной техники был введен ГОСТ на сварные резервуары объемом до 4600 м3. К 1951 г. максимальный объем стальных сварных резервуаров достиг 10 500 м3.

В последующем резервуары стали сооружать только с помощью сварки. Их максимальный объем достиг 50 000 м3.

Стремительный рост добычи нефти, вызванный открытием новых месторождений в Западной Сибири, привел к увеличению объема производства нефтепродуктов и, как следствие, дал мощный импульс развитию системы нефтепродуктообеспечения. В этот период она была объединена в Государственный комитет—Госкомнефтепродукт РСФСР. В конце 70— начале 80-х годов эта отрасль включала в себя 52 территориальных управления, в состав которых входили 1224 нефтебазы, 496 филиалов нефтебаз, 9893 стационарных и передвижных автозаправочных станций. Суммарная емкость вертикальных и горизонтальных резервуаров составляла более 28 млн м3, а потребительский грузооборот отрасли—около 320 млн т.

Из общего количества нефтебаз 5,7 % составляли перевалочные, 76,4—железнодорожные, 14,2—водные и 3,9—глубинные распределительные нефтебазы.

С начала 90-х годов система нефтепродуктообеспечения стала быс­ тро видоизменяться. За очень короткий период времени государствен-

ный комитет Госкомнефтепродукт РСФСР был реорганизован в концерн «Роснефтепродукт», который, в свою очередь, вместе с другими государственными структурами был преобразован в «Главнефтепродукт»—под- разделение государственного предприятия «Роснефть».

В последующем в стране по примеру западных были созданы вертикально интегрированные нефтяные компании ЛУКОЙЛ, ЮКОС, Сургутнефтегаз, СИДАНКО, ОНАКО, Восточная нефтяная компания и другие. Данные компании контролируют добычу нефти, ее переработку и распределение нефтепродуктов. В табл. 14.1 приведена информация об объединениях нефтепродуктообеспечения, вошедших в различные нефтяные компании, а также о количестве нефтебаз, АЗС и суммарной резервуарной емкости на 1996 г. Видно, что наибольшее число нефтебаз (212) входит в состав НК «Роснефть». Далее в порядке убывания следуют Тюменская нефтяная компания (192), ЮКОС (172), СИДАНКО (168), ЛУКОЙЛ (122) и другие. По количеству АЗС также лидирует ГП «Роснефть»—1916. За ним следуют СИДАНКО (1190), ЮКОС (940), ЛУКОЙЛ (898) и т. д.

В настоящее время в связи с падением добычи нефти и соответственного снижения производства нефтепродуктов количество нефтебаз сократилось. Одновременно все нефтяные компании ведут активное строи­ тельство автозаправочных станций.

Таблица 14.1 — Система нефтепродуктообеспечения

Российской Федерации (на 1996 г.)

Продолжение таблицы 14.1

Продолжение таблицы 14.1