Проектирование распределительной нефтебазы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

 

 

 

 

 

Кафедра «Проектирование и эксплуатация

нефтегазопроводов и хранилищ»

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Проектирование и эксплуатация нефтебаз

 

НА ТЕМУ:

 «Проектирование распределительной нефтебазы»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. НТХ-06-1   

Сайфуллина О.Р.

       Проверил: доцент, к.т.н.

      Земенкова М.Ю.

 

 

 

 

Оценка_________________

Подпись________________

 

 

 

 

 

 

Тюмень 2010

Содержание

 

Введение	4
1. Определение исходных расчетных  данных	5
1.1. Расчетная температура нефтепродуктов	5
1.2. Определение расчетной вязкости	5
1.3. определение расчетной плотности	6
1.4. Определение давления насыщенных паров	6
2.  Выбор оптимальных типоразмеров  резервуаров	8
2.1. Выбор резервуаров для  дизельного топлива Дз	10
2.2. Выбор резервуаров для  дизельного топлива Дл	13
3. Компоновка резервуарного парка	16
3.1. Компоновка РП для дизельного топлива Дз	16
3.2. Компоновка РП для дизельного топлива Дл	16
4. Расчет железнодорожной эстакады	17
5. Расчет автомобильной эстакады	21
6. Гидравлический расчет трубопроводов	22
6.1. Участок «ж/д эстакада  – насосная станция»	23
6.2. Участок «насосная станция – резервуарный парк»	25
6.3. Участок «резервуарный  парк -а/м эстакада»	25
7. Подбор насосно-силового  оборудования	28
7.1. Подбор насосов	28
7.2. Подбор приводящих насосы двигателей	30
8. Механический расчет  трубопроводов	31
9. Расчет потерь от «больших дыханий»	33
Список литературы	35

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

        Современные  нефтебазы представляют собой  сложный инженерно–технический  комплекс,  включающий здания  и сооружения, трубопроводы, резервуары, насосные станции и специальное оборудование, предназначенное для приема, хранения и реализации нефтепродуктов.

Нефтебазы в зависимости от преобладающих  операций делят на перевалочные и распределительные.

Перевалочные базы предназначены  для перегрузки (перевалки) нефти  или нефтепродуктов с одного вида транспорта на другой. Кроме того, нефтепродукты и нефть могут поступать также и по магистральному нефтепродуктопроводу. Перевалочные базы имеют значительный грузооборот и общий объем, развитые приемо-раздаточные устройства и мощное насосное хозяйство. Располагают базы вблизи железных дорог, на берегах морей и судоходных рек.

Распределительные нефтебазы предназначены  для непродолжительного хранения нефтепродуктов и снабжения ими потребителей. Они имеют небольшой объем и небольшой район обслуживания. Распределительные базы делят на водные, водно-железнодорожные, железнодорожные, автодорожные и базы, снабжение которых производится от магистральных нефтепродуктопроводов.

Основными операциями нефтебаз являются:

1. прием нефти и нефтепродуктов, прибывающих по железной дороге и водным транспортом, а также по трубопроводу;

2. хранение нефти и нефтепродуктов;

3. выдача нефтепродуктов потребителям.

В данной курсовой работе производится расчет проекта перевалочной нефтебазы в районе г. Тюмень с заданными параметрами:

1. Годовой грузооборот нефтебазы – 566 000 т;

2. Ассортимент и количество нефтепродуктов:

дизельное топливо ДЛ - 75 % (от годового грузооборота); бензин А-93 - 25 %.

3. Доставка и отгрузка нефтепродуктов  – с нефтепродуктопровода на железнодорожный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ РАСЧЕТНЫХ ДАННЫХ.

