Prevenirea incendiilor la depozitele de produse petroliere

Prevenirea incendiilor la depozitele de produse petroliere

1. Depozitarea produselor lichide inflamabile

Pericolul de incendiu.

Posibilitatea formarii amestecurilor explozive in rezervoarele de produse petroliere este determinata de existenta in interiorul rezervorului a unui spatiu de vapori de produs si aer la suprafata lichidului. Concentratia vaporilor in spatiu de deasupra lichidului este in functie de temperatura initiala de fierbere a produsului si de conditiile climatice. La cresterea temperaturii in rezervor se produce o crestere a presiunii in spatiul de vapori, ca urmare a vaporizarii unei cantitati suplimentare de produs. In conditii egale de temperatura, presiunea in spatiul de vapori si deci concentratia vaporilor este mai mare in cazul depozitarii unor produse cu punct de fierbere scazut. Din aceasta cauza produse petroliere volatile, cum sunt: pentan, hexan, heptan, izo-octan se depoziteaza in rezervoare la o oarecare suprapresiune (peste 200 mm H2O), in timp ce produsele greu volatile, ca petrolul lampant, motorina si uleiurile pot fi depozitate in rezervoare avand comunicatie libera cu atmosfera. Variatiile de temperatura ale aerului inconjurator in cursul unei zile produc variatii ale temperaturii si presiunii amestecului de vapori si aer din spatiul gazos al rezervorului. Ziua, datorita incalzirii rezervorului si a produsului, cantitatea de vapori si deci presiunea in spatiul gazos creste si o parte din vapori si aer se evacueaza in atmosfera. In timpul noptii se observa fenomenul invers, temperatura aerului exterior si a produsului scade, o parte din vapori se condenseaza, presiunea in rezervor descreste, iar aerul din exterior intra in rezervor. Acest proces de schimb material intre spatiul gazos din interiorul rezervorului si atmosfera, datorita variatiilor de temperatura din timpul unei zile se numeste „respiratia mica'' a rezervorului. In timpul incarcarii unui rezervor, aerul din interior saturat cu vapori de produs petrolier este evacuat in atmosfera. La golirea rezervorului patrunde aer din exterior. si in acest caz are loc o respiratie, care, fiind de volum mai mare decat prima, poarta numele de „respiratia mare' a rezervorului. In timpul „respiratiei' rezervoarelor se pot forma amestecuri inflamabile in interiorul rezervoarelor si in exteriorul lor, ca urmare a evacuarii vaporilor de produs in aer. Desi presiunea din rezervor ar trebui sa fie egala cu presiunea de vapori a produsului la temperatura respectiva, s-a constatat ca vaporii de hidrocarburi din rezervoare nu sunt saturati decat la suprafata lichidului si ca, in practica, presiunea in rezervor nu este decat aproximativ jumatate din presiunea de vapori a produsului. Acest fenomen se explica prin faptul ca vaporii saturati de la suprafata lichidului, datorita densitatii mari, difuzeaza foarte incet in masa de vapori impiedicand evaporarea. Incalzirea datorita razelor solare, in special langa mantaua rezervorului, creeaza curenti de convectie, care antreneaza vaporii saturati de la suprafata lichidului favorizand evaporarea. Astfel, se explica de ce unui rezervor de benzina ii sunt necesare 48 h si chiar mai mult pentru a se satura spatiul de vapori pe vreme intunecata, in timp ce saturarea este atinsa in cateva ore pe vreme insorita.

Incetinirea vitezei de evaporare in rezervoare 343n1318d mareste pericolul de aprindere intrucat favorizeaza formarea amestecurilor inflamabile de vapori si aer. Intr-un rezervor cu benzina, daca spatiul de deasupra lichidului este saturat cu vapori, aprinderea de la o scanteie de origine electrostatica este neprobabila vara. Intrucat aceasta scanteie s-ar produce intr-o zona in care concentratia vaporilor de benzina este mai mare decat limita superioara de inflamabilitate a amestecului vapori-aer. Pericolul nu apare decat iarna, la temperaturi sub -15°C, cand concentratia vaporilor de benzina se afla in limitele de explozie. Ori, datorita faptului ca spatiul de vapori intr-un rezervor de benzina nu este saturat in partea superioara, aprinderea se poate produce chiar si vara, amestecul situandu-se in limitele de inflamabilitate.

Un pericol important la depozitarea produselor petroliere il constituie debordarea lichidului prin fierbere. In cazul in care produsul este format din componenti cu diferenta mare intre punctele de fierbere, ca de exemplu in cazul motorinei, in timpul incendiului fractiunile usoare se evapora, in timp ce fractiunile grele incalzite coboara la fundul rezervorului. Rezulta asa numita „unda de caldura' care poate atinge temperaturi de l50-260°C. Viteza ei este diferita dupa natura produsului. Daca exista un strat de apa la fundul rezervorului, unda de caldura provoaca vaporizarea lui. Vaporii formati ocupand un volum mare (1 l apa formeaza 1700 l vapori) are loc de cele mai multe ori debordarea produsului prin fierbere, ceea ce conduce la intensificarea focului si raspandirea lui. In timpul unui incendiu pot avea loc mai multe debordari succesive.

Debordarea este semnalata prin cresterea lungimii flacarilor care devin in acelasi timp mai luminoase. Inaintarea undei de caldura putand fi urmarita, se poate determina viteza ei si deci se poate prevedea momentul in care va avea loc debordarea produsului, putandu-se lua astfel masurile de securitate cum ar fi: evacuarea apei, coborarea nivelului produsului in rezervor, executarea de diguri, evacuarea muncitorilor etc. Atunci cand pentru stingerea unor produse care provoaca unda de caldura se proiecteaza apa sau spuma, se poate forma in straturile superioare o emulsie insotita de producerea de vapori, ceea ce provoaca o debordare prin emulsie. O asemenea debordare poate fi provocata de ploaie. Ea este semnalata de zgomote specifice. Masurile de prevenire constati in racirea rezervorului si scoaterea unei parti din produsul depozitat.

