Предназначение и конструкция резервуара с понтоном



Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Чувашской Республики  «Канашский транспортно-энергетический техникум» Министерства образования и молодёжной политики Чувашской Республики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Предназначение и конструкция резервуара с понтоном

Специальность 21.02.03. Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Выполнил:

Кабалин И.А.

студент 3 курса группы ЭГНП-01-15

Научный руководитель:

Асташкин Сергей Олегович

преподаватель спецдисциплин

Канаш– 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………………………………….………..……3

ГлаваI. Резервуар и его оборудование……………………………………………………………………..……4

1.1 понятие резервуар и его разновидности……………………………………………………………4

1.2 основное оборудование резервуара…………………………………………………….……………5

1.3 разновидности резервуаров………………………………………………………………………………7

1.4 разновидности резервуаров по виды крыши………………………………………….…………9

ГлаваII. Резервуары с понтоном……………………………………………………………………………..……11

2.1 предназначение и особенности понтона…………………………………………………………11

2.2 устройство и принцип работы………………………………………………………….………………13

2.3 аксессуары для понтонов…………………………………………………………………………………14

2.4 монтаж и ремонт ……………………………………………………………………………………..………15

ГлаваIII.разновидности понтонов…………………………………………………………………………………16

3.1 резервуар с плавающей понтонной крышей………………………………………………..…16

3.2 резервуар с открытым плавающим понтоном…………………………...……………………19

3.3 резервуар с герметичной крышей и стальным понтоном…………………….…………20

3.4 резервуар с герметичной крышей и пластмассовым понтоном………………..……21

Заключение……………………………………………………………….…………………………………….…..…….…24

Список литературы…………………………………………………………………..…………………………………..25

ВВЕДЕНИЕ

При хранении нефти и нефтепродуктов особо выделяют такое отрицательное свойство данных сред как испарение. Интенсивность его зависит от множества факторов-вида и температуры хранимого продукта, площади испарения, режима эксплуатации, условий окружающей среды, давления насыщенных паров и т.д.

Следует отметить, что интенсивность испарения светлых нефтепродуктов значительно выше чем у вязких. Для минимизации данного явления разрабатывается комплекс мер, наиболее эффективной из которых является использование в вертикальных цилиндрических резервуарах плавающей крыши либо понтона.

Понтоны для вертикальных резервуаров устанавливаются для снижения испарения с зеркала нефтепродукта, из-за чего ухудшается его качества при переработке или транспортировке. Они располагаются между стационарной крышей и продуктом. При хранении легковоспламеняющихся жидкостей происходит испарение и попадание вредных горючих газов в атмосферу, что приводит к возможному воспламенению и экономическим потерям оператора нефтехранилища.

В данной курсовой работе я рассмотрел резервуары, которые используют в роли крыши понтоны. Рассмотрел их предназначение, конструкцию и виды. Я считаю, что данный вид конструкции достаточно эффективно справляется с поставленной целью для сдерживания паров нефтепродуктов при хранении их в резервуарах.

ГЛАВАI. РЕЗЕРВУАР И ЕГО ОБОРУДОВАНИЕ

1.1 ПОНЯТИЕ РЕЗЕРВУАР И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

Резервуар — ёмкость для хранения нефти и продуктов её переработки. Первые нефтяные резервуары появились в России в 18 веке и представляли собой земляные ямы (амбары) глубиной 4-6 м с деревянной крышей, подземные каменные резервуары, а также деревянные чаны, стянутые железными обручами. Первый в мире стальной клёпанный резервуар был построен в России в 1878 по проекту В. Г. Шухова и А. В. Бари. С 1912 в России стали применяться железобетонные резервуары, в США — сборно-разборные резервуары вместимостью от 15 до 1600 м3. В 1921 в США впервые сооружён металлический сварной резервуар вместимостью 500 м3, в 1935 в CCCP — 1000 м3.