 

1.1. Расчетная температура  нефтепродуктов

 

Для определения расчетных  данных необходимо задаться температурой нефтепродуктов. Температура жидкости будет приблизительно равна температуре окружающей его среды, т.е. температуре воздуха. Согласно заданию на проектирование для г. Анапа принимаем по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» температуру самой холодной пятидневки (для гидравлического расчёта) и абсолютно максимальную (для определения давления насыщенных паров) соответственно:

;

 

1.2. Определение расчетной  вязкости

 

Расчет вязкости проводится при минимальной и максимальной температуре окружающей среды района проектирования. [8].

 

,

(1.1)

где – кинематическая вязкость при расчетной температуре Т, м²/с;

 – кинематическая вязкость при известной температуре Т_*, м²/с;

 – коэффициент крутизны вискограммы, определяемый по зависимости:

,

(1.2)

где – известное значение вязкости нефти при температуре Т₁, м²/с;

 – известное значение вязкости нефти при температуре Т₂, м²/с.

 

Для дизельного топлива ДЛ.

Принимая 

 м²/с·10⁴

 м²/с·10⁴

находим:

1/°С

Расчетное значение кинематической вязкости:

 м²/с·10⁴

 м²/с·10⁴

 

 

 

 

 

 

Расчет вязкости бензина А-93.

Принимая 

 м²/с·10⁴

 м²/с·10⁴

находим:

1/°С

Расчетное значение кинематической вязкости:

 м²/с·10⁴

. м²/с·10⁴

 

1.3. Определение расчетной плотности

 

Плотность нефтепродуктов в зависимости от химического состава и температуры изменяется в пределах 700-1100 кг/м³. Пересчет плотности с одной температуры на другую произведем по формуле Менделеева [8]:

,

(1.3)

где – плотность нефтепродукта при температуре Т, кг/м³;

 – плотность при температуре 293 К, кг/м³;

 – коэффициент объемного расширения, 1/К.

Определим плотность дизельного топлива ДЛ.

При 1/К

Тогда расчетные значения плотности:

 кг/м³;

 кг/м³

Определим плотность бензина А-93.

При .

Тогда расчетные значения плотности:

 кг/м³;

 кг/м³

 

1.4. Определение давления  насыщенных паров

 

Давление насыщенных паров Р_S для нефтепродуктов при температуре Т_мах (наихудшее условие), с достаточной точностью определяется по формуле [2]:

,

(1.4)

где – давление насыщенных паров нефтепродукта по Рейду, Па.

Найдем давление насыщенных паров дизельного топлива ДЛ:

Согласно табличным данным для ДЛ [2]:   

_Па.

Для  бензина А-93:

Согласно табличным данным [2]:

Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТИПОРАЗМЕРОВ  РЕЗЕРВУАРОВ

 

При выборе типа резервуаров  необходимо руководствоваться следующим (согласно СНиП 2.11.93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы»):

1. Выбор резервуаров нужно проводить из числа утвержденных   типовых проектов.

2. Для снижения потерь от испарений при хранении легкоиспаряющихся нефтепродуктов нужно применять резервуары с понтоном, плавающими крышами и резервуары, рассчитанные на повышенное давление.

3. Предпочтение следует отдавать резервуарам больших объемов, т.к. с увеличением объема резервуара уменьшаются потери от испарений, удельный расход стали, площади для резервуарных парков.

4. Для каждого вида нефтепродукта нужно предусматривать не менее двух резервуаров, чтобы иметь возможность одновременно выполнять операции по приему и отпуску данного вида нефтепродукта, а также выполнять ремонты резервуаров, подогрев нефтепродукта, отстой и др.

5. Применение однотипных, одинаковых по объему и конструкции резервуаров облегчает проведение товарных операций на нефтебазе и создает хорошие условия для ведения строительно-монтажных работ при сооружении резервуарных парков поточным методом.

6. С увеличением степени  заполнения резервуара увеличивается  объем газового пространства, а это ведет к увеличению потерь при хранении.