Un pericol insemnat in parcurile de rezervoare din rafinarii il constituie rezervorul in care se colecteaza scurgerile de diferite produse din instalatii si de la spalarea rezervoarelor denumit „rezervor de slop'. Acesta poate sa contina in afara de apa, reziduuri petroliere, parafina si cantitati de hidrocarburi usoare care maresc pericolul de incendiu Astfel la o rafinarie din Rotterdam (Olanda) un incendiu de mari proportii a izbucnit la un rezervor de slop de 1500 m3. Serpentina de incalzire a rezervorului a incalzit stratul de apa de la fundul rezervorului. Dupa ce presiunea de vapori a apei a putut invinge stratul hidrostatic de hidrocarburi, s-a produs o debordare a produsului care s-a aprins de la o sursa oarecare.

Surse de aprindere.

Cauzele principale de aprindere a amestecurilor de vapori-aer din rezervoare sunt: * sarcini electrostatice; *descarcari atmosferice; * producerea accidentala de scantei electrice; *formarea sulfurii de fier. Se vor examina pe rand aceste cauze, aratandu-se masurile de inlaturare a lor.

Sarcini electrostatice

Acestea sunt inevitabile la miscarea lichidelor cu conductivitate scazuta, cum sunt produsele petroliere. Sarcinile si diferentele de potential produse sunt insa inofensive, cat timp lichidele se afla in recipiente metalice legate la pamant si lipsite de gaze. Zonele de lichid incarcate electrostatic se descarca prin lichid sau prin suprafata acestuia, cu atat mai repede, cu cat conductivitatea lor este mai mare si cu cat distanta fata de partile metalice legate la pamant este mai mica. In cursul operatiilor de pompare si transvazare a lichidelor, sarcinile electrostatice pozitive tind sa se acumuleze in conducte, iar sarcinile negative transportate de lichidul in miscare; tind sa se acumuleze in rezervor. Cu cat vitezele de curgere sunt mai mari, cu atat cresc posibilitatile de acumulare a sarcinilor. In general, la curgerea lichidelor inflamabile, vitezele ce depasesc 1 m/s trebuie considerate periculoase. La umplerea unui rezervor cu lichide incarcate electrostatic, purtatorii de sarcini electrice se aduna la suprafata lichidului. Daca rezervorul este legat la pamant, potentialul scade de la mijlocul rezervorului catre peretele acestuia. In cazul existentei, in rezervoare a unor obiecte straine care plutesc pe suprafata lichidului (indicatoare pentru masurarea nivelului, aparate pentru luat probe etc.) acestea joaca rolul de condensatoare, care acumuleaza pe suprafata lor sarcinile electrostatice. La contactul cu un conductor (peretii rezervorului, conducta, cablu metalic) se produce o descarcare electrica cu formare de scantei. De aceea, este o greseala de a se introduce in rezervor rigle de masurat nivelul, tevi suplimentare sau recipienti de metal pentru luat probe in timpul sau imediat dupa o operatie de umplere.

Pentru micsorarea pericolului de aprindere, fenomenul de incarcare electrostatica trebuie redus la minimum chiar la locul de formare al acestuia. Astfel se va evita scurgerea turbulenta a lichidelor in sectiunile inguste ale conductei. Turbulenta creste odata cu viteza de curgere si depinde mult de geometria curgerii. O importanta deosebita trebuie acordata orificiilor de iesire. La sistemele la care lichidul iese turbionar din orificiu, stropeste sau formeaza ceata, are loc o separare intensa a sarcinilor electrostatice in interiorul lichidului, ceea ce poate constitui un pericol. Chiar si in cazul lichidelor cu punct de inflamabilitate peste 55°C, cum este cazul carburantilor Diesel, aparitia sarcinilor electrostatice datorita stropirii si dispersarii acestor lichide poate duce la aprinderi.

Descarcari atmosferice

Acestea constituie o alta cauza de incendii la depozitarea produselor petroliere. Rezervoarele sunt in mod special predispuse de a fi lovite de trasnet datorita formei lor rotunjite, suprafetei exterioare mari si faptului ca ies in relief fata de solul inconjurator. La contactul direct al trasnetului, curentul de descarcare, ajungand pana la 80000 A, produce incalzirea partilor metalice ale rezervorului pana la topire, ceea ce provoaca aprinderea amestecului de vapori-aer din interior. Protectia rezervoarelor impotriva descarcarilor atmosferice se realizeaza cu instalatii de paratrasnet. Trebuie avut in vedere ca deasupra rezervoarelor de capacitate mare 5000-10000 m3, in timpul umplerii lor, se pot forma amestecuri explozive de vapori-aer pana la o inaltime de 3-5 m. De aceea, dispozitivul de protectie trebuie astfel executat, incat canalul trasnetului sa vina in contact cu instalatia de paratrasnet in afara sferei concentratiilor explozive. Producerea de scantei electrice constituie o sursa de aprindere a numeroase incendii. Aceste surse pot fi clasificate in doua grupe. Prima grupa se refera la incendii provocate de supraincarcarea conductorilor, prin formarea de scantei la instalatii prost montate sau datorita unor neglijente. In a doua grupa mai importanta figureaza incendii provocate de scurtcircuite sau legaturi la pamant cu defecte de izolatie. Formarea sulfurii de fier constituie de asemenea o sursa de inflamare si un numar apreciabil de explozii la rezervoare a putut fi atribuit cu certitudine acestei cauze. Sulfura de fier (SFe) rezulta in urma actiunii hidrogenului sulfurat asupra fierului. Ea se prezinta sub forma unui praf de culoare neagra sau bruna. Expusa la aer, sulfura de fier se oxideaza spontan. Aceasta oxidare degaja suficienta caldura pentru a inflama sulfura de fier, care este adusa in stare de incandescenta. Datorita acestei proprietati de a se aprinde in aer sulfura de fier a fost denumita sulfura piroforica. Procesul formarii sulfurii de fier este urmatorul: titeiul si materiile brute contin in diferite procente hidrogen sulfurat, care ataca tabla rezervoarelor si da sulfura de fier. Formarea sulfurii de fier in rezervoarele de produse finite este legata de prezenta apei. Exista in apa o bacterie anaeroba, care are proprietatea de a reduce sulfatii (prezenti in apa sau in noroiul de la fundul rezervorului) dand nastere la hidrogen sulfurat. Actiunea acestei bacterii este cu atat mai importanta, cu cat temperatura este mai ridicata. Multa vreme s-a crezut ca bacteriile reducatoare de sulfati nu se gasesc decat in apa de mare. In prezent se stie ca ele exista si in apa dulce. Sulfura de fier se formeaza atat pe tablele udate de lichid cat si pe cele neudate. Depozite importante de sulfura de fier se gasesc intotdeauna pe partile care nu sunt atinse niciodata de hidrocarburi, adica tabla capacului, partea superioara a mantalei rezervorului si pe piesele scheletului ce sustine capacul. Pentru indepartarea formarii sulfurii de fier se va elimina pe cat posibil apa din produs. Cum aceasta nu este posibil intotdeauna, se va controla ca apa care se evacueaza de la fundul rezervorului sa nu contina sulfuri si hidrogen sulfurat. Noroaiele acumulate la fundul rezervoarelor, care contin apa, sulfuri si bacterii reducatoare trebuie evacuate periodic (de exemplu, la fiecare 2-3 ani). In exploatarea curenta, pericolul inflamarii vaporilor de hidrocarburi in rezervoare este redus. Dimpotriva, pericolul este considerabil in timpul deschiderii rezervoarelor si aerarii lor. De aceea se va evita aerarea prin ventilatie naturala sau artificiala fara a se umezi suprafata interioara a rezervorului.