Нефтяные резервуары подразделяются по расположению на наземные, подземные (включая заглубленные резервуары) и подводные; по материалам, из которых изготовляются, — на металлические (из сталей, цветных металлов и их сплавов), железобетонные, каменные, земляные (амбары), деревянные, стеклопластиковые, пластмассовые, резинотканевые; по величине избыточного давления — на резервуары низкого (Ри0,002 МПа), повышенного (0,002<Ри0,067 МПа), высокого (Ри>0,067 МПа) давления; по форме оболочки — на вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары, каплевидные резервуарышаровые резервуары, прямоугольные; по состоянию хранимого продукта — для маловязких нефтей и нефтепродуктов (применяются также резервуары с гибкими разделительными оболочками — мембранами для хранения нескольких нефтепродуктов в одном нефтяном резервуаре), для высоковязких и застывающих нефтей и нефтепродуктов, требующих подогрева, для сжиженных газов; по способу установки — стационарные и передвижные.

1.2 ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА

Рисунок 1- Конструкция и состав РВС

1 — клапан дыхательный совмещённый3 — клапан аварийный6 — патрубок11 — пробоотборник20 — приёмораздаточный патрубок ПРП.

Марка, тип оборудования и аппаратуры, размеры, комплектность должны соответствовать требованиям и указаниям проекта в зависимости от хранимого продукта и скорости наполнения и опорожнения резервуара. Проект «Оборудование резервуара» выполняется специализированной проектной организацией (Генеральным проектировщиком). Оборудование должно обеспечивать надёжную эксплуатацию резервуара и снижение потерь нефти и нефтепродуктов.

Резервуары, в зависимости от назначения и степени автоматизации, с учётом сорта хранимых нефти и нефтепродуктов или других жидких сред оснащаются:

1.3 РАЗНОВИДНОСТИ РЕЗЕРВУРОВ

На сегодняшний день резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, существуют во множестве различных вариантов. Это связано с тем, что современные технологии позволяют точно определить, какая ёмкость лучше всего подходит в той или иной ситуации, ведь на разных этапах переработки нефть имеет разные химические и даже физические свойства, и резервуар ей требуется соответствующий. Существует несколько различных классификаций резервуаров, каждая из которых имеет свои особенности. Например, в зависимости от своего расположения, ёмкости могут быть:

Рисунок 1 – Типы резервуаров по расположению

Одной из главных классификаций является тип материала, из которого выполнены резервуары. В зависимости от него, их можно разделить на каркасные и мягкие. Если же говорить более подробно, то ёмкости могу быть:

Ещё одним различием можно считать саму форму резервуара, которая бывает следующих видов:

Рисунок 2 – Типы резервуаров по форме

Отдельного внимания заслуживает классификация резервуаров, применяющаяся при их создании и зависящая от того, какой объём будет у ёмкости и где она будет расположена. Всего существует три класса:

  1. Первый класс включает в себя наиболее опасные резервуары, объём которых превышает десять тысяч кубических метров. Также к первому классу относятся те ёмкости, чей объём превышает пять тысяч кубических метров и при этом они расположены в черте города или на берегу крупного водоёма.
  2. Второй класс включает в себя резервуары повышенной опасности объёмом от 5 до 10 тысяч кубических метров.
  3. К третьему классу относятся ёмкости объёмом от 100 до 5000 метров в кубе.

Помимо этого, существуют и другие методы классификации. Например, по виду крыши резервуара. В любом случае при создании подобного места для хранения нефти или нефтепродуктов, необходимо учесть все детали. В противном случае можно столкнуться с большими проблемами.

1.4 РАЗНОВИДНОСТИ РЕЗЕРВУАРОВ ПО ВИДЫ КРЫШИ

Стационарные крыши резервуаров.

Они применяются для предотвращения загрязнения воздуха легковоспламеняющимися испарениями. Бывают бескаркасными и каркасными. Бескаркасная конструкция применяется для малых объемов - до 5000 м3.

Каждый тип может иметь две разные геометрические формы: коническую или сферическую.

Бескаркасные крыши - это лист настила конической или сферической формы в зависимости от объема: конические бескаркасные устанавливаются при объеме до 1000 м3, а сферические - до 5000 м3.

Каркасные крыши - это несущая металлическая конструкция, которая крепится к обечайке, и настил, свободно опирающийся на каркас. Их еще называют легкосбрасываемыми. Они обладают большей сопротивляемостью высоким динамическим нагрузкам и используются при объеме более 5000 м3. Они изготавливаются во взрывозащищенном исполнении, так как могут выполнять функцию аварийного клапана в случае повышения давления: вместо серьезного разрушения и деформации отрывается настил в месте приварки каркаса, т.к. сам настил не крепится к корпусу. Таким образом обеспечивается целостность.