Для нефтепродуктов с высоким  давлением насыщенных паров, согласно приведенным выше расчетам, необходимо подбирать резервуары с понтоном или плавающей крышей. При выборе типов резервуаров необходимо учитывать климатические условия района проектирования: ветровую, дождевую и снеговую нагрузки. В районах с большой дождевой и снеговой нагрузкой резервуары с плавающей крышей не применимы, а в районах с большей ветровой нагрузкой следует применять резервуары «северного исполнения» с высотой стенки до 12 м, в данном проекте взят г. Тюмень для него наиболее удобнее использовать резервуары типа РВС со стационарной крышей.

В данном проекте для дизельного топлива ДЛ и бензина А-93 необходимо применять стационарные резервуары со стационарной крышей т.к. нефтепродукты с невысоким давлением насыщенных паров не требуют использования средств сокращения потерь ЛФУ.

Определим полезный объем  резервуарного парка для каждого  продукта. Согласно заданию для распределительных железнодорожных нефтебаз данная

 

 

 

 

 

величина равна [7]:

,

(2.1)

где – среднемесячное потребление i-го нефтепродукта, м³;

- продолжительность транспортного  цикла поставки, сут;

- коэффициент неравномерности  подачи цистерн с нефтепродуктом,

 – коэффициент неравномерности потребления продуктов. Для промышленного города принимаем ;

 – страховой запас i-го продукта, %. Так как типы нефтебазы - железнодорожная, месторасположение – Урал, принимаем норму страхового запаса в 30%.

Среднемесячное потребление  продукта равно:

,

(2.2)

где - годовой грузооборот нефтебазы, кг;

- процент i-го продукта от общей массы;

- плотность нефтепродукта при  максимальной температуре, кг/м³.

После определения необходимого объема парка для i-го нефтепродукта назначаем несколько резервуаров различного размера для выбора из них наиболее оптимального варианта.

При этом резервуарный парк должен соответствовать следующим требованиям:

1. Иметь минимальный  неиспользуемый объем резервуаров,  не более 10%;

2. Иметь наименьшие  металлозатраты;

3. Иметь наименьшую  сметную стоимость на сооружение.

Для каждого из вариантов  определяем следующие параметры.

Количество резервуаров:

,

(2.3)

где – коэффициент использования резервуара, зависящий от его типа и объема;

 – полезный объем одного резервуара, м³.

Количество резервуар округляем в большую сторону: .

Тогда фактический объем  резервуарного парка равен:

.

(2.4)

Неиспользуемый объем  резервуарного парка  находится как разница необходимого и фактического объемов:

.

(2.5)

Согласно одному из требований неиспользуемый объем в процентном отношении  к необходимому объему не должен превышать 10%:

.

(2.6)

Металлозатраты на сооружение группы резервуаров рассчитываются по формуле

,

(2.7)

где  – удельный расход стали на 1м³ полезного объема резервуара, кг.

Сметная стоимость на сооружение группы резервуаров:

,

(2.8)

где – сметная стоимость на сооружение одного резервуара, руб.

 

2.1. Выбор резервуаров для ДЛ-75.

 

По формула (2.1) и (2.2) рассчитаем среднемесячное потребление бензина и определим необходимый объем резервуарного парка:

.

.

Для данного вида продукта выбираем резервуары со стационарной крышей подходящего нам размера и заносим их характеристики в табл.2.1.

Таблица 2.1.

 

Технико-экономические показатели типовых резервуаров РВС

Показатели	Номинальный объем, м3
	1000	2000	3000	5000
1. Полезный объем, м3	1020	2070	3190	4866
2. Внутренний диаметр, м	12,3	15,18	18,98	22,8
3. Высота стенки, м	11,9	11,9	11,92	11,92
4. Масса, т	22,9	44,2	62,84	97,68
5. Расход стали на 1 м3 объема, кг	21,4	20,6	18,7	20
6. Сметная стоимость, тыс. руб.	15,35	19,12	24,95	39,14

 

Рассмотрим каждый из вариантов.

 

РВС-1000.

