Основные сведения и расчеты систем хранения товарных нефтей и нефтепродуктов

 
 
 
 
 
ǧ. ǩ. ǿȇȗȏțȚȒȒȏȔ, Dz. Ƿ. ǨȇȐȈȌȑȕȉȇ, dz. Ǯ. ǮȇȗȏțȦȔȕȉȇ 
 
 
 
 
 
 
 
ǵǸǴǵǩǴȂǬ ǸǩǬǫǬǴǯȆ ǯ ǷǧǸǾǬǹȂ  
ǸǯǸǹǬdz ǼǷǧǴǬǴǯȆ  
ǹǵǩǧǷǴȂǼ ǴǬǻǹǬǰ ǯ ǴǬǻǹǬǶǷǵǫǺDZǹǵǩ 
 
 
ǺȞȌȈȔȕȌ ȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇ    ǩȕȒȕȊȋȇ 
«ǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ» 
2023 



УДК 665.71/.765:621.43 
ББК 39.71 
Ш25 
 
Рецензенты: 
к. т. н., заведующий лабораторией химического анализа ПАО «Газпром  
добыча Ямбург» (г. Ямбург) Снигирев Святослав Владимирович; 
д. т. н., профессор кафедры «Технология основного органического  
и нефтехимического синтеза» (ТООНС) Казанского национального  
исследовательского технологического университета (г. Казань), 
член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан 
Хуснутдинов Исмагил Шакирович 
 
 
 
Шарифуллин, А. В. 
Ш25   
Основные сведения и расчеты систем хранения товарных нефтей и 
нефтепродуктов : учебное пособие / А. В. Шарифуллин, Л. Р. Байбекова, 
М. З. Зарифянова. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 200 с. : 
ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1537-8 
 
Изложены основные сведения о нефтебазах: классификации, информация о  
составе сооружений, применяемом оборудовании, методах эксплуатации. Рассмотрены 
вопросы замера количества и контроля качества нефтепродуктов, мероприятия по сокращению их потерь, а также методы защиты резервуаров от коррозии. Подробно рассмотрены резервуары, а также их основное оборудование. Предложены расчеты основных физико-химических свойств нефтепродуктов и технико-технологические расчеты 
по подбору основного и вспомогательного оборудования нефтебаз. 
Для студентов, обучающихся по направлениям: 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 
по укрупненным группам направлений подготовки 18.00.00 «Химическая технология», 
а также 23.03.03.06 «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и 
оборудования (нефтепродуктообеспечение и газоснабжение)». Представляет интерес 
для инженерно-технических работников нефтяной и нефтехимической отрасли. 
 
УДК 665.71/.765:621.43 
ББК 39.71 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1537-8 
” Шарифуллин А. В., Байбекова Л. Р., Зарифянова М. З., 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение ....................................................................................................................... 7 
1. Расчет основных физико-химических характеристик 
нефтепродуктов ........................................................................................................... 8 
1.1. Плотность нефти и нефтепродуктов .................................................................. 8 
1.1.1. Зависимость плотности нефтепродуктов от температуры 
............................ 8 
1.1.2. Зависимость плотности нефтепродуктов от давления ................................ 10 
1.1.3. Зависимость плотности нефтепродуктов при одновременном  
отклонении температуры и давления от номинальных значений 
........................ 11 
1.2. Вязкость нефти и нефтепродуктов ................................................................... 11 
1.2.1. Зависимость вязкости нефтепродукта от температуры 
............................... 11 
1.3. Испаряемость нефти и нефтепродуктов .......................................................... 12 
1.3.1. Расчёт массы насыщенных паров нефтепродукта в резервуаре 
................. 13 
1.4. Теплофизические свойства нефти и нефтепродуктов .................................... 14 
2. Общие сведения о системах хранения, приема-отпуска нефти  
и нефтепродуктов ...................................................................................................... 16 
2.1. Основные объекты и операции на нефтебазах 
................................................ 16 
2.2. Классификация нефтебаз 
................................................................................... 19 
2.3. Планировка нефтебазы. Выбор площадки 
....................................................... 20 
2.4. Прием и отпуск нефтепродуктов в железнодорожных цистернах 
................ 27 
2.5. Виды слива-налива нефти и нефтепродуктов ................................................. 40 
2.6. Хранение нефти и нефтепродуктов в таре 
....................................................... 42 
2.7. Раздаточные устройства нефтебаз 
.................................................................... 43 
2.8. Размещение резервуарных парков нефтебаз ................................................... 46 
2.8.1. Расчет высоты обвалования ........................................................................... 47 
3. Резервуарный парк ................................................................................................ 50 
3.1. Состав расчета резервуарного парка 
................................................................ 50 
3.2. Определение емкости резервуарного парка нефтебазы ................................. 50 
3.3. Расчет полезной вместимости резервуарных парков распределительной 
нефтебазы и выбор резервуаров .............................................................................. 53 
3.3.1. Расчет емкости (объема) резервуарного парка по бензину 
марки АИ-92-К5 
......................................................................................................... 55 
3.4. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов ....................................... 56 
3.4.1. Общие сведения о резервуарах ...................................................................... 56 
3.4.2. Классификация резервуаров .......................................................................... 59 
3.5. Стали, применяемые при строительстве емкостей и металлических  
конструкций нефтебаз 
............................................................................................... 62 
3.6. Вертикальные металлические цилиндрические резервуары.  
Классификация .......................................................................................................... 65 
3.7. Сфероидальные резервуары .............................................................................. 71 
3.8. Резервуары с плавающей крышей .................................................................... 75 
3.9. Резервуары с «дышащими» крышами 
.............................................................. 81 
3.10. Резервуары с газокомпенсатором ................................................................... 82 
3

