ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКАХ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Научная статья

Елизарьев А.Н.¹, Аксенов C.Г.², Сарваров Т.М.³, Михайлов С.А.⁴, Синагатуллин Ф.К.⁵, Елизарьева Е.Н.⁶, Эпимахов Н.Л.^{7, *}

^{1-5, 7}Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, Россия;

⁶ Башкирский государственный университет, Уфа, Россия

* Корреспондирующий автор (nikelon32[at]gmail.com)

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы, связанные с хранением нефти или нефтепродуктов в резервуарах. Очистка резервуаров устаревшим способом с нефтяными остатками представляет колоссальную угрозу возникновения взрывов, пожаров на нефтяных парках. Также рассмотрена проблема возникновения коррозии на дне резервуаров. Предложены современные методы снижения риска розлива нефтепродукта или нефти, а также снижение угрозы возникновения пожара или взрыва. Освещаются изученные способы предупреждения данных чрезвычайных ситуаций, при целевом использовании резервуарного парка. Описываются изученные технологии, позволяющие уменьшить риск возникновения чрезвычайных ситуаций и обеспечивающие экологическую безопасность при хранении нефтепродуктов.

Ключевые слова: экологическая безопасность, промышленная безопасность, предупреждение чрезвычайных ситуаций на резервуарах с нефтепродуктами.

ENSURING ENVIRONMENTAL AND INDUSTRIAL SAFETY AT TANK FARMS OF OIL REFINING ENTERPRISES

Research article

Elizaryev A.N.¹, Aksenov S.G.², Sarvarov T.M.³, Mikhaylov S.A.⁴, Sinagatullin F.K.⁵, Elizaryeva E.N.⁶, Epimakhov N.L.^{7, *}

^{1-5, 7} Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russia;

⁶ Bashkir State University, Ufa, Russia

* Corresponding author (nikelon32[at]gmail.com)

Abstract

The article discusses the problems associated with the storage of oil or petroleum products in tanks. Outdated methods of cleaning tanks with oil residues pose a huge threat of explosions and fires at oil parks. The article also explores the problem of corrosion at the bottom of tanks and proposes modern methods of reducing the risk of spilling as well as reducing the threat of fire or explosion. The authors highlight the studied methods of preventing such emergencies with the targeted use of the tank farm and describe the studied technologies that reduce the risk of emergencies and ensure environmental safety during the storage of petroleum products.

Keywords: environmental safety, industrial safety, prevention of emergency situations on tanks with petroleum products.

Введение

На сегодняшний день чрезвычайные ситуации на нефтеперерабатывающих заводах достаточно частое явление, губительно влияющее на экологию и экономику.Экологические технологии, предназначенные для поддержания работоспособности и чистоты резервуарного парка нефтебаз очень важны, так как при поступлении нового продукта в резервуар с остатками старого возможно образование взрывоопасной концентрации паровоздушной смеси [1]. Для предупреждения взрывов и пожаров при поступлении нового продукта в резервуар необходимо проводить очистку поверхностей резервуаров с последующей утилизацией остатков нефтепродуктов. Мобильные комплексы безотходной очистки внутренних и внешних поверхностей резервуаров являются решением проблемы с образованием взрывоопасной концентрации паровоздушной смеси[2], [6]. Данная экологическая технология основана на комплексном применении новых научно-технических разработок и позволяет решить большой спектр проблем, связанных с уменьшением риска вреда экологической обстановке,уменьшением потерь нефтепродуктов, а также уменьшением вероятности возникновения пожаров и взрывов на нефтяных парках (Рисунок 1).

