Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС

 
 
 
В. В. Шалай, Ю. П. Макушев 
 
 
 
 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ 
НЕФТЕБАЗ И АЗС 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
 
1 

Печатается по решению редакционноиздательского совета 
Омского государственного 
технического университета 
УДК 622.692.5625.748.54621.645 
ББК 65.305.14 
Ш18 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор (ОмГУПС) В. Р. Ведрученко; 
доктор технических наук, профессор (СибАДИ) В. В. Сыркин 
  
 
 
Шалай, В. В.  
Ш18       Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС : учебное пособие /  
В. В. Шалай, Ю. П. Макушев. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2022. - 316 с. : ил., табл. 
 
ISBN 978-5-9729-0984-1 
 
Рассмотрены вопросы производства нефтепродуктов и их реализации, 
транспортировки нефтепродуктов трубопроводным, железнодорожным, водным и автомобильным транспортом. Особое внимание уделено снижению потерь нефтепродуктов при эксплуатации нефтебаз и АЗС, их транспортировке, 
хранению, сливным и наливным операциям. Приведена методика расчета 
нагревателей нефтепродуктов, даны примеры расчетов. Проанализировано истечение нефтепродуктов через насадки, сифонные трубопроводы. Дана методика выбора объёма резервуаров для нефтебаз и АЗС, рассмотрены вопросы защиты от коррозии и молний, автоматического тушения пожара. Отражены вопросы влияния нефтепродуктов на человека и окружающую среду. 
Для студентов нефтегазовых специальностей. Может быть полезно студентам других родственных специальностей высших учебных заведений, аспирантам, инженерам.  
 
УДК 622.692.5625.748.54621.645 
ББК 65.305.14 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0984-1 
” Шалай В. В., Макушев Ю. П., 2022 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6 
1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ..................................... 8 
2. НЕФТЬ И ЕЕ ПЕРЕРАБОТКА 
............................................................................. 19 
3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВ 
............................................................................ 30 
3.1. Бензины ........................................................................................................ 30 
3.1.1. Процесс сгорания бензина ................................................................ 32 
3.1.2. Методика определения октанового числа 
....................................... 35 
3.2. Дизельные топлива 
...................................................................................... 37 
3.2.1. Процесс сгорания дизельного топлива 
............................................ 40 
3.2.2. Методика определения цетанового числа 
....................................... 41 
3.3. Газообразные топлива 
................................................................................. 45 
3.3.1. Сжиженные и сжатые газы ............................................................... 45 
4. МАСЛА И СМАЗКИ 
............................................................................................. 48 
4.1. Моторные масла .......................................................................................... 48 
4.2. Трансмиссионные масла 
............................................................................. 50 
4.3. Пластичные смазки ..................................................................................... 52 
5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 
.............................................................. 55 
5.1. Влияние нефтепродуктов на человека и окружающую среду 
................ 55 
5.2. Пожарная и взрывная опасность нефтепродуктов 
................................... 59 
6. ТРАНСПОРТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 
................................................ 64 
6.1. Общие сведения о транспорте нефтепродуктов....................................... 64 
6.2. Железнодорожный транспорт 
.................................................................... 64 
6.3. Водный транспорт ....................................................................................... 66 
6.4. Автомобильный транспорт 
......................................................................... 69 
6.5. Правила перевозки опасных грузов автомобильным транспортом ....... 73 
6.5.1. Общие положения 
.............................................................................. 73 
6.5.2. Организация перевозок ..................................................................... 74 
6.6. Трубопроводный транспорт ....................................................................... 86 
7. ПЕРЕКАЧКА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ 
................................................ 92 
7.1. Гидравлический расчет трубопроводов 
.................................................... 92 
7.2. Расчет на прочность трубопроводов  ........................................................ 97 
7.3. Насосная установка ................................................................................... 100 
7.3.1. Совмещенная характеристика насоса и трубопровода 
................ 104 
7.3.2. Регулирование режимов работы насоса ........................................ 105 
3 