Плавающая крыша стальных резервуаров.

Они применяются при максимальной снеговой нагрузке не более 1,5 кПа и специально монтируются с пригрузом центральной части для уклона к центру, что не дает попасть рабочему продукту на поверхность.

Плавающие крыши бывают однодечными и двудечными. Однодечная конструкция имеет эксплуатационные ограничения: они устанавливаются на корпус с диаметром до 50 м с максимальной ветровой нагрузкой 100 км/ч. Двудечная является усиленным вариантом, который обладает большей плавучестью.

Понтоны для вертикальных резервуаров.

Они используются совместно со стационарным настилом. Понтон - это жесткий диск, сделанный из стали или алюминия. Он должен закрывать не менее 90% поверхности и быть обязательно газонепроницаемыми, что предотвращает потери рабочей среды.

ГЛАВАII. РЕЗЕРВУАРЫ С ПОНТОНОМ

2.1 ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ПОНТОНА

Понтон в резервуаростроении – это жесткий плавучий диск из алюминия, стали или синтетических материалов, помещаемый в вертикальный резервуар со стационарной крышей на зеркало хранимого продукта. Цель оборудования резервуара понтоном – уменьшение испарения хранимого продукта.

По конструкции понтоны – это жесткая плавучая конструкцию в форме диска со свойствами газонепроницаемости. Понтон должен закрывать от 90% поверхности хранимого в резервуаре продукта. Газонепроницаемость обеспечивается специальными уплотняющими затворами, монтируемыми в кольцевом зазоре между краем понтона и стенкой резервуара.

Большинство наших клиентов отдает предпочтение алюминиевым понтонам в силу их легкости и долговечности. Также в пользу алюминиевых понтонов говорит удобство их монтажа (понтон собирается внутри резервуара без каких-либо специальных конструкций и механизмов). Также удобно, что понтон монтируется в уже готовом резервуаре, все детали загружаются в резервуар через люк-лаз, не требуется антикоррозионная защита понтона. Естественно, одна из главных характеристик понтона – его непотопляемость. Этот показатель увеличивается с ростом металлоемкости понтона.

В процессе хранения и перевалки таких продуктов их испарение, возникающее в результате малых и больших «дыханий» резервуаров, ведет к существенным экономическим потерям, качество продукта снижается и ухудшается экология. Согласно предписаниям государственных контрольно- надзорных органов, допустимыми признаются потери до 2,5 кг/тонну продукта. При этом, на практике, при хранении летучих продуктов в резервуарах без понтона, потери от испарений в разы превышают этот показатель.

Например, основываясь на расчете Министерства Энергетики РФ от 13.08.2009 года, можно проанализировать величину потерь продукта. Так, при хранении бензина в резервуаре объемом 1000м³ с оборачиваемостью продукта 24 раза в год, потери от естественного испарения составляют 114 341 литров в год. При расчетной стоимости продукта 20 рублей за литр – это 2 286 835 рублей прямых потерь в год с одного резервуара.

Соответственно, установка в резервуар понтона окупается меньше чем за год. В процессе эксплуатации понтоны незатратны, не требуется их ремонт и антикоррозийная защита.

Чаще всего понтоны для резервуаров РВС изготавливаются из легких материалов (алюминия, нержавеющей стали или их комбинации).

Преимущества использования алюминиевых понтонов для резервуаров РВС:

Уникальная конструкция плавающего понтона позволяет обходиться без регулярного технического обслуживания.

Понтоны для резервуаров могут быть выполнены следующих типов:

Понтоны бывают следующих разновидностей:

  1. Понтон однодечной конструкции:
    • рулонируемые понтоны (понтоны с открытыми отсеками) имеют центральную однослойную мембрану (деку), которую в случае необходимости разделяют на отсеки; по периметру расположены кольцевые короба (открытые или закрытые сверху);
    • щитовые понтоны, состоящие из крупногабаритных прямоугольных коробов, изготовленных на заводе и соединенных между собой при монтаже картами листового настила. Применяют щитовые понтоны в резервуарах объемом от 5000 м и выше.
    1. Понтоны двухдечной конструкции из герметичных коробов.
    2. Понтоны на поплавках имеют герметичный настил, покрытие таких понтонов находится над продуктом:
      • поплавкового типа из рулонных заготовок;
      • поплавкого типа "Альпон" из сборных алюминиевых элементов.
      1. Многослойный понтон с металлической мембраной, покрытую слоем пенополиуретана не менее 40 мм толщиной с металлической или полиуретановой обшивкой.