Masuri de securitate la depozitarea produselor petroliere

Pentru a evita scaparile de produse petroliere si raspandirea lor, care constituie principalul pericol de incendii si explozii, la depozitare se vor lua o serie de masuri :

Cuve de retentie.

Rezervoarele izolate sau grupurile de rezervoare se prevad cu cuve de retentie pentru a impiedica revarsarea produsului in cazuri de avarie sau incendiu. Inaltimea digului sau zidului de protectie, precum si spatiul din interiorul indiguirii se calculeaza astfel incat sa incapa in el intreaga capacitate de lichid din rezervoarele grupei respective sau a rezervorului izolat. Oglinda lichidului scurs trebuie sa fie cu 0,20 m sub inaltimea digului. In ultima vreme s-au realizat rezervoare avand spatiul colector sub forma unui spatiu inelar format din peretele rezervorului si o manta exterioara tot din otel. Folosirea acestui sistem prezinta pe langa un cost mai scazut urmatoarele avantaje:

se poate realiza scurtarea timpului de constructie, deoarece mantaua exterioara se poate realiza simultan cu constructia rezervorului;

necesita mai putin teren care trebuie amenajat special;

spatiul inelar mai mic atrage dupa sine cantitati mai mici de spuma in caz de incendiu;

in cazul supraincarcarii rezervorului, mantaua poate fi folosita pentru primirea produsului deversat;

spatiul inelar acoperit, datorita pernei de aer realizeaza o izolatie termica eficienta, care la produsele usor volatile, in cazul rezervoarelor cu capac fix, duce la scaderea pierderilor prin evaporare.

Aceasta constructie prezinta insa dezavantajul ca pentru evitarea unor concentratii periculoase de vapori-aer este necesara prevederea unor dispozitive de aerisire a spatiului inelar.

Stabilizarea titeiului si produselor.

Este recomandabil ca, inainte de depozitare, titeiul si benzinele usoare sa fie stabilizate pentru indepartarea gazelor si a produselor foarte volatile (metan, etan, propas si partial butan). Reducerea spatiului gazos este una din masurile principale impotriva scaparilor de produse datorita celor doua tipuri de „respiratii. Aceasta se realizeaza prin urmatoarele metode :

a) Depozitarea indelungata a produselor petroliere numai in rezervoare umplute in intregime.

b) Pastrarea produselor petroliere pe o perna de apa de inaltime variabila. La evacuarea produsului, se introduce apa in rezervor, iar la incarcare se evacueaza apa, astfel incat nivelul superior al produsului petrolier in rezervor ramane constant. Acest procedeu nu a capatat o larga folosire din cauza unor neajunsuri si anume: consum mare de energie, pericol de introducere a apei in produs, pericol de inghetare a apei in timpul iernii etc.

c) Izolarea spatiului gazos al rezervorului de oglinda lichidului, prin acoperirea suprafetei acestuia cu un strat de spuma, care sa nu permita evaporarea produsului petrolier si saturarea spatiului gazos cu vapori. Greutatea consta in producerea unei spume cat mai stabile.

d) Folosirea unor rezervoare de constructie speciala dintre care amintim:

Rezervoare „picatura de apa'. Forma acestor rezervoare reprezinta o picatura de lichid ce sta pe o suprafata plana sub actiunea fortelor de tensiune superficiala (fig.1). Ele se folosesc in special pentru produse volatile, in cazul depozitari indelungate, find calculate la presiuni pana la 2 at si vid de 600 mm H2O. Acest tip de rezervor asigura micsorarea pierderilor „respiratiei mici'.

Referat: Masinile de frezat prin copiere - prelucrarea suprafetelor profilate pe masini de frezat prin copiere Referat: Comportarea in timp a imbinarilor sudate la profile de aluminiu

Fig. 1. Rezervor „picatura' de apa' :

1- mantaua rezervorului;

2- fund;

3–nervuri de sustinere;

4 - placa inelara;

5- pat de nisip;

6 - ferme.

b) Rezervoare cu capac plutitor. Pentru a reduce pierderile de produse volatile in timpul „respiratiei mari si mici' se folosesc rezervoare al caror capac pluteste pe suprafata lichidului depozitat, coborandu-se si ridicandu-se odata cu acesta.

In figura 2 este reprezentat un rezervor cu capac plutitor. Spatiul inelar dintre marginea capacului si peretele rezervorului se etanseaza cu ajutorul unei constructii speciale. Drept material de etansare se foloseste tesatura de azbest cu plasa de sarma pentru rezistenta si imbibata cu tiocol pentru a rezista la actiunea vaporilor de produse petroliere.

Rezervoarele cu capac plutitor nu au spatiu gazos deasupra lichidului, cu exceptia unui spatiu mic din zona inchizatorului, care fiind insa constant la orice pozitie a capacului nu reprezinta o sursa de pierderi prin „respiratie'. Desi mai costisitoare decat rezervoarele obisnuite, diferenta de cost se amortizeaza datorita reducerii pierderilor de produse volatile. Aceste rezervoare sunt foarte utile atunci cand se fac operatii dese de incarcare si descarcare (rezervoare curente), deoarece se reduc pierderile datorita „respiratiei mari'.

