Способ защиты от аварий на резервуарах для хранения нефтепродуктов

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к противоаварийной защите емкостей, предназначенных для хранения нефтепродуктов. Способ заключается в том, что подмешивание структурообразователя осуществляют в начальный момент прорыва волны нефтепродуктов в смеси с инертным газом в виде струй, внедряемых в волну прорыва под давлением не менее 2 кг/см² с удельным расходом структурообразователя в каждой струе от 0,05 до 0,5 м³/с. Над струями смеси структурообразователя и инертного газа осуществляют аэрозольное распыление воды. Способ позволяет быстро снизить скорость волны прорыва в случае аварии за счет увеличения вязкости нефтепродуктов при существенно уменьшенном количестве структурообразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам защиты окружающей среды от воздействия нефти и нефтепродуктов путем локализации площади разлива при аварийной разгерметизации резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов.

Известно средство для удержания гидродинамического истечения жидкости в случае разрушения резервуара с нефтью [1], представляющее собой оградительную вертикальную стену. Для удержания “волны прорыва” нефтепродуктов при быстром разрушении резервуара необходимо строить высокопрочную стенку высотой, соизмеримой с высотой резервуара, что нерентабельно и дорого.

Известен способ защиты от аварий на резервуарах для хранения нефти и нефтепродуктов или трубопроводах [2], выбранный нами в качестве прототипа. В этом способе нефть сгущают до гелеобразного, нетекучего состояния посредством воздействия структурообразователя, который льют на поверхность нефти, при этом процесс загустения идет медленно. В целях эффективного применения способа требуется подавать структурообразователь в соотношении, соизмеримом с массой нефтепродуктов. Это, во-первых, дорого, т.к. структурообразователь содержит дорогостоящие компоненты, например литий. А главное то, что при быстром разрушении резервуара необходимо в короткое время подмешать к нефтепродуктам огромное количество структурообразователя, что фактически реализовать невозможно.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, конкретно - значительное уменьшение используемого структурообразователя при осуществлении надежной защиты нефтебазы в случае быстрого разрушения резервуаров при аварии.

Для достижения этого технического результата предложено усовершенствовать известный способ защиты от аварий на резервуарах для хранения нефтепродуктов, включающий сгущение нефтепродуктов путем подмешивания к ним структурообразователя.

Усовершенствование заключается в том, что подмешивание структурообразователя осуществляют в смеси с инертным газом в виде струй, внедряемых в нефтепродукты, в начальный момент прорыва волны нефтепродуктов под давлением не менее 2 кг/см² с удельным расходом структурообразователя в каждой струе от 0,05 до 0,5 м³/с.

Предложено также над струями смеси структурообразователя и инертного газа осуществлять аэрозольное распыление воды.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема противоаварийной защиты нефтяных резервуаров.

Для реализации предложенного способа вокруг резервуаров 1 нефтебазы, имеющей внешнюю оградительную вертикальную стену 2, устанавливают стойки 3, в верхней части которых размещают форсунки 4 для аэрозольной подачи воды, а под ними закрепляют трубки 5 для подачи смеси жидкого структурообразователя и инертного газа (например N₂ или SF₆). Форсунки 4 и трубки 5 подключены к коллектору 6 подачи указанных компонент. Коллектор соединен с аварийными датчиками сигнала. Стойки 3 установлены на расстоянии d от стенок резервуаров, близком к величине радиуса резервуара.

Способ реализуют следующим образом. В аварийной ситуации, в начальный момент прорыва волны нефтепродуктов, осуществляют впрыскивание жидкого структурообразователя совместно с инертным газом (N₂, SF₆) через трубки 5 навстречу движению волны прорыва 7 под давлением Р_с не менее 2 кг/см².

Расчетные данные [3] показывают, что максимальная объемная скорость волны прорыва нефтепродуктов V_a=0,5 м³/с, а максимальное давление волны прорыва ρ_B= кг/см².

Наиболее приемлемый на практике диапазон давления Рс находится в пределах 2 кг/см² ≤ Р_с ≤ 10 кг/см². Верхний предел ограничен техническими характеристиками компрессоров, имеющихся на нефтебазе, но для процесса интенсификации впрыска смеси структурообразователя и инертного газа внутрь волны прорыва нефтепродуктов достаточно условие Р_с ≥ 2 кг/см².

Совместная подача структурообразователя с инертным газом способствует снижению количества структурообразователя. Достаточным является удельный расход структурообразователя в каждой струе от 0,05 до 0,5 м³/с.

Этот расход структурообразователя установлен с учетом максимальной объемной скорости волны прорыва и времени прохождения волны прорыва. Для повышения противопожарной безопасности над впрыскиваемыми в волну прорыва струями смеси структурообразователя и инертного газа осуществляют аэрозольную подачу воды. Это позволяет изолировать поверхность разливаемой нефти от атмосферы.

Предложенный способ позволяет быстро уменьшить скорость волны прорыва за счет увеличения вязкости нефтепродуктов при существенно сниженном количестве структурообразователя.

Подача структурообразователя совместно с инертным газом улучшает перемешивание структурообразователя с нефтью и способствует его глубокому проникновению в нефть, а главное, процесс перемешивания убыстряется, следовательно, быстро увеличивается вязкость нефти, что приводит к резкому сокращению времени распространения волны, и при этом устраняется вероятность перехлеста ее через ограждения нефтебазы.

Кроме того, предложенное техническое решение улучшает противопожарную безопасность за счет уменьшения образования взрывоопасных паров над разлившимися нефтепродуктами в результате изменения их структуры, охлаждения и изоляции от атмосферы.

Источники информации

1. Рекомендации по обеспечению пожарной безопасности объектов. Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны. М. 1997 г., с. 44-45.

2. RU Патент №2098462, МКИ: С 10 L 7/02 - прототип.

3. Ю.Н.Шебеко, А.Н.Шевчук, И.М.Смолин. “Расчет влияния на растекание горючей жидкости при разрушении резервуара”. Химическая промышленность, №4, 1994 г.

Формула изобретения

1. Способ противоаварийной защиты нефтяных резервуаров, включающий сгущение нефтепродуктов путем подмешивания к ним структурообразователя, отличающийся тем, что подмешивание структурообразователя осуществляют в начальный момент прорыва волны нефтепродуктов в смеси с инертным газом в виде струй, внедряемых в волну прорыва, под давлением не менее 2 кг/см² с удельным расходом структурообразователя в каждой струе от 0,05 до 0,5 м³/с.

2. Способ противоаварийной защиты по п.1, отличающийся тем, что над струями смеси структурообразователя и инертного газа осуществляют аэрозольное распыление воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1