В понтонах могут использоваться различные типы уплотняющих затворов:

2.2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Понтон выполнен в виде цилиндра, образованного тонкостенным диском и периферийным кольцом. Диаметр понтона определяется из расчета: внутренний диаметр резервуара минус 400 мм.

От периферийного кольца отходят ряды соединенных между собой цилиндрических поплавков, оснащенных стойками. При оснащении понтона необходимым количеством поплавков, обеспечивается 100% запас плавучести понтона. Поплавки погружены в продукт меньше, чем на 40%, благодаря чему между хранимой жидкостью и понтоном остается свободное пространство, которое заполняется парами продукта. Для предотвращения заполнения пространства над понтоном парами нефтепродукта понтон имеет по всему периметру периферийную юбку, которая, погружаясь в продукт, создает гидрозатвор.

Когда в резервуаре заканчивается продукт, понтон опирается на днище резервуара стойками, которые начинаются на стыке периферийного кольца с рядами поплавков. Благодаря оптимальной высоте стоек обеспечивается возможность размещения в нижней части резервуара патрубков ввода и вывода продуктов, сифона и прочего оборудования, а также возможность проведения регламентных работ.

Зазор, образованный периферийным кольцом и стенкой резервуара, закрывается уплотнением (уплотняющими затворами), обеспечивающим газонепроницаемость.

Для катодной защиты от язвенной коррозии основного прокатного листа возможно покрытие понтона дополнительным слоем из плакированных материалов.

Рисунок 4 – Один из видов понтонов:

1- стойка понтона; 2 – днище понтона; 3 – днище резервуара; 4 – стенка резервуара; 5 – направляющие трубы; 6 – покрытие резервуара

2.3 АКСЕССУАРЫ ДЛЯ ПОНТОНОВ

Понтоны могут быть оборудованы аксессуарами (стандартными или дополнительными), количество которых может варьироваться в зависимости от многих факторов (например, диаметр резервуара).

Дополнительно можно устанавливать:

2.4 МОНТАЖ И РЕМОНТ

Монтажные работы осуществляются в соответствии с ВСН 311-89 "Монтаж стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов объемом от 100 до 50000 м3".

Монтаж в уже эксплуатируемый или вновь строящийся резервуар достаточно прост и осуществляется через люк-лаз в первом поясе стенки. В среднем, работы занимают 3-4 дня.

Возможна установка понтона после разворачивания днища и параллельно с развертыванием стенки: сначала монтируются периферийные короба, свариваются между собой, а затем центральный диск. Обе части крепятся к днищу на опорный плиты для стоек. Затем проверяется вертикальность понтона, проводится проверка на герметичность путем наполнения емкости водой. После проведенного испытания производятся окончательные сварочные работы.

Монтаж понтона осуществляется максимально быстро и просто. Для монтажа не требуется какое-либо специальное оборудование. Благодаря габаритным размерам деталей монтаж понтонов осуществляется через люк-лаз первого пояса резервуара.

Ремонт понтонов должен проводиться в соответствии с ремонтной документацией, разработанной в соответствии с требованиями нормативых документов. 

Конструктивные элементы понтонов, на которых обнаружены дефекты, должны быть отремонтированы или заменены. Ремонт незначительных дефектов понтонов допускается выполнять безогневыми способами.

Все соединения понтона, подверженные непосредственному воздействию продукта или его паров, должны быть плотными и проверены на герметичность.

Замена или добавление основного или вспомогательного элемента затвора должны выполняться в соответствии с инструкцией изготовителя конструкций.

Ремонт понтонов из неметаллических материалов должен осуществляться в соответствии с рекомендациями изготовителя.

При появлении обдиров обкладочной резины и сквозных механических повреждений (порывов и пр.) в отдельных элементах уплотняющего затвора, дефектные элементы удаляют и заменяют новыми.

ГЛАВАIII.РАЗНОВИДНОСТИ ПОНТОНОВ