Количество резервуаров:

,

Принимаем количество резервуаров  .

Фактический объем резервуарного  парка: .

Неиспользуемый объем  резервуарного парка  .

Определим отношение неиспользуемого  объема к необходимому:

 – условие выполняется. 

Металлозатраты на сооружение группы резервуаров:

.

Сметная стоимость на сооружение группы резервуаров:

.

 

РВС-2000.

Количество резервуаров:

,

Принимаем количество резервуаров  .

Фактический объем резервуарного  парка: .

Неиспользуемый объем резервуарного парка .

Определим отношение неиспользуемого  объема к необходимому:

 – условие выполняется. 

Металлозатраты на сооружение группы резервуаров:

.

Сметная стоимость на сооружение группы резервуаров:

.

 

РВС-5000.

Произведем расчет по зависимостям (2.3)-(2.8 ).

Количество резервуаров:

.

Количество резервуаров  округляем в большую сторону: .

 

Фактический объем резервуарного парка: .

Неиспользуемый объем резервуарного  парка: .

В процентном отношении  получим:

 – условие   выполняется.

 

 

 

Составим таблицу согласно приведенным  выше расчетам.

Таблица 2.2.

 

Выбор резервуаров для Дз

Вариант	Количество резервуаров	Неиспользуемый объем, %	Металлозатраты, т	Сметная стоимость, руб.
РВС-1000	20	4,7	436,56	307000
РВС-2000	10	6,1	426,42	191200
РВС-5000	4	9,88	413,57	86437

 

Наиболее экономичным и наиболее перспективным вариантом является ,третий т.е. 4 резервуара РВСП-5000, т.к. при этом варианте наблюдаются наименьшие металлоемкие затраты и общая сметная стоимость.

Окончательно принимаем для Дз: 4 резервуара РВС-5000.

 

2.2. Выбор резервуаров  для дизельного топлива Д_л

 

При среднемесячном потреблении продукта, равном

.

Необходимый объем резервуарного  парка составит:

.

Рассмотрим в качестве конкурирующих вариантов резервуары размеры, которых приведены табл.2.1.

 

РВС-2000.

Количество резервуаров:

,

Принимаем количество резервуаров  .

Фактический объем резервуарного  парка: .

Неиспользуемый объем резервуарного парка .

Определим отношение неиспользуемого  объема к необходимому:

 – условие выполняется. 

Металлозатраты на сооружение группы резервуаров:

.

Сметная стоимость на сооружение группы резервуаров:

.

 

РВС-5000.

Количество резервуаров:

Принимаем количество резервуаров 5.

Фактический объем резервуарного  парка: .

Неиспользуемый объем  резервуарного парка  .

Определим отношение неиспользуемого объема к необходимому:

 – условие выполняется. 

Металлозатраты на сооружение группы резервуаров:

.

Сметная стоимость на сооружение группы резервуаров:

.

 

РВС-10000.

Произведем расчет по зависимостям (2.3)-(2.8 ).

Количество резервуаров:

.

Количество резервуаров  округляем в большую сторону: .

 

Фактический объем резервуарного  парка: .

Неиспользуемый объем резервуарного парка: .

В процентном отношении  получим:

 – условие  не выполняется.

Так как фактический  объем превышает необходимый  более чем на 10%, отказываемся от этого варианта.

 

Данные расчетов сведем в таблицу.

Таблица 2.3.

 

 Выбор резервуаров для Дл

Вариант	Количество резервуаров	Неиспользуемый объем, %	Металлозатраты, т	Сметная стоимость, руб.
РВС-2000	12	3,2	511,704	229440
РВС-5000	5	5,6	504,15	199600

 

Наиболее экономичным и наиболее перспективным вариантом является второй, т.е. 5 резервуаров РВС-5000, т.к. при этом варианте наблюдаются наименьшие металлоемкие затраты и общая сметная стоимость.