Rezervoarele cu capac plutitor au neajunsul ca deasupra capacului in spatiul cilindric, se pot acumula vapori de produse petroliere, in cazul unei etansari necorespunzatoare, ceea ce prezinta pericol de incendiu. Un alt neajuns este ca in regiunile cu ninsori abundente, pentru a evita acumularea zapezii trebuie constituit un acoperis exterior, ceea ce scumpeste constructia.

Acest tip de rezervor a capatat o larga raspandire in ultimii ani. El nu se recomanda pentru depozitarea produselor foarte volatile izooctan, benzine de aviatie) din cauza imposibilitatii de a se asigura o inchidere absolut etansa a spatiului inelar.

c) Rezervoare cu capac „respirator'. Capacul acestor rezervoare consta dintr-o membrana de otel elastic cu grosime de 2-3 mm. Cand rezervorul este gol, partea de mijloc a capacului, sub propria greutate, coboara si se sprijina pe suporti (fig. 3). La umplerea rezervorului sau la cresterea presiunii, capacul se ridica si volumul rezervorului creste. Variatiile de volum reprezinta 3-5%, ceea ce este pe deplin, suficient pentru lichidarea totala a „respiratiei mici' a rezervorului.

fig.3.Schema rezervorului cu capac „respirator”

d) Rezervoarele gazometrice cu capacul construit sub forma unui clopot (fig.4). La cresterea presiunii in rezervor clopotul se ridica. Etansarea spatiului inelar dintre peretii clopotului si ai rezervorului se realizeaza ou ajutorul unei inchideri hidraulice. Lichidul de etansare a inchiderii hidraulice este un produs petrolier cu punct de congelare scazut. Pentru a nu permite patrunderea diferitelor obiecte si a precipitatiilor atmosferice, el este aparat de o manta exterioara. Pozitia corecta a clopotului se realizeaza cu ajutorul unor dispozitive de ghidare.

Acest tip de rezervor asigura lichidarea totala a „respiratiei mici'. El se comporta foarte bine in exploatare si se foloseste in special pentru depozitarea indelungata a produselor petroliere. Micsorarea amplitudinii variatiilor de temperatura, care se realizeaza prin urmatoarele metode :

1) Vopsirea suprafetei exterioare a rezervorului in culori deschise, ce reflecta razele solare. Eficacitatea acestui imijloc de protectie a rezervorului impotriva incalzirii datorita radiatiilor solare rezulta din datele de mai jos, care reprezinta pierderile anuale de produse    volatile, in %, in functie de culoarea vopselei :

vopsea de aluminiu : 0,83

cenusie                   : 0,99

Fig. 4. Rezervor gazometru.

a-vedere generala; b-detaliu de inchidere; 1-mantaua rezervorului; 2-inchidere hidraulica; 3-peretele capacului ; 4-capac; 5-balustrada; 6-stalpi de sustinere a capacului; 7-scara de acces; 8- aparatoare; 9-cornier de intarire.

Izolarea termica a capacului rezervorului cu materiale izolatoare; sarcina suplimentara pe capac datorita izolarii nu trebuie sa depaseasca 20-23 kgf/m2.

Ecranarea rezervoarelor prin plantarea in apropierea lor a unor pomi cu frunza deasa sau prin amenajarea unor constructii speciale pentru reflectarea razelor solare. Stropirea capacului rezervorului cu apa pulverizata. In cazul rezervoarelor cu capac plat, prevazute cu o bordura, se realizeaza un strat de apa uniform pe toata suprafata capacului, care reduce pierderile de produs prin evaporare.

Depozitarea produselor sub presiune

Prin acest sistem se reduc aproape complet pierderile datorita respiratiei mici si partial cele provenite din „respiratia mare'. Presiunea optima se alege in functie de proprietatile fizice ale produsului si de conditiile mediu lui, in rezervoarele sferice si sferoide presiunea poate atinge valori de 200-300 mm H2O.

Captarea vaporilor

Pentru captarea vaporilor de produse petroliere din rezervoare cu capac fix se folosesc rezervoare cu capac „respirator', rezervoare gazometru, baloane sau absorbere. In acest scop se leaga conductele de aerisire de la mai multe rezervoare pentru produse de acelasi fel intr-o retea colectoare. Legarea spatiului gazos al rezervoarelor asigura un schimb reciproc de gaze si o izolare perfecta fata de mediul exterior. Vaporii de produs petrolier trec din rezervorul care este in incarcare in rezervorul ce se descarca, ceea ce permite sa se reduca considerabil pierderile. Pentru cazurile in care nu exista o sincronizare a operatiilor de incarcare si descarcare, ceea ce duce la aparitia unui excedent de vapori sau a unui minus, in reteaua, de gaz se cupleaza un rezervor gazometru. Acest sistem foarte eficient este una din masurile principale pentru reducerea pierderilor de produse volatile datorita ambelor tipuri de „respiratii'.

Uneori pentru captarea vaporilor se folosesc rezervoare cu pereti elastici, sub forma unor baloane in care se aduna vaporii de la mai multe rezervoare. Aceste rezervoare-balon au diametru mare cu fund si capac rigid din tabla de 2 mm. Corpul se confectioneaza din tesatura de bumbac impregnata cu o substanta rezistenta fata de produsele petroliere. La umplerea lor ou vapori de produs petrolier, capacul se ridica de la 2,00 pana la 4,50 m. Supape de siguranta mentin in interiorul balonului presiunea de 20-300 mm H2O.

Deseori pentru captarea vaporilor de la rezervoare se folosesc absorbere, al caror principiu de functionare consta in absorbtia vaporilor in absorbanti speciali. Drept absorbanti se pot folosi petrol lampant, uleiuri etc. In absorbere nu se retine intreaga cantitate de vapori (acesta ar necesita absorbere de dimensiuni mari), dar se micsoreaza scaparile de produse volatile datorita „respiratiei mici' cu circa 40%. Pentru scurgerea vaporilor produselor petroliere se folosesc si instalatii de adsorbtie cu carbune activ.

Exploatarea rationala

Pentru a micsora scaparile de vapori si a reduce pericolul de incendiu se pot lua si o serie de masuri organizatorice si anume :

Verificarea zilnica a etanseitatii rezervoarelor

Reducerea la minimum a numarului de operatii de incarcare si descarcare, ceea ce micsoareaza pierderile datorita „respiratiei mari'. Incarcarea produsului in rezervoare sa se faca pe cat posibil noaptea, la o temperatura cat mai scazuta, iar descarcarea ziua.