Рис. 1 – Устройство безотходной очистки резервуаров на нефтяных парках [6]

Технология очистки резервуаров последовательно включает в себя 6 стадий [6]:

• раствор технологического моющего средства поступает на моечную машинку под давлением 5…10 атмосфер после откачки невыбираемого нефтешлама;
• распылители моечной машинки вращаются в двух плоскостях.
• направленный напор моющего раствора образует внутри резервуара сферу диаметром до 24 м, размачивая нефтешлам и переводя его в жидкое состояние (жидкий нефтешлам), моющий раствор отделяет твердый остаток от внутренних стенок (струйная очистка поверхности);
• совместно с очисткой стенок от твердых остатков производится процесс сбора жидкого нефтешлама, выкачивание насосом в гидроциклон, который расположен в емкости ТМС. В гидроциклоне первично отделяются механические примеси из жидкого нефтешлама;
• из гидроциклона механические примеси поступают в дополнительную цистерну, а эмульсия закачивается в емкость с технологическим моющим средством, в лабиринтах которой, происходит разделение эмульсии на нефтепродукт и рабочий раствор;
• нефтепродукт, пройдя через несколько степеней технологической очистки (различные типы очищающих фильтров), собирается в подготовленные под очищенный нефтепродукт цистерны, и в последствии закачивается обратно.

Безотходная очистка внутренних поверхностей резервуаров нефтяных парков уменьшает риск возникновения пожара или взрыва в резервуаре, при закачке нового нефтепродукта или нефти[3].

Неконтролируемые утечки опасного содержимого из стальных резервуаров являются серьезной угрозой окружающей среде, а также здоровью людей, что неизбежно приводит к прямым экономическим потерям, а также к дорогостоящим работам по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Чаще всего данные чрезвычайные ситуации связаны с тем, что антикоррозийная обработка резервуара была проведена не в соответствии с нормами или отслужила свой срок действия, в следствие чего не способна быть устойчивой к нефти или нефтепродуктам . Оснащение стальных наземных резервуаров типа РВС – резервуар вертикальный стальной, эластичными вакуумными вкладышами обеспечивает защиту от утечек для одностенных резервуаров на уровне защиты стальных двустенных резервуаров при минимальных затратах времени и средств[4]. Для предупреждения коррозии днища применяются протекторные групповые или одиночные установки, позволяющие производить мониторинг днища [5].

Антикоррозийная защита с помощью протекторов производится как разнесенными одиночными протекторами, равномерно распределенными вблизи защищаемой поверхности, так и групповыми протекторными установками (Рисунок 2). Коррозия – это длительный процесс, на ранних стадиях не обнаруживаемый[6]. Стальное днище резервуаров поддается коррозии, что может привести к квазимгновенному разрушению резервуаров, вследствие чего происходит выброс всего объема хранящегося нефтепродукта[7].

Рис. 2 – Схема расположения протекторов при защите днища резервуаров типа РВС от коррозии

Методы и принципы исследования

С помощью формул для ориентировочного числа защитных протекторов вычислим минимальное необходимое их количество для защиты модельного резервуарного парка. В состав выбранного для исследований резервуарного парка входят 11 РВС-1000 и 2 РВС-2000. Для эффективной антикоррозийной защиты днища резервуаров разнесенными протекторными установками установлено, что количество протекторов должно быть таким, чтобы обеспечить минимально допустимую плотность защитного тока , в зависимости от удельного электросопротивления грунта и переходного сопротивления изоляции[8].

Переходное сопротивление изоляции определяется по формуле:

где  F_p- площадь днища резервуара, м²;

 R_pr- сопротивление на границе «резервуар-грунт», Ом, определяемое по приближенной формуле:

где r_rcp – среднее значение удельного сопротивления грунта, Ом·м;

D_p - диаметр резервуара, м;

B- расстояние между протектором и резервуаром (выбирается исходя из местных условий в пределах 5…10 м).

Необходимая величина защитного тока составляет:

Резервуар считается полностью защищенным от коррозии при выполнении неравенства:

где E_n - потенциал протектора до подключения его к резервуару, В (для магниевых протекторов E_n=-1,6 В);

E_ect - естественный потенциал стали в рассматриваемом грунте, В (принимается равным -0,55 В).

Ориентированное число протекторов определяется по следующей формуле:

где  R_n1- сопротивление растеканию одиночного протектора, Ом.