3.11. Заглубление металлических резервуаров ...................................................... 83 
3.12. Основания и фундаменты металлических резервуаров ............................... 84 
3.13. Горизонтальные цилиндрические резервуары (цистерны)  
......................... 87 
4. Обслуживание резерваров .................................................................................... 88 
4.1. Газовая обвязка металлических резервуаров .................................................. 88 
4.2. Защита от коррозии металлических резервуаров ........................................... 89 
4.3. Мероприятия по сохранению качества хранимых нефтепродуктов 
в металлических резервуарах 
................................................................................... 89 
4.3.1. Отделение подтоварной воды и ее слив из резервуара ............................... 90 
4.3.2. Мероприятия по учету хранимых нефтепродуктов.  
Калибровка резервуаров ........................................................................................... 90 
5. Неметаллические резервуары .............................................................................. 92 
6. Расчет вертикального стального цилиндрического резервуара типа  
РВС-5000 со стационарной крышей для хранения газойля .................................. 99 
6.1. Определение расчетной температуры газойля в регионе хранения ............. 99 
6.2. Определение расчетной вязкости газойля в условиях хранения................... 99 
6.3. Определение плотности газойля при температурах хранения .................... 100 
6.4. Определение давления насыщенных паров (ДНП) газойля ........................ 101 
6.5. Определение оптимальной геометрической высоты резервуара ................ 101 
6.6. Расчет количества поясов и высоты цилиндрической части  
резервуара 
................................................................................................................. 102 
6.7. Расчет радиуса и диаметра резервуара типа РВС-5000 
................................ 103 
6.8. Расчет минимальной толщины поясов стенки резервуара  
(без гидроиспытаний) ............................................................................................. 103 
6.9. Расчет толщины поясов ................................................................................... 104 
6.10. Расчет днища резервуара 
............................................................................... 105 
6.11. Расчет плавающей крыши резервуара.......................................................... 107 
7. Расчет потерь нефтепродукта из резервуара при его хранении ..................... 109 
7.1. Расчет потерь газойля из резервуара от «больших дыханий»  
.................... 109 
7.2. Расчёт потерь газойля из резервуара от «малых дыханий»  
........................ 110 
8. Расчет резервуара на устойчивость к воздействию различных  
нагрузок .................................................................................................................... 115 
8.1. Постоянные и временные нагрузки на резервуар 
......................................... 115 
8.2. Расчет конструктивных элементов резервуара на прочность ..................... 115 
8.3. Расчет конструктивных элементов резервуара на устойчивость ................ 118 
9. Основное эксплуатационное оборудование резервуаров типа РВС 
.............. 120 
9.1. Общие сведения 
................................................................................................ 120 
9.2. Люки .................................................................................................................. 121 
9.3. Патрубки 
............................................................................................................ 124 
9.4. Хлопушка и механизм ее управления ............................................................ 126 
9.5. Сифонный кран 
................................................................................................. 127 
9.6. Дыхательная арматура ..................................................................................... 128 
9.6.1. Подбора дыхательных клапанов для стального резервуара  
типа РВС 
................................................................................................................... 129 
4

