Сутність послідовного перекачування нафт і нафтопродуктів полягає в тому, що різні за якістю рідкі вуглеводні окремими партіями певних обсягів перекачуються по одному магістральному трубопроводу. При цьому збільшується коефіцієнт використання магістральних трубопроводів, звільняються інші види транспорту і поліпшується, як наслідок, екологічна обстановка.
У нашій країні послідовна перекачування вперше була здійснена в 1927 р по трубопроводу «Грозний-Махачкала» послідовно з нафтою перекачувалася вода, необхідна для охолодження дизелів на насосних станціях. В ході цієї перекачування було встановлено, що при дотриманні деяких умов (невпинна робота, швидкість перекачування більше 1 м / с) розшарування рідин не спостерігається і отримане кількість суміші невелика. На початку 30-х рр. на нафтопродуктопроводів «Баку-Батумі» прямим контактуванням послідовно була здійснена перекачування гасу і газойля. Кількість суміші також значно менше. Цю перекачування організував в той час інженер А.А. Кащеєв.
У 1943 р технологія послідовного перекачування була узаконена. У 1944 р для розвантаження залізниці, після розгрому німців під Сталінградом, був споруджений керосінопровод «Астрахань-Саратов». Незважаючи на те, що перекачування нафтопродуктів почалася в промислових масштабах, все базувалося на досвіді та інтуїції, теорія ще була відсутня. Тільки в перші повоєнні роки професором В.С. Яблонським були вперше розроблені наукові основи складної технологічної операції по послідовної перекачування нафтопродуктів.
Розвиток магістральних нафтопродуктопроводів отримало подальше продовження практично лише з початку 50-х років, що було обумовлено наслідками війни, недостатністю технічних засобів і відсутністю проектних і будівельних організацій.
Розглянемо причини, що викликали широке впровадження цієї унікальної технології.
По-перше, нафти, що видобуваються навіть в межах одного родовища мають різні фізико-хімічні властивості. З одних виробляють високоякісні масла, з інших - високооктанові бензини. Тому змішувати такі нафти перед перекачуванням недоцільно, так як витяг з суміші найбільш цінних для кожної нафти фракцій значно ускладнюється. Будувати ж для кожної нафти окремий трубопровід економічно не вигідно. Переважно такі нафти перекачувати по одному трубопроводу послідовно.
По-друге, нафтопереробні заводи виробляють велику кількість різних сортів і марок нафтопродуктів, але обсяги кожного з них недостатні для будівництва окремих трубопроводів. Та й економічно це було б також не вигідно. Тому будують один трубопровід великого діаметра і по ньому послідовно перекачують такі нафтопродукти.
По-третє, в умовах нафтобаз послідовна перекачування нафтопродуктів неминуча, тому що неможливо побудувати кілька десятків трубопроводів під кожен нафтопродукт.
Це основні причини, що викликали застосування послідовного перекачування нафт і нафтопродуктів по одному трубопроводу.
Подальший розвиток теоретичних і експериментальних досліджень по послідовної перекачування як у нас в країні, так і за кордоном сприяло широкому впровадженню цієї унікальної технології в практику експлуатації магістральних нафтопродуктопроводів.
13.1 Структура сучасного нафтопродуктопроводу
В даний час по нафтопродуктопроводами Росії здійснюється доставка споживачам близько 30% вироблених бензинів і дизельних палив.
Сучасні нафтопродуктопроводи представляють складну розгалужену систему, яка в загальному випадку складається з основної магістралі, які підводять і розподільних трубопроводів, складних і простих відводів, головний і проміжних перекачувальних станцій, наливних і кінцевих пунктів.
Схема розгалуженого нафтопродуктопроводу приведена на малюнку 13.1.
Малюнок 13.1 - Схема розгалуженого нафтопродуктопроводу
1 - головний перекачивающая станція з резервуарним парком; 2 - нафтобаза; 3 - проміжна перекачивающая станція; 4 - залізничний наливний пункт; 5 - автоналівной пункт; 6 - кінцевий пункт (нафтобаза); 7 - відведення двотрубний; 8 - відведення однотрубний; 9 - розподільний нафтопродуктопровід; 10 - складний відведення; 11 - основний магістральний нафтопродуктопровід; 12 - підвідні трубопроводи
Розглянемо елементи розгалуженого нафтопродуктопроводу. Головний перекачивающая станція 1 представляє комплекс споруд, обладнання та пристроїв в початковій точці розгалуженого нафтопродуктопроводу, що забезпечують прийом, зберігання, облік і закачування нафтопродуктів в магістраль.
Проміжна перекачивающая станція 3 комплекс споруд, обладнання та пристроїв, розташований в проміжній крапці розгалуженого нафтопродуктопроводу і забезпечує подальшу перекачку нафтопродуктів.
Кінцевий пункт 6 (пункт здачі) може бути представлений перевалочною, розподільної або перевалочно-розподільчої нафтобазою.