Окончательно принимаем для дизельного топлива Д_л: 5 резервуаров РВС-5000 со стационарной крышей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. КОМПОНОВКА РЕЗЕРВУАРНОГО ПАРКА

 

Компоновка резервуарного  парка производится в соответствии с требованиями, изложенными в СНиП 2.11.93 «Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы» [5].

Допустимая общая номинальная  вместимость группы для резервуаров с понтоном, объемом менее 50000 м³ независимо от вида хранимого продукта составляет 120000 м³. Минимальное расстояние между резервуарами, располагаемыми в одной группе, в данном случае будет, равно 0,65D (диаметр резервуара), но не более 30м.

У резервуаров со стационарной крышей, минимальное расстояние между  резервуарами в группе 0,75D, но не более 30 м.

Расстояние между стенками ближайших  резервуаров объемом до 20 000 м³, расположенных в соседних группах – 40 м.  

По периметру каждой группы наземных резервуаров необходимо предусматривать замкнутое земляное обвалование шириной поверху не  менее 0,5 м или ограждающую стену из негорючих материалов, рассчитанные на гидростатическое давление разлившейся жидкости. Свободный от застройки объем обвалованной территории, образуемый между внутренними откосами обвалования или ограждающими стенами, следует определять по расчетному объему разлившейся жидкости, равному номинальному объему наибольшего резервуара в группе или отдельно стоящего резервуара.

Высота  обвалования или ограждающей  стены каждой группы резервуаров  должна быть на 0,2 м выше уровня расчетного объема разлившейся жидкости, но не менее 1 м для резервуаров номинальным объемом до 10 000 м³:  

,

(3.1)

где – стороны обвалования, м;

 – диаметр резервуаров, м;

 – количество резервуаров в группе.

Расстояние от стенок резервуаров  до подошвы внутренних откосов обвалования или до ограждающих  стен следует принимать не менее 3 м от резервуаров объемом до 10 000 м³.  

Внутри обвалования группы резервуаров  не допускается прокладка транзитных трубопроводов. Соединения трубопроводов, прокладываемых внутри обвалования, следует выполнять на сварке. Для присоединения арматуры  допускается применять фланцевые соединения с негорючими прокладками.

 

 

 

 

 

 

3.1. Компоновка  РП для Дл

 

Резервуары располагаем  в одной группе, так как их общая  вместимость менее 120000 м³. Учитывая, что диаметр РВС-2000 равен 15,18 м, принимаем расстояния между резервуарами в группе 0.75D=11.385 м. Расстояние от стенок резервуаров до подошвы внутренних откосов обвалования – 3 м. Ширина поверху обвалования – 0,5 м.

Определим высоту обвалования для  данной группы резервуаров.

Найдем значение величин a и b (рис.П.1):

,

.

.

Принимаем .

3.2. Компоновка РП для дизельного топлива Дз

Расстояния между резервуарами в группе 0,75D=14.235 м. Расстояние от стенок резервуаров до подошвы внутренних откосов обвалования принимаем 3 м. Ширина поверху обвалования – 0,5 м.

Согласно рис.П.1:

,

.

Определим высоту обвалования для данной группы резервуаров.

.

Принимаем .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЭСТАКАДЫ

 

Для проведения разгрузки нефтепродуктов при железнодорожных перевозках на нефтебазах сооружают специальные пути. Чаще всего это тупиковые пути, примыкающие к магистрали со стороны станционных путей. Железнодорожные нефтегрузовые тупики желательно расположить в наиболее высоком (при разгрузке) участке территории нефтебазы. Железнодорожные пути на территории нефтебазы должны быть прямолинейны и строго горизонтальны во избежание самопроизвольного движения цистерн при их разгрузке.

Цель данного расчета заключается  в определении числа маршрутов, приходящих на нефтебазу в сутки, в выборе типа эстакады и определения  ее длины, а также нахождения производительности насосов на участке от железнодорожной эстакады до насосной станции.