9.7. Подогревательная аппаратура 
......................................................................... 130 
9.7.1. Подогреватели секционные 
.......................................................................... 130 
9.7.2. Внутренние подогреватели (местные)  ....................................................... 132 
9.8. Придонный очистной люк 
............................................................................... 132 
9.9. Огневые предохранители ................................................................................ 133 
9.9.1. Огнепреградители ......................................................................................... 133 
9.10. Пламепреградители 
........................................................................................ 135 
9.11. Предохранитель огневой жидкостный 
......................................................... 136 
9.12. Мембрана предохранительная разрывная ................................................... 136 
9.13. Газоотделитель ............................................................................................... 137 
9.14. Пробоотборники ............................................................................................. 138 
9.15. Подъёмная труба ............................................................................................ 140 
10. Перекачка нефти и нефтепродуктов на нефтебазах ...................................... 141 
10.1. Насосные станции нефтебаз 
.......................................................................... 141 
10.2. Выбор насосов и двигателей ......................................................................... 143 
10.3. Выбор насосного оборудования для заполнения (опорожнения)  
резервуара 
................................................................................................................. 145 
10.4. Гидравлический расчет для подбора насосов ............................................. 148 
10.4.1. Общие сведения о гидравлическом режиме 
............................................. 148 
10.4.2. Гидравлический расчет и подбор насоса для технологического  
трубопровода, соединяющего ж/д эстакаду с резервуаром ................................ 150 
10.4.2.1. Выбор насоса для перекачки 
................................................................... 154 
10.4.3. Гидравлический расчет и подбор насоса для перекачки нефти  
между резервуарами 
................................................................................................ 155 
10.4.4. Гидравлический расчет и подбор насоса для перекачки мазута Т-40  
из ж/д цистерн в резервуар ..................................................................................... 157 
10.5. Выбор насоса. Схемы подсоединения 
.......................................................... 160 
10.6. Расчет основных параметров нефтяного насоса нефтебазы 
...................... 162 
10.6.1. Расчёт основных параметров центробежного насоса 
.............................. 163 
10.6.2. Пересчёт характеристик центробежных насосов с воды  
на вязкую нефть 
....................................................................................................... 164 
10.6.3. Расчёт необходимого давления на входе в насос при перекачке  
нефтепродуктов ....................................................................................................... 165 
11. Трубопроводы нефтебаз ................................................................................... 166 
11.1. Назначение и классификация трубопроводов 
............................................. 166 
11.2. Элементы трубопроводных коммуникаций ................................................ 166 
11.3. Эксплуатация трубопроводов ....................................................................... 171 
11.4. Опоры трубопроводов ................................................................................... 175 
11.5. Гибкие прорезиненные рукава 
...................................................................... 177 
11.6. Защита трубопроводов от коррозии ............................................................. 178 
12. Расчет объема нефтепродукта, хранимого в вертикальном  
цилиндрическом резервуаре со сферическим днищем и плоской крышей  
по высоте взлива (налива) h ................................................................................... 179 
12.1. Пример расчета 
............................................................................................... 181 
5

13. Расчет железнодорожной эстакады нефтебазы 
.............................................. 183 
13.1. Расчет количества цистерн в маршруте максимальной  
грузоподъемности ................................................................................................... 183 
13.2. Расчет времени слива нефтепродуктов из железнодорожных  
цистерн ..................................................................................................................... 185 
13.3. Расчет времени слива наибольшей грузоподъемности .............................. 189 
13.4. Определение максимального расхода в коллекторе 
................................... 189 
13.5. Расчет количества наливных устройств для налива  
в автоцистерны ........................................................................................................ 191 
13.6. Расчет количества железнодорожных цистерн для вывоза  
нефтепродуктов ....................................................................................................... 192 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
....................................................................................... 194 
 
 
6

ВВЕДЕНИЕ 
 
Современные предприятия нефтепродуктообеспечения (нефтебазы и парки 
хранения-отгрузки) – это сложные комплексы инженерно-технических сооружений, связанные между собой технологическими процессами, обеспечивающими прием, хранение, транспортировку и снабжение потребителей нефтепродуктами (нефти). 
В состав нефтебаз входят комплекс технологических зданий, сооружений и 
устройств, из которых преобладающее значение имеет резервуарный парк, который должен быть достаточен для осуществления основных мероприятий, 
обеспечивающих нормальную эксплуатацию. 
Резервуарные парки нефтебаз играют очень важную роль. Основное их 
назначение – выполнение роли буфера между поставщиком и получателем, компенсирующего неравномерности поставок и потребления нефтепродуктов.  
К числу других функций резервуарных парков относятся: создание запасов на 
случай возникновения сбоев в транспортной цепи, доведение качества нефтепродуктов до требуемого уровня, их учет. 
Повышение эффективности работы нефтебаз достигается не только за счет 
улучшения технико-экономических показателей используемого оборудования, 
но и за счет внедрения новой техники и технологий. 
Выросшие требования к качеству нефтепродуктов предопределяют и условия работы предприятий нефтепродуктообеспечения, требующие принятия неординарных и экономически целесообразных решений. Выросшие требования к 
эксплуатационному персоналу обусловливают необходимость повышения теоретического уровня специалистов, т. е. их знания современных технологий и 
приемов, позволяющих добиться максимальной эффективности при минимуме 
риска нанести ущерб обслуживающем персоналу и природе. 
 