Определяется ориентировочное число протекторов:

Следовательно, окончательное количество протекторов составляет:

Рис. 3 – Схема расположения одиночных протекторов для резервуаров РВС-1000 и РВС-2000 типа

Таким образом, для защиты днища резервуаров РВС-1000 необходимо использовать 6 одиночных протекторов, РВС-2000 - 12 одиночных протекторов[9].

Задав, что для РВС-1000 в группе 3 протектора, для РВС-2000 – 4 протекторов, определяется число групповых протекторных установок:

Сопротивление растеканию тока с групповой протекторной установки составляет:

Тогда сила тока групповой протекторной установки составляет:

 Следовательно, уточненное количество протекторов в группе равно:

Заключение

Результаты расчетов, проведенные для определения минимального количества протекторов, обеспечивающих антикоррозийную защиту днища резервуаров, показали, что для РВС-1000 требуется использовать 2 групповые протекторные установки по 3 протектора в каждой группе, а для РВС-2000 – 3 групповые протекторные установки по 4 протектора в группе. Уточненное количество протекторов в группе равно ориентировочному количеству.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что рассматриваемые современные технологии для резервуарного парка нефтеперерабатывающих предприятий позволяют уменьшить угрозу возникновения экологической катастрофы, произвести защиту днища резервуаров, а также предотвратить чрезвычайные ситуации, связанные с пожарами и взрывами нефтепродуктов на резервуарах.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Аксенов С.Г. Развития методических основ оценки риска ЧС в резервуарных парках с использованием методов системного анализа / С.Г. Аксенов, А.Н. Елизарьев, Г.М. Манякова и др. // Успехи современного естествознания, 2018, № 2. С. 131.
2. Аксенов С.Г. Развитие методических основ прогнозирования разливов нефтепродуктов при железнодорожных авариях / С.Г. Аксенов, А.Н. Елизарьев, А.А. Никитин и др. // Всероссийская научно-практическая конференция, г. Воронеж, 2014 г. / Воронежский институт государственной противопожарной службы МЧС России. –Воронеж, 2014. Т.1 №1(5). С.79-83.
3. Elizareva E. Combining Phytoremediation Technologies of Soil Cleanup and Biofuel Production / E. Elizareva, Yanbaev, N. Redkina et al. // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. – 2018. – P. 257–266.
4. Елизарьев А.Н. Анализ методических подходов к оценке пожарной опасности резервуарных парков при "больших дыханиях " / А.Н. Елизарьев, В.М. Гапонов, Т.Р.Юсупов и др. // Успехи современного естествознания. 2018. № 7. С. 116-120.
5. Тараканов Дм.А. Влияние климатических условий на уровень взрывоопасности резервуаров / Дм.А. Тараканов, А.Н. Елизарьев, Д.А.Тараканов и др. // Проблемы обеспечения безопасности(Безопасность 2020). Материалы II Международной научно-практической конференции. С. 230-232.
6. Селин И.Н. От технологически сложного – к экологически чистому / И. Н. Селин // Ростехнадзор. Наш регион. – 2007. – №11. – С. 10-11
7. Об отходах производства и потребления: Федер. закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ
8. Правила технической эксплуатации резервуаров. Приложение № 2 к приказу ОАО "НК "Роснефть" от 28.01.2004 г. № 9. — М.: ОАО "НК "Роснефть", 2004.
9. ГОСТ 12.3.016-87. Работы антикоррозионные. Требования безопасности.
10. Файзуллина А. А. Динамика образования отходов производства и потребления в 2018 г. на территории Республики Башкортостан / А. А. Файзуллина, А. Н. Елизарьев, Э. С. Насырова // Экологический мониторинг опасных промышленных объектов: современные достижения, перспективы и обеспечение экологической безопасности населения: сборник научных трудов по материалам Всероссийской научно-практической конференции. – 2019. –С.182–184.