Echiparea rezervoarelor cu echipamentul necesar unei exploatari lipsite de pericol si anume :

1) Clapeta de retinere pentru a impiedica deversarea produsului din rezervor in cazul deteriorarii conductelor. Mecanismul de actionare a clapetei se monteaza la partea inferioara a rezervorului.

2)Supapa de respiratie, in cazul rezervoarelor cu capac fix, care asigura automat comunicatia spatiului gazos al rezervorului cu atmosfera la variatiile de presiune datorita temperaturii sau la operatiile de incarcare si golire a rezervorului. Supapa consta dintr-o cutie cu doua clapete : una din clapele se deschide la cresterea presiunii in spatiul gazos si asigura evacuarea gazelor in atmosfera, iar cealalta se deschide in cazul formarii unei depresiuni si permite intrarea aerului in rezervor. Cele doua clapete se deschid la o suprapresiune de 100-200 mm H2O, respectiv la o depresiune de 50-100 mm H2O.

Supapele de respiratie se monteaza pe aceeasi conducta cu opritoarele de flacari.

3)Supapa de siguranta hidraulica (fig.5) limiteaza marirea suprapresiunii sau a depresiunii din spatiul gazos al rezervorului, in cazul nefunctionarii supapei de respiratie.

Drept lichid de etansare se foloseste o fractie greu volatila, de obicei ulei mineral cu greutatea specifica 0,86-0,88 si temperatura de congelare -20°C. La cresterea presiunii in rezervor, uleiul din spatiul inelar A este impins in spatiul B. Cand uleiul coboara sub marginea crestata a despartituri, amestecul vapori-aer din rezervor trece sub forma de bule prin stratul de ulei, iesind in atmosfera. In cazul presiunii scazute, fenomenul se petrece invers.

Fig.5.Supapa de siguranta hidraulica: 1-slut central; 2- flansa;

3-corp;4-spatiu inelar; 5-capacul supapei ; 6-plasa de sarma; 7-perete despartitor; 8-tija pentru nivel;9—bulon; 10-dop de scurgere.

4) Opritorul de flacari serveste la protectia spatiului gazos al rezervorului de patrunderea flacarii prin supapele de respiratie. Opritorul de flacari consta dintr-un corp turnat, avand in interior un pachet de placi metalice, alternand unele ondulate cu altele netede fig.6. Placile se confectioneaza dintr-un metal anticoroziv (otel inoxidabil etc).

Distanta dintre placi este de regula de 1 mm. Exista si alte tipuri de opritoare de flacari cu plase de sarma cu ochiuri mici denumite site Davy sau cu umplutura de pietris. Cele cu plasa de sarma prezinta dezavantajul unei rezistente mecanice insuficiente, iar cele cu pietris au neajunsul infundarii lor usoare, posibilitatilor grele de curatire si uzurii premature a armaturilor.

Principiul de functionare al opritoarelor de flacara consta in faptul ca flacara trecand prin sistemul de canale de sectiune mica este dispersata ; suprafata de contact a flacarii marindu-se creste schimbul de caldura cu peretii canalelor si flacara se stinge.

Fig.6. Opritor de flacara :

1-corp turnat; 2-flansa; 3- fascicule din placi metalice ondulate; 4- capace.

In cursul exploatarii, opritoarele de flacari se vor controla cel putin odata pe luna, verificandu-se starea de curatenie a pachetelor cu placi metalice si asezarea corecta a placilor. Pachetele imbacsite cu praf se curata, iar placile defecte se inlocuiesc.

Depozitarea gazelor lichefiate

In functie de natura gazului, depozitarea gazelor lichefiate se face sub presiune la temperatura ambianta sau la presiunea atmosferica si la temperaturi scazute.

Anumite gaze cum sunt: etanul, etilena, gazul natural, metanul nu pot fi depozitate in stare lichefiata la temperatura ambianta, intrucat temperatura critica a acestor gaze este inferioara temperaturii ambiante. Ele nu se pot depozita decat la temperaturi scazute si la presiuni oare pot varia de la presiunea atmosfericapana la presiunea corespunzatoare temperaturii admisibile (sub temperatura critica). Asemenea rezervoare se numesc rezervoare criogenice. Astfel, etilena poate fi depozitata la presiunea atmosferica si temperatura de -104°C (corespunzatoare temperaturii de fierbere la presiunea atmosferica) sau la presiunea, de exemplu, de 9 at si temperatura de -53°C corespunzatoare acestei presiuni.

Gaze lichefiate ca: propanul, propilena, butanul, butilena, butadiena sau amestecurile de aceste hidrocarburi se depoziteaza de regula in rezervoare de presiune. Presiunea variaza in functie de natura gazului de la 6 at pana la 20 at. si aceste gaze lichefiate pot fi depozitate in rezervoare criogenice la presiune atmosferica, in acest caz, scaparile de gaze sunt considerabil reduse, ceea ce micsoreaza pericolul de incendiu si explozie.

Intr-o situatie deosebita se gasesc unele produse ca: gazolina, izoprenul, izopentanul si in general fractia C5, care sunt la limita dintre lichide foarte volatile si gaze lichefiate. Din cauza volatilitatii lor ridicate, la depozitarea in rezervoare atmosferice obisnuite, in timpul verii, se pierd cantitati mari de produs. In afara de aceasta, iesirea in atmosfera a unor cantitati mari de vapori inflamabili constituie un pericol important de incendiu.

La depozitarea in rezervoare fara comunicare cu atmosfera trebuie avut in vedere ca in timpul verii aceste hidrocarburi dezvolta o suprapresiune in rezervoare. Din contra in timpul iernii, la temperaturi scazute presiunea lor de vapori scade sub cea atmosferica, astfel incat in spatiul inchis al rezervorului se produce vacuum, care poate conduce la ,,burdusirea' rezervorului. Din aceasta cauza, multa vreme aceste produse erau depozitate in rezervoare de presiune, sferice sau cilindrice, ceea ce constituia o solutie costisitoare.

In prezent, pentru depozitarea hidrocarburilor din fractia C5 se folosesc rezervoare cilindrice, fara presiune. Pentru a nu avea pierderi de produs se recomanda depozitarea in anumite conditii.