 
7

1. Расчет основных физико-химических характеристик 
нефтепродуктов 
 
Расчеты в области хранения нефти и нефтепродуктов связаны, прежде всего, с изменением их физико-химических свойств, из которых наиболее важными является плотность, вязкость, испаряемость и теплофизические параметры. 
Плотность и вязкость нефти и нефтепродуктов существенно изменяются 
под действием температуры и давления. Однако эти изменения не всегда носят 
прямолинейный характер. Поэтому в некоторых случаях расчет носит итерационный характер (используется метод приближения). 
 
1.1. Плотность нефти и нефтепродуктов 
 
Плотность большинства товарных нефтей и нефтепродуктов изменяется в 
диапазоне 700–1200 кг/м3. Для расчетов плотность нефти и нефтепродуктов 
стандартизована и нормируется при 20 °С. 
 
1.1.1. Зависимость плотности нефтепродуктов от температуры 
 
Для большинства товарных нефтепродуктов нормируется плотность при 
20 °С. В реальных технологических процессах температура нефтепродуктов 
изменяется в широких пределах. Изменение плотности нефти и нефтепродуктов 
вследствие изменения температуры определяется по формуле Менделеева (1.1). 
 
 
>
@
)
20
(
1
)
(
20
t
t

˜

˜
 
[
U
U
, 
 (1.1) 
 
где 
t
U  – плотность нефтепродукта при температуре t (кг/м3);  
20
U
 – плотность нефтепродукта при температуре 20 °C , (кг/м3); 
(1/ °C)
[
– коэффициент объемного расширения. Значение коэффициента [ 
представлены в таблице 1.1. 
 
Т а б л и ц а  1.1 
Значения коэффициента объемного расширения 
Плотность 
3
, (
/
)
кг м
U
 
(1/ °C)
[
 
700–719 
0,001225 
720–739 
0,001183 
740–759 
0,001118 
760–779 
0,001054 
780–799 
0,000995 
800–819 
0,000937 
820–839 
0,000882 
840–859 
0,000831 
860–880 
0,000782 
 
8

Пример 1. Плотность бензина 
20
U  при температуре 20 °C равна 
745,0 
3
/ м
кг
. Определить плотность этого же бензина при температуре 10 °C. 
Расчет. Используя формулу (1.1) и таблицу 1.1, находим: 
>
@
3
,
753
01118
,
1
745
)
10
20
(
001118
,
0
1
745
10
 
˜
 

˜

˜
 
U
3
/ м
кг
. 
Если известна плотность 
1
U  нефтепродукта при температуре 
1
T , то плотность 
2
U  того же нефтепродукта при температуре 
2
T  рассчитывается по формуле (1.2): 
 
 
>
@
2
1
2
2
1
1
1
(20
)
(20
)
t
t
U
U
[
[
 
˜

˜


˜

, 
(1.2) 
 
в которой 
1
[  и 
2
[  – коэффициенты объемного расширения нефтепродукта при 
плотностях 
1
U  и 
2
U , соответственно. 
Пример 2. Плотность 
1
U  дизельного топлива при температуре 7 C
q
 равна 855,0 
3
/ м
кг
. Какая плотность 
2
U  этого же дизельного топлива будет при 
температуре 15 °C? 
Расчет. Полагая сначала, что плотность 
2
U  дизельного топлива при температуре 15 °C попадает в тот же диапазон плотностей, что и 
1
U , получаем: 
>
@
3
,
849
)
7
20
(
000831
,
0
)
15
20
(
000831
,
0
1
855
2
 

