Прежде всего, полимерные резервуары для ГСМ являются сравнительно новым продуктом в отечественном резервуаростроении. Они появились в конце прошлого века и уже успели потеснить традиционные, металлические и железобетонные резервуары из многих отраслевых ниш, например из мобильного сектора, временных сооружений, сосудов малой вместимости, а полимерные покрытия стали повсеместно применяться в стальных и железобетонных емкостях.
Решающим преимуществом полимеров стало то количество материалов и изделий, изготовленных из неорганических и органических, аморфных и кристаллических составляющих с различными, порою противоположными, характеристиками, появившихся на рынке. Ведь полимер — это вещество с многократно повторяющимися структурными звеньями. Они присутствуют в природе (белки, крахмал, целлюлоза), бывают синтетическими (волокна, пластмассы, каучук). Иногда выделяют еще одну группу — искусственную, синтезированную с добавлением дополнительных компонентов (вискоза из целлюлозы).
Добавим, количество изделий из полимеров зависит от потребностей и способа производства. Так, с одной стороны они, все, принадлежат к единой химической группе, а с другой — могут значительно отличаться друг от друга, например, твердостью — упругостью, жаропрочностью, ударопрочностью и т. д. Далее, полимеры бывают с короткими и длинными связывающими цепями. Например, поливинилхлорид напоминает полиэтилен мономером, но в его состав включены атомы хлора. Это меняет свойства ПВХ в сторону жесткости и прочности.
Интересно, что многие производители, например НПФ «Политехника», в своих изделиях повышают устойчивость резервуаров из полимеров к агрессивным средам за счет добавления полиэтиленового слоя к уже многослойной композиции оболочек емкости.
Оболочка мягких резервуаров для нефтепродуктов является композитом, в основе которого лежит прочная ткань из полиэфирных, полиамидных, арамидных или углеродных нитей. На нее нанесен слой полимерного покрытия из ПВХ, полиуретана, поливинилиденфторида и других полимеров с возможными комбинациями.
Все эти комбинации позволяют использовать полимерные резервуары в экстремальных условиях. Например, сверхвысокомолекулярные полиэтиленовые (СВМПЭ) амортизирующие баллоны с воздухом (производства НПФ «Политехника») были установлены на несущую раму саней-волокуш в Антарктиде, поскольку перед разработчиками стояла задача избавиться от ломкой, в условиях лютых морозов, стали. Эксперимент прошел удачно.
Испытания на практике показали преимущества полимерных материалов перед специальными сталями. Отметим, что полимерные емкости сохраняют свои рабочие характеристики при температуре до – 60оС и более. Плюсовой порог, установленный на многолетнем опыте компании составляет +85оС.
Кроме того, полимеры не подвержены коррозии, а их разрушение может происходить в течение от 30 до 50 лет. На сегодняшний день, полимерные эластичные резервуары могут эксплуатироваться 10-15 лет, что не является проблемой, поскольку любой из них легко заменить на новый.
Полевые склады горючего производства НПФ «Политехника» вместимостью 1000 м3, 2000м3 и 10000м3 стали прорывом в отечественном резервуаростроении. Под лозунгом «Склад ГСМ за 1 день», последние пятнадцать лет, они востребованы во многих отраслях экономики.
Один хрестоматийный пример: ПСГ на Южно-Тамбейском месторождении (п. Ямал) общей вместимостью около 30 000 м3, развернутый в самые короткие сроки в течение нескольких дней продолжает успешно работать до сих пор.
Перечисляемые ниже преимущества полевого склада горючего могут оказать существенное влияние на выбор резервуара для ГСМ. Так, склад является временным сооружением и получение разрешения на его организацию не требуется. Не нужны геологические изыскания и соответственно справки по проведению земельных, строительных работ и мероприятий по сохранению окружающей среды.
Полимерные эластичные резервуары (ПЭР-Н) имеют стандартную подушечную форму, производятся объемом в 250 м3 и др., оборудуются необходимыми отводами, патрубками, снабжаются трубопроводной арматурой и другими устройствами, включающими насосно-раздаточные модули различных модификаций. На складе готовой продукции (Калужская область) имеет запас изделий. Сформировать заказ и погрузку можно в считанные часы.
Перевозка резервуаров проводится в евроконтейнерах в скрутках или ящиках. Вес одного эластичного резервуара на 250 м3, входящего в комплект ПСГ, составляет всего 540 кг. После простого развертывания бригадой специалистов — склад готов к работе.
Таким образом, исключаются предпроектная и разрешительная документация, процесс производства, перевозка осуществляется в одном евроконтейнере любым видом транспорта (возможно по воздуху), на площадке развертывания не требуется специальная тяжелая техника, контроль за безопасной эксплуатацией производится путем простого осмотра, ремонт осуществляет наложением струбцины или заплатки подобной на камере велосипеда.