Vara, produsul este racit la intrarea in rezervor la temperatura de 15°C 'qu apa racita de 5°C. Rezervorul este izolat pentru a micsora incalzirea produsului din exterior. Vaporii care se formeaza la o depozitare indelungata sunt condensati cu sola de -15°C, iar lichidul se intoarce in rezervor. Se prevede si posibilitatea racirii produsului prin recirculare cu pompa in aceleasi racitoare cu apa de +5°C. Cand presiunea creste totusi peste o anumita limita (200 mm H2O), un regulator de presiune deschide iesirea spre atmosfera. La scaderea presiunii sub cea atmosferica (vacuum de 50 mm H2O), acelasi regulator deschide intrarea azotului, evitandu-se astfel patrunderea aerului. Pentru protectia rezervorului de distrugere se prevad doua supape hidraulice: una pentru evacuarea vaporilor in atmosfera la cresterea presiunii peste limita admisibila si una pentru intrarea aerului cand presiunea scade sub limita minima admisa. Pe conductele de aerisire de pe rezervor si supapele hidraulice se prevad opritoare de flacari.

Fig.7. Schema conductelor la rezervorul sferic pentru gaze lichefiate.

Rezervoare de presiune

Pentru depozitarea gazelor lichefiate sub presiune se folosesc rezervoare sferice sau, pentru capacitati mici, rezervoare cilindrice orizontale. Rezervoarele cilindrice pot fi supraterane sau ingropate.

In cazul rezervoarelor supraterane ele trebuie protejate de incalzirea datorita razelor solare, prin izolare termica sau parasolare. Cum presiunea din interior este variabila functie de temperatura mediului ambiant, pentru a impiedica cresterea temperaturii si presiunii, in timpul verii rezervoarele se stropesc ou apa in partea lor superioara, cu ajutorul unei tevi prevazuta cu ajutaje. Debitul de stropire este de circa 0,10 m3/m2h. Pentru a nu introduce cantitati mari de apa in spatiul de sub rezervor se prevede un jgheab de colectare a apei putin sub ecuatorul sferei sau generatoarea rezervorului cilindric.

In anul 1966 la rafinaria de la Feysin (Franta) a avut loc o catastrofa, care a cauzat mari pagube materiale. Cauza acestei catastrofe a fost scurgerea unor cantitati mari de gaze lichefiate din partea inferioara a unui rezervor sferic de propan, in timpul interventiei la armaturi. Gazele scurse s-au aprins cu explozie. Focul de sub rezervor a dus la deformarea acestuia urmata de ruperea si rasturnarea lui.

O sursa importanta de pericol pot prezenta ventilele de golire a apei din rezervor in cazul in care la evacuarea apei ies gaze lichefiate, la o umiditate ridicata a aerului exterior, ele produc o inghetare a racordului datorita evaporarii lor prin destindere, nepermitand astfel inchiderea ventilului. Iesirea unei cantitati mari de gaze poate duce la catastrofa. Pentru a preveni astfel de accidente se recomanda prevederea pe conducta de evacuare a apei a doua ventile, separate intre ele printr-un tronson de conducta,, astiel ineit, la infiuinidarea unuia, celalalt sa ramana in stare de functionare. Conducta de evacuare a apei trebuie .amplasata lateral si nu su'b rezervor, iar diametrul sa nu depaseasca 25 mm.

Pentru prevenirea unor scapari de gaze la imbinarile cu flanse, acestea trebuie executate astfel, incat garnitura sa nu poata fi impinsa de la locul ei, ca de exemplu la flansele cu prag si adancitura, sau sa se foloseasca garnituri speciale (armate cu metal). Aceasta se impune mai ales in cazul gazelor lichefiate ce se depoziteaza la presiuni de 16 at si mai mari. In cazul rezervoarelor de C4, o asemenea masura nu este absolut necesara.

Rezervoare criogenice

Pentru depozitarea gazelor lichefiate la presiunea atmosferica si temperaturi scazute se folosesc in general rezervoare cilindrice cu pereti dubli. Ca material de constructie rezistent la temperaturi scazute se utilizeaza otelul cu continut de 9% nichel. Pentru reducerea la maximum a pierderilor de frig, intre cei doi pereti se introduce un material cu proprietati izolatoare bune, de obicei perlita. Stratul izolator trebuie mentinut sub o usoara presiune de gaz de protectie uscat, de obicei azot, pentru a impiedica patrunderea umiditatii din aerul exterior in timpul „respiratiei' spatiului inelar umplut cu izolatie, in prezenta umiditatii, izolatia isi pierde proprietatile izolatoare, in cazul in care se foloseste azot drept gaz de protectie, chiar scurgeri mici din rezervorul interior pot fi usor detectate prin analizarea azotului care se evacueaza din spatiul inelar in timpul „respiratiei'. Pentru a nu se pierde azotul, acesta este depozitat intr-un vas „respirator'. La cresterea presiunii in spatiul inelar, azotul este trimis in vasul „respirator', iar la scaderea presiunii, intra din vasul „respirator' in spatiul inelar al rezervorului. Vasul „respirator' se prevede cu o membrana elastica.

De o importanta capitala pentru securitatea unui rezervor criogenic este constructia acoperisului. Solutia cea mai simpla si mai. des folosita datorita pretului scazut este cu acoperisul rezervorului interior suspendat. Deoarece la acest tip de constructie etansarea mantalei interioare nu este posibila, in timpul variatiilor de: temperatura, presiunea gazului ajunge la stratul de izolatie. In acest caz, chiar vaporii gazului lichefiat servesc drept gaz de protectie pentru stratul de izolatie.

Mai sigure in exploatare, dar mai costisitoare sunt rezervoarele cu pereti dubli la care mantaua interioara cat si cea exterioara sunt inchise si spatiul inelar cu izolatie dintre cele doua rezervoare formeaza un sistem separat. in acest caz stratul de izolatie trebuie sa „respire' odata cu unul din rezervoare, pentru a putea prelua schimbarile de volum. Pentru aceasta stratul de izolatie de langa rezervorul interior se executa dintr-un material elastic.

Rezervoarele criogenice sunt echipate cu instalatii anexe pentru evaporarea gazului lichefiat si comprimarea vaporilor care se formeaza, ca urmare a pierderilor de frig prin izolatie. Volumele de gaz lichefiat in aceste instalatii sunt insa comparativ foarte mici, astfel incat sunt valabile masurile generale de prevenirea incendiilor si exploziilor aratate la gazele lichefiate.

