Публикации

Система налива нефтепродуктов (СНН, oil-loading facilities) на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ) должна быть надежной и практичной в эксплуатации, отвечать требованиям пожарной безопасности и экологических норм по выбросу паров и отведению стоков, обеспечивать своевременность налива ставок (цистерн) и их точное взвешивание.

Системы налива

На сегодняшний день различают три СНН: галерейный, тактовый («on-spot» или «top-spot») и комбинированный (имеет преимущества обоих методов, но гораздо более дорог и применяется для больших объемов налива – более 10–15 млн т/год). При этом установка налива может иметь высокую производительность (5 млн т/год), но будет использоваться на НПЗ с годовым оборотом 2 млн т, чтобы обеспечить установленное службой МПС время возврата ставок.

Между галерейным (рис. 1) и тактовым методом налива имеются существенные отличия (табл. 1). В России по очевидным причинам наиболее распространены галерейные СНН, но в связи с ужесточением требований к безопасности и экологии формируется тенденция к применению установок тактового налива (УТН). Действительно, при тактовом наливе точность взвешивания, безопасность и экологичность достигается меньшими усилиями. Развитие техники налива резко усложнило системы управления, узлы и механизмы, в итоге все УТН сейчас работают в автоматическом режиме (АУТН).

Телескоп или шарнир?

Труба для тактового налива может быть телескопической – «on-spot» (рис. 2), или шарнирной – «top-spot», каждая имеет свои преимущества и недостатки (табл. 2). В первом случае самый сложный узел (и, соответственно, наименее надежный) – телескопическая труба, обязанная быть герметичной как при наливе продукта, так и при отборе паров. В условиях резкого перепада температур, при ошибочном срабатывании клапана выброса нейтрального газа или образовании льда из конденсата может рваться гофра (обеспечивающая герметичность отбора паров); протекать продукт из примыканий и т.д. Гидравлическая станция установки должна иметь собственный подогрев, чтобы работать при низких температурах.

Надежность АУТН можно повысить, применив трубу «top-spot», аналогичную галерейной трубе на шарнирах, только большего диаметра. Труба отбора паров также выполняется на шарнирных соединениях и опускается в цистерну одновременно с «top-spot», в связке. В настоящее время на АУТН применяются обе трубы. Так, например, для отвода паров фирмы Elin и Marcon используют гофрированные шланги, а Maveg и FMC – шарнирно-сочлененные соединения («ножницы»). В оборудовании Scherzer использована телескопическая труба.

Диаметр наливной трубы должен быть 150–250 мм. Его уменьшение ведет к снижению производительности – или к росту мощности электродвигателей насосов, что без использования частотно-регулируемого привода (ЧРП) делает установку неэкономичной.

Кроме того, российские цистерны имеют внутри горловины много «лишнего» (наклоненную вертикальную лестницу для обслуживания, рукоятку донного клапана и устройства контроля уровня продукта), что затрудняет применение раздуваемых уплотнителей и требует наличия прижимной плиты с эксцентрическим смещением, чтобы можно было двигать трубу в горловине цистерны и без потери герметичности.

Вместе с тем применение ЧРП позволяет до 7% снизить стоимость АУТН (исключаются из конструкции арматура байпасных контуров, пневмозадвижки и др.); сэкономить электроэнергию за счет включения насосов только на время налива; предотвратить нагрев продукта в байпасных контурах; продлить ресурс эксплуатации насосов и электродвигателей.

В состав АУТН входят также тяговая канатная установка (рис. 3); коллектор (рис. 4); установка рекуперации паров – УРП (рис. 5); узел абсорбента; компрессорная установка; весы (до 240 т каждый путь) и различные системы – пожарной безопасности, аварийного слива и дренажа, видеоконтроля и управления.