7.3.3. Выбор основных параметров центробежного насоса .................. 107 
7.3.4. Пример расчета колеса центробежного насоса ............................ 111 
7.4. Насосные станции для перекачки нефтепродуктов 
............................... 116 
8. СЛИВ НЕФТЕПРОДУКТОВ ............................................................................. 120 
8.1. Истечение жидкости через отверстия ...................................................... 120 
8.2. Истечение жидкости через насадки ......................................................... 123 
8.3. Истечение жидкости при переменном напоре ........................................ 124 
8.4. Истечение жидкости через сифонные трубопроводы ............................ 127 
9. ПОДОГРЕВ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ................................................ 131 
9.1. Назначение, способы подогрева и теплоносители ................................. 131 
9.2. Конструкции подогревателей ................................................................... 132 
9.3. Основы расчета и выбора теплообменных аппаратов 
............................ 137 
9.3.1. Расчет подогревателей для неподвижных нефтепродуктов 
.......... 141 
9.3.2. Выбор основных параметров теплообменника типа  
«труба в трубе» ................................................................................... 145 
9.3.3. Пример расчета теплообменного аппарата типа  
«труба в трубе» ................................................................................... 148 
10. НЕФТЕБАЗЫ ..................................................................................................... 153 
10.1. Классификация нефтебаз и их размещение 
........................................... 153 
10.2. Выбор района для строительства нефтебазы ........................................ 155 
10.3. Выбор площадки под строительство нефтебазы .................................. 156 
10.4. Генеральный план нефтебазы ................................................................. 157 
10.5. Резервуарные парки ................................................................................. 164 
10.5.1. Общие требования к резервуарным паркам .............................. 164 
10.5.2. Определение основных размеров вертикальных  
цилиндрических резервуаров ...................................................... 169 
10.5.3. Расчёт на прочность стенок резервуара 
..................................... 172 
10.5.4. Дыхательные клапаны резервуаров ........................................... 177 
10.5.5. Вместимость резервуарного парка нефтебазы 
.......................... 183 
10.5.6. Расчет количества сливных и наливных устройств 
.................. 187 
10.5.7. Контроль качества нефтепродуктов 
........................................... 195 
10.5.8. Молниезащита и автоматическое пожаротушение  
резервуарных парков 
.................................................................... 197 
11. НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВ И СМАЗОЧНЫХ  
МАТЕРИАЛОВ ....................................................................................................... 201 
12. СТАНЦИИ ПО ЗАПРАВКЕ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ  
ЖИДКИМИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ................................................................... 204 
4 

12.1. Назначение и типы АЗС .......................................................................... 204 
12.2. Состав сооружений типовых АЗС .......................................................... 207 
12.3. Устройство автозаправочных станций 
................................................... 208 
12.4. Основные системы АЗС 
........................................................................... 214 
12.5. Топливораздаточные колонки 
................................................................. 217 
12.5.1. Выбор основных параметров пластинчатого и шестеренного  
насосов ........................................................................................... 227 
12.5.2. Определение основных размеров раздаточного крана 
............. 230 
12.6. Генеральный план и технологическая схема АЗС 
................................ 232 
12.7. Планировка АЗС 
....................................................................................... 238 
12.8. Прием и выдача нефтепродуктов ........................................................... 250 
12.9. Учет количества и качества нефтепродуктов на АЗС .......................... 255 
12.10. Меры пожарной безопасности на АЗС ................................................ 261 
12.11. Охрана окружающей природной среды 
............................................... 262 
12.12. Информация и документация АЗС ....................................................... 264 
13. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГАЗОНАПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СТАНЦИИ 
.................. 268 
13.1. Планировка и характеристика газонаполнительных станций ............. 268 
13.2. Требования по технике безопасности при заправке газовым  
топливом 
.................................................................................................... 278 
14. ХРАНЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ИХ ПОТЕРИ ..................................... 282 
14.1. Потери нефтепродуктов от испарения ................................................... 282 
14.2. Уменьшение утечек топлива из резервуаров путем применения  
хлопушек ................................................................................................... 295 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 299 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................... 303 
 
ПРИЛОЖЕНИЯ ....................................................................................................... 307 
 
 
 
 
 
 
 
