32. Управляемая воздушная камера

Хранение нефти в резервуарах вызывает ряд проблем связанных с обеспечением резервуарного оборудования средствами сокращения потерь от испарения. К проблеме испарения добавляется проблема обеспечения пожаро- и взрывобезопасности, т.к. пары легких углеводородов в смеси с воздухом образуют гремучую смесь, которая является весьма взрывоопасной. Надежность оборудования, эффективность средств диагностики и пожаротушения – залог экологической безопасности всего региона в целом.
Управляемая воздушная камера (патент № 2305655, автор Пархоменко Виктор Викторович), является эффективным средством сокращения потерь нефтепродукта от испарения в резервуаре, к тому же внутреннюю полость камеры планируется заполнять инертным негорючим газом – азотом. В случае повреждения эластичной оболочки управляемой воздушной камеры азот, находящийся в ней, будет препятствовать горению и распространению огня.
Высокая испаряемость большинства сортов сырой нефти и светлых нефтепродуктов приводит к значительным потерям их при хранении, причем потери эти как количественные, так и качественные, так как испаряются главным образом наиболее легкие и ценные фракции горючего. По этой причине ко всем конструкциям резервуаров предъявляются, помимо всех прочих (прочность, долговечность и др.), требования по снижению потерь от испарения. Эти потери приносят большой убыток народному хозяйству, и поэтому борьба с ними является одной из главнейших задач. Так, при хранении темных нефтепродуктов или тяжелых нефтей эти потери незначительны. И наоборот, при хранении легкоиспаряющихся нефтепродуктов или нефтей с потенциалом бензина 5% и более они могут быть более 2 кг в месяц с 1 м2 поверхности испарения.
Применение резервуаров специальных конструкций (с газовым пространством переменного объема, без газового пространства, повышенного давления) — эффективное средство сокращения потерь.
Плавающие покрытия (металлические и неметаллические понтоны, плавающие крыши) могут сокращать потери до 80—90% по сравнению с резервуарами без покрытий.
Для снижения этих потерь применяют резервуары с понтонами и плавающими крышами, сооружают системы для улавливания паров нефти или нефтепродуктов и применяют резервуары специальных конструкций. Выбор тех или иных конструктивных мер для уменьшения потерь зависит от назначения резервуара и условий хранения.
Изложенными причинами, а также стремлением к большей экономичности, технологичности сооружения и надежности и объясняется многообразие резервуарных конструкций.
Более рациональный способ для уменьшения потерь нефтепродукта - устройство управляемой воздушной камеры, представляющей собой герметичную сферообразную воздушную подушку, которая способна легко изменять свой объём при изменении давления в ней. Это предполагается достичь путём надувания-спускания воздушной подушки, выполненной из газонефтестойкого материала, компрессором.
Когда резервуар полностью наполнен жидкостью, воздушная подушка спущена и полностью прилегает к крыше резервуара. Даже при небольшом отборе жидкости образуется газовая шапка, которую предполагается устранить путём надувания воздушной подушки. Воздушная подушка, в данном случае, полностью заменяет недостающее количество жидкости (замещает её) и препятствуя образованию газовой шапки. Воздушной подушкой можно так же регулировать давление хранимого в резервуаре вещества и путём увеличения давления, производить отбор жидкости без применения специальных насосов.
Надувание-спускание воздушной подушки будет осуществляться с помощью компрессора, установленного возле резервуара.
Данный метод эффективен при модернизации уже существующих резервуаров не имеющих в своей конструкции никаких специальных устройств (понтонов, плавающей крыши) и обладающих значительными потерями при больших и малых дыханиях резервуара. Введение воздушной подушки в резервуар может происходить через маленькое технологическое окно, достаточное для протаскивания воздушной подушки в спущенном состоянии.
Воздушная подушка состоит из нескольких слоёв, каждый последующий располагается поверх предыдущего, получается конструкция «шар в шаре».
Количество защитных слоёв может изменяться в сторону увеличения в зависимости от ответственности резервуара и от плотности хранимой жидкости. Внутренняя оболочка соединена с выпускным клапаном, срабатывающим при превышении установленного давления (Ркр). При образовании давления в резервуаре меньше атмосферного, открывается обратный клапан 4 и атмосферный воздух будет поступать в воздушную подушку. Когда давление в резервуаре станет равно атмосферному, обратный клапан закрывается и компрессором, при необходимости, будет произведена закачка воздуха в подушку до избыточного давления.
Воздушная подушка так же обеспечивает дополнительную герметизацию крыши резервуара, при расположении её над жидкостью непосредственно вверху резервуара. Она выполнена в форме «гармошки» и может быть различных размеров в зависимости от конструкции резервуара.
На случай потери герметичности воздушной подушки, в резервуаре планируется установить датчик, который будет измеряет содержание воздуха в смеси с углеводородами. Датчик будет соединён с выпускным клапаном, который открывается при превышении установленной концентрации содержания воздуха в резервуаре во избежание образования взрывоопасной смеси.
Для повышения пожаробезопасности в верхнем поясе резервуара смонтированы пеногенераторы типа ГПСС-600 или ГПСС-2000.
Данное устройство, в упрощенном варианте, может быть установлено в бензовозах, ж.д. цистернах, танкерах. Там оно ещё будет выполнять функции удержания жидкости, препядствовать смещению центра тяжести при манёврах (если ёмкость заполнена не полностью). В результате чего, риск опрокидывания ёмкости на поворотах из-за резкого смещения центра тяжести, станет минимальным.
Использование управляемой воздушной камеры заполненной азотом в резервуаре позволит сделать его самым пожаробезопасным и экологичным в мире.