Aceste rezervoare se construiesc pentru capacitati pana la 50000 m3 si chiar mai mari.

Rampe de incarcare - descarcare

Rampe de cale ferata

Incarcarea si descarcarea produselor petroliere din vagoane cisterna de cale ferata reprezinta una din operatiile cu grad ridicat de pericol. Amestecuri inflamabile pot lua nastere atat in interiorul cisternelor, cu ocazia umplerii si golirii lor, cat si in jurul cisternelor, in gropi, canale si camine de canalizare.

Incendiile la rampele de incarcare - descarcare se manifesta cu mare forta si rapiditate. Temperaturile ridicate care se dezvolta in timpul unui incendiu provoaca arderea garniturilor de la imbinarile cu flanse, ceea ce conduce la scurgeri suplimentare de produse ce alimenteaza incendiul. De asemenea, temperaturile ridicate deformeaza constructiile metalice ale rampei, ceea ce provoaca ruperea conductelor.

Sursele de aprindere cele mai caracteristice sunt : * scanteile produse prin lovirea unor obiecte metalice de peretii cisternei in timpul umplerii;

* electricitatea statica datorita frecarii in conducte; * descarcarile atmosferice;

* scanteile produse de locomotive etc.

In timpul incarcarii produselor petroliere lichide in cisterne au loc scapari intense de vapori inflamabili la guria cisternei. Scaparile sunt deosebit de mari atunci cand umplerea nu se face sub un strat de lichid. Pentru a se reduce scaparile de vapori, la produsele volatile se recomanda ca umplerea sa se faca in sistem etans (printr-un racord prevazut in capacul gurii de vizitare), iar spatiul gazos al cisternei sa fie legat printr-o conducta cu spatiul gazos din rezervorului din care se face incarcarea. Aceasta masura, care se foloseste in mod curent la incarcarea gazelor lichefiate pentru egalizarea presiunii, permite intoarcerea vaporilor de produs petrolier in rezervor, in loc sa iasa in atmosfera.

La incarcarea cisternelor cu produs se va avea grija sa se lase un spatiu de vapori deasupra lichidului, care sa permita dilatarea produsului la variatiile de temperatura in timpul transportului.

Conductele de incarcare si golire a cisternelor trebuie prevazute cu ventile de inchidere pentru cazuri de avarie, situate la 15-20 m distanta de rampa. Pentru a evita formarea scanteilor, furtunurile de incarcare se prevad cu racorduri din metale neferoase.

Capacele gurilor de incarcare a cisternelor se vor inchide cu grija, fara a le tranti. Dupa introducerea furtunului, gura cisternei se va acoperi cu o husa din prelata, pentru a impiedica iesirea vaporilor si imprastierea lor pe o raza mare.

Rampele de incarcare se amplaseaza la distantele cerute de normele de paza contra incendiilor. Terenul din jurul rampelor va fi curatit de ierburi, buruieni sau plante, care uscandu-se, favorizeaza producerea si propagarea unui incendiu, in cazul aruncarii neglijente a resturilor de tigari si chibrituri aprinse.

La manevrarea vagoanelor cisterna pentru incarcare sau descarcare se vor lua anumite masuri. Vagoanele vor fi impinse pe linie pana in dreptul gurilor de incarcare, iar locomotiva de manevra, fie ca este cu abur sau cu motor Diesel, nu va trece niciodata prin dreptul rampei. Distanta minima la care o locomotiva se poate apropia de rampa este de 30 m, in care scop se vor folosi la impins 2-3 vagoane tampon.

In cazul rampelor de incarcare-descarcare gaze lichefiate, pentru tragerea vagoanelor cisterna in dreptul gurilor de incarcare se vor folosi cabestane. Dispozitivul de antrenare a cablului, precum si rotile dintate ale angrenajului trebuie sa fie din materiale care nu produc scantei.

Circulatia locomotivelor cu abur in zona depozitului se va face cu gratarul inchis, iar cosul de tiraj va fi prevazut cu dispozitiv parascantei. Sub nici un motiv nu se vor folosi franele pe tamburii rotilor, intrucat frecarea sabotilor pe roti poate provoca scantei. Oprirea vapoanelor in dreptul gurii de incarcare se va face folosind saboti speciali in acest scop. Aceasta impune ca manevrarea vagoanelor cisterna pe linia rampei sa se faca cu viteza mica, echivalenta cu mersul normal al unui om. In acest mod oprirea prin folosirea sabotilor de sina este asigurata.

Multi manevranti, din comoditate, arunca pietre, luate de pe terasamente, sub rotile vagoanelor. O asemenea practica, pe langa faptul ca poate provoca scantei, duce in multe cazuri la accidente. La manevrarea vagoanelor se vor lua masuri ca lovirea tampoanelor dintre vagoane sa fie evitata sau sa se faca usor, pentru a nu produce scantei.

La trecerea vagoanelor cisterna prin dreptul rampei, gurile de incarcare vor fi rotite lateral. De asemenea, puntile metalice de trecere de pe pasarela rampei pe cisterna se vor rabata pentru a nu lovi cisternele in trecere. Scanteile ce s-ar putea produce in cazul unei loviri, ar conduce la incendiu daca tinem seama ca mediul din jurul rampei este exploziv.

Elementele metelice ale rampei, conductele cisternelor si sinele de cale ferata trebuie legate la pamant. Conductele vor fi legate la pamant pe portiuni de cate 150 m. Pentru inchiderea circuitului, la imbinarile cu flanse se vor suda puntile.

Rampele de incarcare-descarcare a gazelor lichefiate vor fi separate de cele pentru lichide. La depozitele de lichide de categoria I se vor prevedea linii separate pentru incarcarea produselor cu temperatura de inflamabilitate a vaporilor pana la 45°C. La distanta de 20 m de liniile de incarcare-descarcare se va prevedea o linie de derivatie paralela cu linia rampei, cu legaturi la fiecare front de incarcare.

La depozitele de categoria a II-a si a III-a se admite o singura linie de rampe pentru toate produsele, pastrand insa distanta de 20 m intre marginile rampelor. Daca la aceste depozite nu exista posibilitatea construirii unei linii de derivatie, se admit linii de capat, marindu-le insa lungimea cu 20 m pentru decuplarea garniturii in caz de incendiu.