˜


˜

˜
 
U
3
/ м
кг
. 
Поскольку плотность 849,3 
3
/ м
кг
, действительно, попадает в диапазон 
плотностей, в котором коэффициент 
2
[  равен 0,000831, то это означает, что его 
значение выбрано правильно и 849,3 есть искомая плотность дизельного топлива при температуре 15 °C. В противном случае следовало бы расчет произвести 
заново с коэффициентом 
2
[ , соответствующим рассчитанному значению плотности 
2
U . 
Пример 3. Плотность 
1
U  автобензина при температуре 25 °С равна  
774,0 
3
/ м
кг
. Какая плотность 
2
U  этого же автобензина будет при температуре 6 °C? 
Расчет. Полагая сначала, что плотность 
2
U  автобензина при температуре 
6 °C попадает в тот же диапазон плотностей, что и 
1
U , получаем: 
>
@
0
,
789
)
25
20
(
001054
,
0
)
6
20
(
001054
,
0
1
774
1
2
 

˜


˜

˜
 
U
3
/ м
кг
, 
>
@
91
,
803
)
25
20
(
000995
,
0
)
6
20
(
000995
,
0
1
789
2
2
 

˜


˜

˜
 
U
 
3
/ м
кг
, 
>
@
22
,
818
)
25
20
(
000937
,
0
)
6
20
(
000937
,
0
1
91
,
803
3
2
 

˜


˜

˜
 
U
3
/ м
кг
. 
Поскольку плотность 818,22 
3
/ м
кг
, действительно, попадает в диапазон 
плотностей, в котором коэффициент 
2
[  равен 0,000937, то это означает, что его 
значение выбрано правильно и 818,22 есть искомая плотность дизельного топлива при температуре 6 °C. В противном случае следовало бы расчет произвести заново с коэффициентом 
2
[ , соответствующим рассчитанному значению 
плотности 
2
U . 
 
 
 
 
9

1.1.2. Зависимость плотности нефтепродуктов от давления 
 
Несмотря на то, что нефтепродукты являются практически не сжижаемыми жидкостями, изменение их плотности при изменении давления все же имеется. При увеличении давления плотность нефтепродукта возрастает, а при 
уменьшении давления – убывает. Изменения плотности малы по сравнению с ее 
номинальным значением. Соответствующие поправки необходимо учитывать 
при осуществлении приемо-сдаточных операций и при инвентаризациях в 
условиях транспорта нефтепродуктов по трубопроводам. 
Зависимость плотности U  нефтепродукта при постоянной температуре от 
давления p представляется формулой (1.3). 
 
 
>
@
0
0
( )
1
(
)
p
p
p
U
U
E
 
˜

˜

, 
(1.3) 
 
где E  (1/Па) – коэффициент сжимаемости нефтепродукта; 
0
U  – плотность нефтепродукта при атмосферном давлении. 
Используется также модуль упругости нефтепродукта 
)
(Па
K
, который равен 
E
1
. Тогда формула (1.3) приобретает вид: 
 
 
>
@
0
0
( )
1
(
) /
p
p
p
K
U
U
 
˜


. 
(1.4) 
 
Средние значения модуля упругости для нефтепродуктов такие:  
9
1,0 10 Па
K |
˜
 – для бензинов;  
9
1,4 10 Па
K |
˜
 – для керосинов;  
9
1,5 10 Па
K |
˜
 – для дизельных топлив и нефтей. 
Пример 1. Плотность 
1
U  дизельного топлива при давлении 0,1 МПа равна 
840,0 
3
/ м
кг
. Какая его плотность 
2
U  при давлении 3,5 МПа и той же самой 
температуре? 
Расчет. Использование формулы (1.4) дает: 
 
>
@
9
,
841
)
10
5
,
1
/(
10
4
,
3
1
840
9
6
2
 
˜
˜

˜
 
U
 кг/м3. 
 
Пример 2. Плотность 
1
U  автобензина при давлении 0,1 МПа равна  
735,0 
3
/ м
кг
. Какая плотность автобензина 
2
U  при давлении 5,0 МПа и той же 
самой температуре? 
Расчет. Формула (1.4) дает: 
 
6
9
3
2
735
1
4,9 10 / (1,0 10 )
738,6 кг/м .
U
ª
º
 
˜

˜
˜
 
¬
¼
 
 
Пример 3. Плотность 
1
U  автобензина при давлении 0,1 МПа равна  
735,0 
3
/ м
кг
. Какая плотность автобензина 
2
U  при давлении 6,6 МПа и той же 
самой температуре? 
Расчет. Формула (1.4) дает: 
 
6
9
3
2
735 1 (6,6
0,1) 10 / (1,0 10 )
739,78 кг/м .
U
ª
º
 
˜


˜
˜
 
¬
¼
 
 
10