Список литературы на английском языке /References in English

1. Aksenov, S. G. Razvitija metodicheskih osnov ocenki riska ChS v rezervuarnyh parkah s ispol'zovaniem metodov sistemnogo analiza [Development of a methodological framework for assessing the risk of emergencies in the reservoirs using the methods of system analysis] / S. G. Aksenov, A. N. Elizaryev, G. M. Manakov et al. // Uspehi sovremennogo estestvoznanija [Successes of modern science], 2018, № 2. P. 131. [in Russian]
2. Aksenov S. G. Razvitie metodicheskih osnov prognozirovanija razlivov nefteproduktov pri zheleznodorozhnyh avarijah [Development of methodological foundations for the prediction of oil spills at train accidents] / S. G. Aksenov, A. N. Elizaryev, A. A. Nikitin et al. // Vserossijskaja nauchno-prakticheskaja konferencija [all-Russian scientific-practical conference] / Voronezh Institute of state fire service of EMERCOM of Russia. - Voronezh, 2014. Vol. 1 No.1(5). pp.79-83. [in Russian]
3. Elizareva E. Combining Phytoremediation of Soil Cleanup Technologies and Biofuel Production / E. Elizareva, Y. Yanbaev, N. Redkina et al. // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. – 2018. – P. 257-266.
4. Elizaryev A. N. Analiz metodicheskih podhodov k ocenke pozharnoj opasnosti rezervuarnyh parkov pri "bol'shih dyhanijah" [Analysis of methodological approaches to the assessment of the fire hazard of tank farms with "big breaths"] / A. N. Elizaryev, V. M. Gaponov, T. R. Yusupov, et al. // Uspehi sovremennogo estestvoznanija [Successes of modern science]. 2018. No. 7. pp. 116-120. [in Russian]
5. Tarakanov Dm.A. Vlijanie klimaticheskih uslovij na uroven' vzryvoopasnosti rezervuarov [Influence of climatic conditions on the level of explosion hazard of tanks] / Dm.A. Tarakanov, A.N. Elizariev, D.A. Tarakanov et al. // Problemy obespechenija bezopasnosti (Bezopasnost' 2020). Materialy II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Problems of safety (Safety 2020). Materials of the II International Scientific and Practical Conference]. 2020. pp. 230-232. [in Russian]
6. Selin I.N. Ot tehnologicheski slozhnogo – k jekologicheski chistomu [From technologically complex to environmentally friendly] / I. N. Selin // Rostehnadzor. Nash region [Rostechnadzor. Our region]. - 2007. - No. 11. - pp. 10-11 [in Russian]
7. Ob othodah proizvodstva i potreblenija: Feder. zakon ot 24.06.1998 № 89-FZ [On production and consumption waste: Feder. Law No. 89-FZ of 24.06.1998]. [in Russian]
8. Pravila tehnicheskoj jekspluatacii rezervuarov. Prilozhenie № 2 k prikazu OAO "NK "Rosneft'" ot 28.01.2004 g [Rules of technical operation of tanks. Appendix No. 2 to the order of JSC "NK "Rosneft" dated 28.01.2004]. No. 9. - Moscow: JSC "NK "Rosneft", 2004. [in Russian]
9. GOST 12.3.016-87. Raboty antikorrozionnye. Trebovanija bezopasnosti [GOST 12.3.016-87. Anti-corrosion works. Security requirements]. [in Russian]
10. Fayzullina A. A. Dinamika obrazovanija othodov proizvodstva i potreblenija v 2018 g. na territorii Respubliki Bashkortostan [Dynamics of production and consumption waste generation in 2018 on the territory of the Republic of Bashkortostan] / A. A. Fayzullina, A. N. Elizariev, E. S. Nasyrova // Jekologicheskij monitoring opasnyh promyshlennyh ob’ektov: sovremennye dostizhenija, perspektivy i obespechenie jekologicheskoj bezopasnosti naselenija: sbornik nauchnyh trudov po materialam Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Environmental monitoring of hazardous industrial facilities: modern achievements, prospects and ensuring environmental safety of the population: a collection of scientific papers based on the materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference]. - 2019. - pp. 182-184.[inRussian]