Iluminatul rampelor trebuie studiat astfel incat operatorii si manevrantii sa aiba asigurate conditii optime de vizibilitate, atat noaptea, cat si pe timp de ceata. Iluminatul exterior se va realiza cu reflectoare protejate contra exploziilor montate pe stalpi proprii incarcarea cisternelor pe timp de furtuna cu descarcari electrice violente este interzisa.

Pentru stingerea inceputurilor de incendiu, in lungul rampelor se vor prevedea conducte de abur cu prize pentru montarea furtunurilor. Furtunurile se vor amplasa pe suporti anume amenajati si vor fi prevazute cu manere izolate termic. in plus se vor asigura stingatoare cu spuma, lazi cu nisip si paturi de azbest.

4. Incarcarea in autocisterne

La umplerea autocisternelor cu produse petroliere, pericolul de incendiu se datoreste degajarii de vapori inflamabli din lichidul transferat si formarii unor amestecuri explozive, atat in recipient, cat si in apropierea punctului de iesire a aerului deplasat. Aprinderea se poate produce de la setatei statice provocate de frecarea produsului de stratul de aer in timpul incarcarii. Prin incarcarea „pe jos' a autocisternelor, folosind acelasi racord care serveste pentru descarcare, se reduce in mare masura pericolul, intrucat incarcarea facandu-se sub presiune, cu gura de vizitare inchisa, se micsoreaza evaporarea. Pe de alta parte, nu exista pericolul debordarii produsului, umplerea controlandu-se cu un indicator de nivel, iar formarea electricitatii statice are loc in masura neinsemnata. Generalizarea iacestei metode, care se foloseste in aeroporturi la incarcarea carburantilor in rezervoarele avioanelor, a fost franata de faptul ca echipamentul autocisternelor trebuie modificat in consecinta.

La umplerea cisternelor, mai ales la umplerea „pe sus', trebuie contat pe aparitia unor sarcini electrostatice foarte mari, datorita izolarii vehiculelor fata de pamant. De aceea este necesar sa se efectueze o legare la pamant eficienta. Pentru a se evita cazurile cand legarea la pamant s-ar efectua gresit, sau nu s-ar face de loc, s-a pus la punct un dispozitiv cu control automat. Integrat in circuitul sistemului de incarcare, acest dispozitiv obliga operatorul sa efectueze legarea la pamant. Releul de forta al pompei de alimentare este comandat de un circuit electronic de control, care nu raspunde decat daca borna de legare la pamant este conectata la vehiculul rutier. Daca aceasta nu se realizeaza, nu poate fi pornita pompa de alimentare. Legatura vehicul - pamant este realizata astfel, ineit arcul electric nu se poate produce decat in interiorul unei cutii antideflagrante. Comanda poate fi manuala de la un buton sau automata prin intermediul unui releu temporizat, in ambele cazuri, o lampa montata in interiorul cutiei, semnalizeaza ca legatura este asigurata.

5. Transportul produselor petroliere pe conducte

Conductele de produse petroliere, in special cele de produse volatile, prezinta pericole mari de incendiu si explozie in cazul ruperii conductei, intrucat vaporii produsului scurs din conducta se raspandesc pe suprafete mari, putandu-se aprinde de la o sursa oarecare. Perimetrul focarului de incendiu este in functie de datele de exploatare ale conductei, de diametrul conductei si timpul pana la inchiderea vanelor de sectionare.

Conform unei statistici, ruperea conductelor se datoreste in 36% din cazuri unor suduri defectuoase, 40% din cazuri - coroziunii, 20% din cazuri - unor cauze externe (de exemplu lovirea de catre un escavator) si 4% din cazuri - unor cauze necunoscute.

Pentru a preveni ruperi de conducte care transporta titei sau produse petroliere volatile este necesar a se lua o serie de masuri speciale. Controlul de calitate al tevilor in timpul fabricatiei si inainte de montare trebuie facut de un specialist, altul decat specialistul uzinei producatoare sau al intreprinderii de montaj. Sudurile, atat cele de imbinare a tevilor, cat si cele longitudinale (daca este cazul) vor fi probate nedistructiv (prin gamagrafiere sau cu ultrasunete) in proportie de 100%. Se previn astfel sudurile necorespunzatoare, care sunt cauza a numeroase ruperi de conducte. Presiunea de proba pentru conductele de transport produse petroliere trebuie sa fie mai mare fata de cea de regim, in raport cu alte conducte. Avand in vedere ca multe ruperi de conducte se datoresc unor cauze externe, se va imbunatati sistemul de protectie a conductei. De asemenea, coroziunea fiind una din cauzele importante de rupere a conductelor, se va efectua un control periodic al conductei, pentru a determina schimbari in structura cristalina a materialului prin mijloace electronice sau cu ultrasunete. Conductele vor fi prevazute cu sisteme de protectie contra coroziunii.

Pentru a micsora scurgerile de lichid in cazul ruperii conductei se va limita distanta dintre ventilele de sectionare de pe traseul conductei. De asemenea, se va limita diametrul conductei, avand in vedere ca la diametre mari si cantitatile de produs scurse sunt mai mari. La transportul produselor petroliere pe conducte trebuie luat in consideratie si influenta asupra celorlalte conducte in cazul ruperii uneia din conducte. Ruperea conductei duce la aparitia unui sant simetric in cazul conductelor sudate longitudinal si de forma neregulata in cazul conductelor sudate in spirala. Drept rezultat, conducta se deplaseaza atat de mult, incat exista pericolul influentarii conductelor paralele alaturate. Ca urmare a unor accidente care au avut loc, s-a putut determina ca santul format are la baza o latime de 2 m si un unghi de inclinare de 70°. (fig. 8).

Pentru a proteja conductele paralele de efectele ruperii uneia, distanta de siguranta S dintre ele se poate calcula cu formula:

S=S0+d(tgα-1)[m];

S0 = semiinaltimea fundului santului (de obicei 1), in m;

d = diametrul conductelor paralele (considerate de acelasi diametru), in m;

α = unghiul de inclinare al santului;           

S0 si α depind de conditiile de exploatare ale conductei, de adancimea de pozare si modul de acoperire cu pamant.

La conductele de diametre mari, se poate considera :

S = 1 + 1,5 d [in m].

Desi domeniul de valabilitate al acestei expresii este pentru diametre intre 500 si 1000 mm, el poate fi extins si pentru conducte mai mici, de pana la 150 mm. S0 si α scad in general cu diametrul conductei si presiunea de exploatare.