Экологическую безопасность хранения ГСМ в резервуарах из полимеров можно рассмотреть еще на одном примере. До сих пор большую угрозу окружающей среде наносят нефтяные амбары (ямы на почве), которые обычно размещаются на буровой площадке и служат хранилищем отходов.
Сегодня проводятся мероприятия по гидроизоляции дна, земляная обсыпка стен таких открытых хранилищ и их укреплению защитными бермами производства НПФ «Политехника». Она представляет собой пространство между верхней линией амбара и нижней линией дна. Берма предназначена для повышения устойчивости откоса, снижает давление на его, предотвращает разрушение конструкции.
Более того, берма легко заменяется легким мобильным полимерным эластичным резервуаром, что является удобным герметичным хранилищем отходов без нанесения вреда окружающей среде.
Среди недостатков специалисты отмечают влияние на механические характеристики полимеров температуры, скорости (частоты) и длительности нагрузок, давления, характера окружающей среды. Например, нагревание полимеров приводит к изменению их состояния, то есть оно увеличивает среднее значение тепловой энергии макромолекул полимеров. Они становятся более подвижными.
Всегда важно поддерживать температурные режимы хранения топлива — это является фундаментом при эксплуатации складов ГСМ. Поскольку они относятся к опасным объектам. Требования пожарной безопасности к складам ГСМ определяются соответствующим ГОСТом.
При хранении эксплуатационники, конечно же, не обращают внимание на показатели огнестойкости и воспламеняемости ПВХ тканей. Поскольку полимеры, как и металл, так и железобетон не являются само воспламеняемыми материалами. При этом их огнестойкость находится в сопоставимых величинах с ними. Так, у бетона температура разрушения 500-750оС, у стали - 500-600оС, полимеры (ПВХ) разрушаются без открытого пламени при t > 450оС, выделяя канцерогенные вещества в атмосферу.
Важным показателем на складах горючего является плотность нефтепродуктов. Она определяет их качество и эффективность использования. Этот параметр зависит от разных факторов, в том числе и от температуры. Таким образом получается, что плотность обратно пропорциональна температуре.
Влияние температуры на хранимые ГСМ определяется по формуле: ρ(T)=ρ0(1−β(T−T0)).
Где, p - плотность при температуре, ρ0 – плотность при стандартной температуре T0, а β – температурный коэффициент объемного расширения.
Процесс выглядит так: с повышением градуса молекулы хранимого вещества начинают двигаться быстрее, тем самым увеличивая расстояния между собой, отчего уменьшается плотность.
Эти расчеты помогают точно определить объемы перевозок и хранения, а также рассчитать влияние перепадов температур на перевозимые ГСМ во время пересечения климатических зон. Не ошибиться при выполнении технологических операций слива/налива. В итоге, получить экономическую выгоду.
Защита ГСМ от перегрева позволяет избежать самовоспламенения хранимых веществ. Например, если t вспышки < 61оС при давлении насыщенных паров от 200 мм ртутного столба до 700 мм ртутного столба, то применяются резервуары с понтоном или плавающей крышей. Если используется емкость со стационарной крышей, то ее следует оборудовать газовой обвязкой или оборудованием по улавливанию легких фракций.
Если говорить о полимерных резервуарах, их оболочке, то понижение температуры ограничивает молекулярное движение, в результате материал теряет способность к деформации, превращаясь в твердое «стекло» и, как следствие, получает его свойства. Этот процесс называется стеклование. В ПВХ он происходит при минус 70-80оС. Улучшить потребительские качества ПВХ (нефть 46% + хлор) позволяет наращивание хлора в составе ПВХ с 54% до 60-70%.
Хранение нефти и топлива при низких температурах различается для светлых и темных нефтепродуктов, потому что они отличаются как вязкостью, так и плотностью. Известно, что «при движении жидкости под действием силы тяжести при данном гидростатическом давлении давление жидкости пропорционально ее плотности». При этом кинематическая вязкость — это сопротивление жидкости течению под действием гравитации, а плотность — это масса вещества на единицу объема при данной температуре.
В технологическом процессе нефтебаз всегда присутствует нагрев хранимого вещества, начиная со слива/налива. Он позволяет защитить жидкости от замерзания, защищает от кристаллизации, выпадения твердых фракций нефти, конденсации. Для полимерных резервуаров нагрев производится с помощью термических матов.
Расчет поддержания температуры внутри резервуара является сложнейшим процессом. Свидетельством тому является формула с названием «Вероятная температура нефтепродукта в конце периода хранения». Она имеет массу составляющих, так как температура окружающий среды, коэффициент теплопередачи от нефтепродукта, конструкции и габаритов емкости и т. д. Можно с уверенностью сказать, что при расчете ПЭР она короче.