Важные частности

Конструктивно и функционально «темный» тактовый налив (мазут, нефть) значительно проще, так как имеет дело с 1–3 постоянно подогреваемыми продуктами. Наливные трубы подогреваются паром или электричеством. Применяются другие типы насосов (винтовые) и даже другие цистерны (с возможностью разогрева паром). Итого стоимость оборудования, главным образом из-за меньшего количества арматуры, насосов, двигателей и отсутствия УРП, может составлять до 50% от стоимости «светлой» АУТН.

Также существенно различаются установки для налива ж/д и автоцистерн. Производительность СНН для автотранспорта значительно меньше, а по процессу налива система напоминает галерейный метод, т.к. применяются типовые «гусаки» с противовесами от галерейки, которые расположены в линию (могут быть автоматическими), и каждый имеет свой насос (самовсасывающий, т.к. буферные емкости обычно находятся ниже уровня земли). При наливе автоцистерны она заземляется. Применяется расширенное ПО, которое обеспечивает электронный документооборот и допуск («карточку заказчика») с возможностью автономного обслуживания бензовозов. 

Олег Никитин

Консультант: Андрей Ефимов, ген. директор ЗАО «Энергокомплект», efimov@energocomplekt.ru

Фото ЗАО «Энергокомплект»

ТехЭкспертиза

Дмитрий Ямпольский, директор по научной работе ООО «Авитек-Плюс», (343) 355-95-59:

– Прямое взвешивание цистерн в статическом режиме на весах среднего класса точности в любом случае будет более точным, чем все другие методы взвешивания, в т. ч. применяемые МПС (в движении). При тактовом наливе естественным образом реализуется самая безубыточная для НПЗ технология взвешивания, поскольку в отчетности фигурирует фактическая тара цистерны, а не т.н. «тара с бруса».

В процессе наполнения цистерны она также взвешивается, чтобы не допустить перелива (перегруза). По окончании налива определяется точная масса продукта. Таким образом, современные весы для тактового налива обеспечивают минимальную погрешность отгрузки при учете фактической тары цистерны, возможность ручного управления наливом и включение в систему учета готовой продукции НПЗ.

Андрей Ефимов, ген. директор ЗАО «Энергокомплект», (812) 320-96-20:

– Теоретически можно полностью автоматизировать налив на АУТН, но для этого необходимо решить ряд технических вопросов:

При усилии 2600 т на тяговой канатной установке нужно учитывать растяжение троса, чтобы позиционировать состав с точностью ±2,5 м (продольный ход трубы).

Система опускания трубы должна уметь обходить все выступы в горловине цистерны. При внутреннем диаметре трубы налива 250 мм и внешнем фартуке прижимной плиты 400 мм (ее радиус – 630 мм) остается 190 мм свободного пространства (стандартный диаметр горловины цистерны – 590–610 мм), при этом видеонаблюдение будет вестись только с острого угла, поскольку прижимная плита ограничивает обзор.

ППЖТ (производственное предприятие ж/д транспорта, которое отвечает за подготовку и сортировку цистерн перед НПЗ и МПС) иногда пропускает на налив цистерну со смещением вокруг оси. Крышка люка в таких случаях обычно сдвинута от центра на 7–10 см, а угол уклона горловины составляет более 2°. В итоге при опускании трубы ее  переклинивает прижимной плитой, и из-за избыточного давления в гидросистеме труба бессмысленно «ездит» вверх-вниз. Применение  в трубе поворотного кулака для прижимной плиты, чтобы избежать переклинивания (даже на трубе Ø200 мм), не приводит к нужному результату, т.к. кулак забивается грязью, которая коксуется уже через 2 месяца.

Чистка поворотного механизма, осмотр цистерн, открытие люков, снятие контрольных проб и анализ, опломбирование цистерн пока делается вручную. Все это, и перечисленные технические трудности, обессмысливают желание полностью автоматизировать процесс налива (по крайней мере, пока). Смена 3–5 человек АУТН вполне обеспечивает требования по наливу одновременно по двум путям с высокой производительностью. 

