На протяжении последних 200 лет стальные нефтехранилища безраздельно господствовали на рынке нефтяных емкостей. Несмотря на то, что сегодня появились альтернативы — полимерные «мягкие» резервуары, они пока не смогут полностью заменить сталь. Полимеры предпочтительны лишь в некоторых случаях.
Когда старые месторождения истощаются, добыча углеводородов все больше перемещается в малонаселенные или вовсе безлюдные регионы с очень суровыми климатическими условиями. Поэтому и требования к резервуарному оборудованию тоже ужесточаются. В России добывают нефть уже много столетий, однако достаточно продолжительное время качество добычи находилось на весьма низком уровне. О сохранности ценного сырья не особо заботились: например, первые нефтехранилища выглядели как обычные ямы глубиной 3–6 метров. Полы делали из глины, а накрывали их сводчатой кровлей. Однако уже в середине XIX века ситуация изменилась кардинально. Роль нефти в жизни человечества постоянно росла, и стало понятно, что имеющиеся методы хранения малоэффективны — слишком большие потери. Так возникла идея заменить камень на металл. Уже в 1878 году в Баку построили нефтепровод, в котором использовалось цилиндрическое стальное нефтехранилище. Главное преимущество такой формы перед прямоугольной заключается в существенном снижении металлоемкости.
Современные цилиндрические резервуары и сейчас сооружают по принципам, изложенным в 1883 году инженером Владимиром Шуховым. Именно эта технология до сих пор дает нам современные представления о хранении нефти и нефтепродуктов. Конечно, качество стали заметно выросло, а заклепки заменили более надежной сваркой, но цилиндрические резервуары по-прежнему являются неотъемлемой частью любого нефтехранилища. Однако возникает логичный вопрос: насколько эффективны технологии, разработанные почти полтора столетия назад, в новых условиях? Не стоит забывать и об экстремальных климатических и сейсмических нагрузках в новых регионах добычи нефти, а также постоянно растущих требованиях в области пожарной и экологической безопасности.
Сегодня резервуары производятся на специализированных заводах: заготовки делают непосредственно на предприятии, а прогрунтованная наружная обшивка монтируется непосредственно на объекте. Используется многослойная обшивка с разными типами изоляции для различных технических заданий. Главными параметрами конструкций при проектировании являются герметичность и антикоррозионная защита.
Какими будут резервуары 21 века?
Современные нефтехранилища значительно отличаются от своих предшественников второй половины 19 века. Улучшения коснулись всех без исключения параметров. Начнем с того, что заметно выросло качество самой стали.
Сталь, используемая в производстве металлоконструкций, должна соответствовать целому ряду стандартов и технических условий, проектам КМ, а также требованиям ГОСТ 31385 и ПБ03-605. К тому же по требованию заказчика возможно применение сталей, соответствующих государственным стандартам других стран, и международным требованиям.
На современных производственных предприятиях особое внимание уделяется качеству сварных швов. Ручная работа уже не используется, чаще всего востребована автоматическая сварка под флюсом с помощью ЧПУ-оборудования. Качество таких швов существенно выше. Также производители стараются учитывать, что добыча нефти в России все больше перемещается в районы Крайнего Севера. Сегодня для обогрева емкостного оборудования применяются электрические и самогреющие кабели, может быть установлено дополнительное утепление минеральной ватой, пенополиуретаном и другими материалами. Сверху наносится укрывной слой в виде оцинкованного листа.
Современные резервуары обязательно оснащаются вспомогательным оборудованием:
- датчиками уровня
- насосами;
- клапанами и другим.
Если сравнивать современные хранилища с теми, которые строились в 19 веке, за это время все изменилось до неузнаваемости.
Борьба с коррозией
Одним из недостатков металлоконструкций является коррозия. Нефть сама по себе не вызывает коррозионных процессов, опасны примеси, которые в ней содержатся. Более того, нефть, добытая на разных месторождениях, может значительно отличаться по физико-химическим свойствам и составу, в том числе по концентрации коррозионно-активных компонентов. Однако специалисты рекомендуют обращать особое внимание на общее содержание серы. Это связано с тем, что при термической обработке сернистой нефти выделяется продукт разрушения — свободный сероводород. Чем больше серы в составе, тем выше коррозионная активность продуктов.
Грунтование и окрашивание емкостей существенно продлевают жизнь стали даже в неблагоприятных условиях эксплуатации. Впрочем, и в области лакокрасочных работ прогресс не останавливается. Поэтому современные емкости намного устойчивее к коррозии, чем их предшественники.
Сегодня требования к подготовке поверхности для резервуаров максимально высокие: например, обязательна дробеструйная очистка до уровня SA 2.5. Это необходимо для повышения адгезии лакокрасочных материалов с поверхностью резервуара.
Полимерная альтернатива
За последние 10 лет у металлических хранилищ появились конкуренты. Разработки в области полимерных материалов позволили изготавливать мягкие резервуары. Конструкции из полимеров обладают устойчивостью к высокой температуре и агрессивным веществам, они прочны, легки и долговечны. К тому же они дешевле в установке и компактнее, что позволяет с минимальными затратами переносить их с места на место.
К примеру, для организации склада горючего на 3 тыс. м³ требуются 3 вертикальные стальные емкости объемом 1 000 м³. Одна такая емкость весит почти 34 тонны. Таким образом, общая масса склада превысит 100 тонн. Чтобы доставить на место монтажа металлические конструкции в таком объеме, понадобится от 3 до 5 железнодорожных платформ.
Чтобы организовать полевой склад горючего аналогичного объема, понадобится 12 полимерных резервуаров ПЭР-250Н объемом 250 м³. Одна емкость весит 500 кг, а масса склада будет составлять всего 6 тонн. В сложенном виде емкость, например ПЭР-250Н, помещается в ящик размером 1,6 x 1,4 x 1,1 метр. Доставить к месту монтажа склада все 12 резервуаров можно на одном грузовом автомобиле либо на подвесе вертолета. Это особенно важно во время работы в труднодоступных местах, при значительной удаленности железнодорожных путей и отсутствии транспортной инфраструктуры. Но по прочности полимеры все же уступают стали.
Борьба с утечками
Еще один важный критерий — эффективность предотвращения потерь нефти. И если разлив нефтепродуктов является форс-мажором, то потери из-за испарений — обычное дело. На протяжении одного года испарения могут привести к потерям свыше 100 тыс. тонн бензина на крупной АЗС. Общие потери составляют до 7 % от объема добычи в России. При использовании стальных резервуаров организуют подземные хранилища нефти. Это сокращает объем испарений в 8–10 раз.
Кроме того, уменьшить потери можно следующими способами:
- использованием конструкций с плавающей крышей;
- полным заполнением резервуаров;
- установкой емкостей максимальной вместимости;
- монтажом диска-отражателя, который меняет направление воздуха;
- обустройством газовой обвязки;
- применением специального оборудования для конденсации.
Вместо заключения
Очевидно, что стальные и мягкие резервуары еще долго будут делить рынок. Полимерные емкости, скорее всего, получат наибольшее распространение на отдаленных месторождениях, где на 100 % скажутся все их преимущества: удобство установки, компактность, простота перевозки. Они отлично подойдут для обустройства временных и передвижных складов. Во всех остальных случаях стальные емкости все еще намного предпочтительнее пластиковых аналогов. И вряд ли в ближайшие годы ситуация кардинально изменится.