5 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Развитие транспорта связано со значительным ростом потребления нефти, 
нефтепродуктов и газа. Промышленность, транспорт и сельское хозяйство потребляют около 200 сортов нефтепродуктов в виде топлив и масел. Газ используют в металлургии, на электростанциях, в двигателях внутреннего сгорания 
как наиболее дешевый вид топлива. Бесперебойная работа всех отраслей 
народного хозяйства зависит от своевременной поставки нефтепродуктов. 
Доставка и распределение нефтепродуктов осуществляется трубопроводным, водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также сетью 
нефтебаз, газохранилищ, раздаточных станций. 
Каждый вид транспорта используется в зависимости от развития соответствующих транспортных путей, объема перевозок, характера нефтегрузов, расположения нефтепромыслов, нефтеперерабатывающих заводов, нефтебаз и основных потребителей. При этом во всех случаях выбора вида транспорта преследуется цель - при минимальных затратах сократить сроки доставки нефти и 
нефтепродуктов. 
При выборе вида транспорта во внимание принимаются как его недостатки, так и преимущества. Нельзя пренебрегать и такими факторами, как сезонность работы и расстояние перевозки. Например, водным транспортом, который дешевле железнодорожного, можно перевозить только в навигационный 
период, автомобильным (в некоторых районах) - до наступления распутицы, а 
железнодорожным и трубопроводным практически круглый год. При перевозках нефтепродуктов на короткие расстояния целесообразно использовать автомобильный транспорт. 
Современная нефтебаза - это сложное и многообразное хозяйство. Оно 
включает резервуарные парки, разветвленную сеть трубопроводов, насосное 
оборудование, наливное и сливное оборудование, лаборатории анализа качества нефтепродуктов. От правильного проектирования и эксплуатации нефтебазы зависит её эффективность. 
Автозаправочные станции (АЗС) представляют собой комплекс зданий, 
сооружений, оборудования и предназначены в основном для заправки транспортных средств моторным топливом и маслами. 
Красиво оформленные и оборудованные АЗС являются украшением города 
или автомобильной магистрали. Они проектируются с учетом требований 
СНиПов, ГОСТов, РД, обеспечивая пожарную безопасность и безопасность 
жизнедеятельности. 
Основными строительными нормами и правилами при проектировании и 
эксплуатации нефтебаз и АЗС, руководящими документами, государственными 
стандартами являются: СНиП 2.11.03-93 «Склады нефти и нефтепродуктов. 
6 

Противопожарные нормы», РД 153-39.2-080-01 «Правила технической эксплуатации автозаправочных станций», РД 153-39.4-078-01 «Правила технической 
эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз», ГОСТ 
1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и 
хранение». 
Современные заправочные станции располагаются на автомагистралях, в 
городах, населенных пунктах и могут производить заправку автотранспорта газом, бензином и дизельными топливами. На заправках можно приобрести расфасованные масла, смазки, специальные жидкости, запасные части. На некоторых АЗС располагаются мойки, станции технического обслуживания, столовые. 
В России эксплуатируется более 40 млн мобильных транспортных машин c 
двигателями внутреннего сгорания, среди которых около 30 млн автомобилей. 
На автомобильный транспорт приходится более 50  грузовых и пассажирских 
перевозок. Для обеспечения движения автомобилей и другой техники используют двигатели внутреннего сгорания, которые в качестве топлива используют 
в основном нефтепродукты. 
В учебном пособии рассмотрены вопросы от производства нефтепродуктов до их реализации. На пути к потребителю нефтепродукты транспортируются до нефтебаз, сливаются, хранятся, подвозятся к станциям по заправке техники жидким и газообразным топливом. 
Современный инженер должен знать новейшие технологии получения качественных топлив, смазочных материалов, отечественную и зарубежную маркировку, эксплуатационные, экологические свойства нефтепродуктов, требования к ним и их анализ; перевозку нефти и нефтепродуктов водным, железнодорожным и автомобильным транспортом; передовой опыт, нормативные документы, способы экономии, правила хранения, учет нефтепродуктов, технику 
безопасности. 
Технически правильная и рациональная эксплуатация нефтебаз и АЗС возможна только хорошо подготовленными специалистами. 
В учебном пособии приведены материалы, охватывающие основные разделы курса «Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС». Целью 
учебного пособия является формирование знаний у студентов специальности 
130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» в области проектирования и эксплуатации нефтебаз и АЗС, 
перевозок нефтепродуктов и их хранения, снижения потерь от испарения, отпуска и их учета, влияния нефтепродуктов на человека и окружающую среду, 
взрывной и противопожарной безопасности. 
 