Табл. 1. Сравнение СНН (годовой оборот до 3 млн т)

Требование	Галерейный метод	Тактовый метод
Надежность и практичность в эксплуатации	Выше, т.к. используются шарнирные соединения, отсутствуют сложные узлы	Сложный механизм – трубы, гидравлика, автоматика
Производительность налива	Сопоставима
Пожарная безопасность	Сложно добиться герметичности на нескольких цистернах (при одновременном наливе)	Работа, как правило, ведется всегда с одним вагоном (обеспечивается автоматически)
Экология	Сложно организовать отбор паров на нескольких цистернах (при одновременном наливе)
Взвешивание*	Сложно организовать одновременное взвешивание вагонов	Выполняется автоматически
Система автоматизации, управления, документооборот	Системы автоматизации отсутствуют, документооборот бумажный (ручной)	Автоматический учет, налив, перемещение, документооборот – электронный
Установка вагонов для налива	Большие 8-осные цистерны раскатываются и сцепляются вручную, т.к. «гусаки» установлены на определенном удалении (для 4-осных цистерн)	Установка вагонов автоматическая (поштучно)
Обслуживающий персонал	2 бригады по 5–7 чел.	Оператор – 2 чел. Электрик, механик – 2 чел. (совмещение) Оператор УРП – 1 чел. 3-5 чел. смена
Стоимость	До ?3 млн	?5–7 млн

^* При передаче вагонов ППЖТ для транспортировки в МПС, как правило, применяют прямое взвешивание вагонов, что позволяет НПЗ по итогам года нести меньшие убытки из-за весовой разницы, возникающей при приеме вагонов МПС.

Таб. 2. Сравнение способов тактового налива

	«on-spot» (телескопическая труба)	«top-spot» (шарнирная труба)
Надежность	Выше	Ниже
Стоимость	Сопоставима
Ø трубы, мм  (производительность)	До 300 (выше)	Обычно до 200 (ниже)
Герметичность*	Выше	Ниже
Требования «АУТН-96»** (безопасность)	Выполняются	При определенных условиях не выполняются***

^* Горловина цистерны при заполнении (увеличении веса цистерны) опускается на 5–10 см. Телескопическая труба имеет прижимную плиту, которая опускается под собственным весом. На «top-spot» прижимная плита жестко соединена с трубой, и ее опускание невозможно.

^** Основополагающие документы для проектирования и строительства наливных эстакад АУТН в РФ – ВУП СНЭ-87 и УП АУТН-96 (Указания по проектированию АУТН от 1996 г.). Требования, изложенные в этих указаниях, учитывают зарубежный и российский опыт.  

^*** При наливе необходимо опускать трубу до дна цистерны (5–7 см от него), далее производительность налива должна медленно увеличиваться от 20 до 100%, чтобы исключить падающую струю и образование статического разряда электричества. Парк цистерн состоит на 90% из 4-осных (Ø3 м). Если СНН имеет трубу определенной длины с закрепленной плитой, то в 8-осной цистерне (Ø3,2 м) возникнет падающая струя. Использование подвижной плиты при этом непрактично, т.к. не обеспечивается должное скольжение или герметичность. Рекомендуется применять нержавеющую вставку (чтобы исключить образование искры) между горловиной и трубой, что усложняет конструкцию.

ТехДетали

Оборудование для СНН производят компании Elin, Marcon, Maveg, FMC, Scherzer, ОАО «Промприбор» (Ливны, www.prompribor.ru), ЗАО «Энергокомплект» (С.-Петербург, www.energocomplekt.ru). Как правило, это инжиниринговые компании, которые выпускают основное оборудование (например, наливную трубу или УРП), а все остальное комплектуется известными производителями – вагонных весов (Schenck, Авитек-Плюс), тяговых устройств (Winhoff), систем автоматического управления (Siemens, «Энергокомплект»), устройств рекуперации паров (CoolSorption, «Энергокомплект») и др.

Рис. 1. Галерейная эстакада

Рис. 2. Телескопическая труба

Рис. 3. Тяговая канатная установка

Рис. 4. Коллектор

Рис. 5. Установка рекуперации паров