Магістральний нафтопродуктопровід 11 являє собою частину розгалуженого трубопроводу і має головну станцію з резервуарним парком, куди надходять нафтопродукти з нафтопереробного заводу по подводящим трубопроводах. Магістральний нафтопродуктопровід може мати постійний або змінний діаметр, до нього підключені відводи і розподільні нафтопродуктопроводи (на малюнку він один 9).
На малюнку 13.1 магістральним трубопроводом вважається та частина розгалуження, по якій річний обсяг перекачування буде найбільшим (це, наприклад, кінцевий пункт 6).
Розподільний трубопровід 9 - трубопровід, призначений для постачання нафтопродуктів від магістралі до підприємств розподілу або до районів споживання нафтопродуктів. Розподільчий нафтопродуктопровід закінчується резервуарним парком нафтобази або наливної пункту. На початку розподільного трубопроводу передбачається перекачивающая станція з резервуарним парком. Тут виробляється перевалка нафтопродуктів з одного виду транспорту на інший (в даному випадку - залізничний). На розподільних трубопроводах великої довжини може бути кілька насосних станцій.
Складний відведення - трубопровід, що підключається до розподільного трубопроводу (можливе підключення і до магістралі) і характеризується наявністю транзитних потоків. На складних відводах насосні станції не встановлюються і на їх початку резервуарна ємність не передбачено.
Відведення - ділянку нафтопродуктопроводу, службовець для подачі нафтопродуктів від складного відведення, розподільного трубопроводу або магістральної частини нафтопродуктопроводу безпосередньо споживачам. Для відводу характерна періодичність і сезонність роботи, невелика протяжність, постійні діаметр і витрата по довжині.
Відводи можуть бути однотрубні і многотрубний.
Підвідний нафтопродуктопровід - трубопровід для подачі нафтопродуктів з місць їх отримання в резервуарний парк головний перекачивающей станції.
З 1980 р в країні почалося інтенсивне будівництво розгалуженої мережі розподільних нафтопродуктопроводів. Практично з цього часу став зменшуватися їх середній діаметр, зростав рівень автоматизації нововведених і вже експлуатованих об'єктів, підвищувалася вартість обладнання та будівельно-монтажних робіт, частково змінилися вантажопотоки, що призвело до зниження завантаження окремих ділянок нафтопродуктопровідних систем. Все це призвело до збільшення собівартості перекачування нафтопродуктів. З іншого боку, збільшення ступеня розгалуженості нафтопродуктопроводів значно ускладнило технологію послідовного перекачування і вплинуло на ритмічність поставок нафтопродуктів споживачам.
Ці та ряд інших факторів підвели нас до висновку, що послідовна перекачування нафтопродуктів по одній і тій же трубі економічно і технологічно вже не настільки очевидна, як це було раніше. У зв'язку з цим була розроблена концепція будівництва розподільчих многотрубний нафтопродуктопроводів, і саме життя підтвердило правильність цього напрямку.
13.2 Особливості технології послідовної перекачки
За подводящим трубопроводах нафтопродукти надходять з нафтопереробних заводів в резервуари головний перекачивающей станції, а далі, у вигляді окремих наступних одна за одною партій, вони перекачуються магістральним трубопроводом. В результаті перекачування утворюється певна кількість суміші і часто змінюються режими роботи ділянок продуктопроводу. Значно ускладнюється експлуатація нафтопродуктопроводу через нерівномірність роботи постачальників і споживачів нафтопродуктів.
Перекачування нафтопродуктів по трубопроводу здійснюється циклами. Періодично повторюється черговість проходження партій нафтопродуктів в трубопроводі і називається циклом послідовного перекачування.
Протягом року може бути кілька десятків циклів перекачування.
Особлива увага приділяється формуванню партій нафтопродуктів в циклі. Нафтопродукти, що знаходяться в контактах, при формуванні циклу повинні мати близькі властивості.
При послідовної перекачування різних марок бензинів контактують пари підбираються з найменшою різницею октановим чисел.
При послідовної перекачування різних марок дизельних палив контактують пари підбираються з мінімальною різницею температур їх спалаху, а при однаковій різниці температур спалахів - з мінімальною різницею вмісту сірки.
Для нафтопродуктів, що входять в цикл однією партією, мінімально необхідний його обсяг в циклі дорівнює обсягу партії. Для нафтопродуктів, що входять в цикл декількома партіями, мінімальний обсяг в циклі повинен визначатися сумою однойменних партій, що входять в цикл.
Найменшій можливій циклічністю характеризуються, як правило, нафтопродукти з малим річним обсягом перекачування.
Якщо нафтопродукти з малої циклічністю включати не в кожен цикл, то це дозволить значно скоротити розмір резервуарній місткості для інших нафтопродуктів, що підлягають послідовної перекачування.
До особливостей відносять освіту суміші в лінійної частини трубопроводу в зоні контакту двох нафтопродуктів і на головний перекачивающей станції (технологічна суміш).