 
7 

 
1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 
 
Плотность - это физическая величина, характеризующая содержание 
массы вещества в единице объёма. Плотность (кг/м3) определяется как отношение массы вещества к единице объема: 
 
.
V
m
 
U
 
 (1.1) 
Для воды при 20 ƒС плотность равна 1000 кг/м3, плотность моторного масла - примерно 900 кг/м3, дизельного топлива - 850 кг/м3, бензина - 750 кг/м3. 
По плотности, приведенной к 20 ƒС, определяют массу вещества. 
Плотность жидких нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, масла) определяют при 20 ƒС ареометрами с различной шкалой. По плотности определяют вид нефтепродукта и его массу, что очень важно при получении нефтепродукта большого объема. Методика определения плотности следующая [3, 23]. 
 
 
Рис. 1.1. Определение плотности жидкости ареометром 
 
В стеклянный цилиндр, установленный на прочный горизонтальный стол, 
осторожно наливают испытуемый нефтепродукт, температура которого не 
должна отличаться от температуры окружающей среды более чем на “ 5 ƒС. В 
нефтепродукт медленно и осторожно опускают чистый и сухой ареометр, держа его за верхний конец, до момента его свободной плавучести (рис. 1.1). От8 

счет показаний производится по верхнему краю мениска, глаза должны находиться на уровне мениска. 
Температуру нефтепродукта определяют по термометру нефтеденсиметра 
или измеряют дополнительным термометром. 
Обработка результатов. Если температура нефтепродукта в момент 
определения плотности отличалась от 20 ƒС, необходимо ввести температурную поправку. Тогда плотность, приведенная к 20 qС, будет равна  
 

,
20
20


 
t
k
t
U
U
 
 (1.2) 
где 
20
U
 и 
t
U   плотность нефтепродукта при 20 ƒС и при температуре измерения;  
k - температурная поправка;  
t - температура испытаний, qС. 
 
Средняя величина температурных поправок на плотность нефтепродуктов 
приведена в таблице 1.1. 
 
                                                                                                 Таблица 1.1 
Температурные поправки к плотности нефтепродуктов 
Плотность топлива ȡ20, кг/м3
Поправка, к 
710-720 
0,884 
720-730 
0,870 
730-740 
0,857 
740-750 
0,844 
750-760 
0,831 
760-770 
0,818 
770-780 
0,805 
780-790 
0,793 
790-800 
0,778 
800-810 
0,765 
810-820 
0,752 
820-830 
0,738 
830-840 
0,725 
840-850 
0,712 
850-860 
0,699 
860-880 
0,676 
880-900 
0,655 
900-920 
0,630 
 
Плотность бензинов стандартами не нормируется. Она используется для 
ориентировочной оценки вида топлива, при пересчете нефтепродуктов из массовых в объёмные единицы, для обеспечения их учета при транспортировках и 
9 

отпуске при заправке в бак. Плотность основных нефтепродуктов при 20 qС 
может лежать в следующих пределах: 
1. Бензины 726785 кг/м3.  
2. Дизельные топлива 830860 кг/м3. 
3. Моторные масла 880915 кг/м3.  
4. Мазуты 940-970 кг/м3. 
5. Реактивные топлива 755-840 кг/м3. 
6. Котельные топлива 870-900 кг/м3. 
 
Удельным объемом называют величину, обратную плотности (м3/кг): 
 
.
1 U
-  
 
        (1.3) 
Удельным весом называют вес жидкости (газа), приходящийся на единицу 
объема (Н/м3): 
 
.
V
G
 
J
 
       (1.4) 
Между удельным весом и плотностью существует следующая связь  
(g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения): 
 
.
g
J
U
 
˜
 
        (1.5) 
Давление - это физическая величина, характеризующая интенсивность 
сил, действующих на поверхность тела. Давление (Н/м2, Па) определяется отношением нормальной силы к единице площади: 
 
S
F
P  
 
        (1.6) 
1 техническая атмосфера = 1 кгс/см2 = 0,98ā10 5 Па = 0,1 МПа = 736 мм рт. ст. =  
= 10 м водяного столба. На рис. 1.2 показаны виды давлений.  
Давление различают как атмосферное, избыточное, абсолютное, вакуумметрическое. Недостаток давления до атмосферного называют вакуумметрическим. Давление больше атмосферного является избыточным. 
 
                                                                         Ризб.  
 
 
                                                                           Рвакуум. 
  
                                     Ратм. 
 
                                                                            Рабс. 
 
 
Рис. 1.2. Виды давлений 
10