CC BY
49
УДК 622.691.24
https://doi.org/10.24411/0131-4270-2019-10609
ПЕРВЫЙ ОПЫТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПО ТРУБОПРОВОДАМ США
THE FIRST EXPERIENCE OF SERIAL TRANSIT OF OIL PRODUCTS THROUGH PIPELINES IN THE USA
А.В. Токаренко, Т.В. Дмитриева, Р.Н. Бахтизин
Уфимский государственный нефтяной технический университет,
450062, г. Уфа, Россия
E-mail: tokarenko.andrey.v@mail.ru
ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3335-5871, E-mail: td2607@mail.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8581-2953, E-mail: thng@mail.ru
Резюме: Статья посвящена развитию последовательной перекачки нефтепродуктов по трубопроводным системам в США. Комплексно рассмотрены вопросы становления трубопроводного транспорта нефтепродуктов в XX веке. Целью статьи является обобщение и хронологическая систематизация процесса становления технологии последовательной перекачки нефтепродуктов на примере первого опыта применения в США в XX веке.
Ключевые слова: последовательная перекачка, нефтепродукты, трубопровод, США, транспорт.
Для цитирования: Токаренко А.В., Дмитриева Т.В., Бахтизин Р.Н. Первый опыт последовательной перекачки нефтепродуктов по трубопроводам США // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2019. № 5-6. С. 43-46.
DOI: 10.24411/0131-4270-2019-10609
В конце 20-х годов прошлого столетия сенсационным событием в нефтепромышленных кругах стало объявление общества Standard of New Jersey о намерении перекачивать бензин по трубопроводу. Однако спустя всего полгода бензинопроводы в Соединенных Штатах начали приобретать права гражданства. Так, Федеральная железнодорожная (тарифная) комиссия приняла решение о включении перекачки бензина и других нефтепродуктов в рубрику статистических сведений, представляемых ежегодно нефте-транспортными компаниями. А в крупнейшем нефтяном журнале Oil&Gas J. специальный «транспортный» номер возглавила передовая статья, отражающая перспективы развития будущей «сети бензинопроводов, которая покроет территорию Соединенных Штатов подобно существующей сети нефтепроводов». Автором статьи предполагалось, что «строительство бензинопроводов, как естественная стадия развития нефтетранспорта, пойдет таким же быстрым темпом, какой в свое время наблюдался для газопроводов, и население Соединенных Штатов будет пользоваться снабжением на дальние расстояния не только газом, но и бензином. Преимущества бензинопроводов столь очевидны, что пример инициаторов этого нововведения быстро будет подхвачен другими».
При рассматривании бензинопроводов как более рационального и экономичного средства снабжения потребляющих районов бензином наиболее оптимальным являлось направление прокладки бензинопровода вдоль главных шоссейных дорог с устройством крупных бензино-рас-пределительных пунктов на пересечениях таких дорог.
Andrey V. Tokarenko, Tatyana V. Dmitrieva, Ramil N. Bakhtizin
Ufa State Petroleum Technological University,
450062, Ufa, Russia
E-mail: tokarenko.andrey.v@mail.ru
ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3335-5871, E-mail: td2607@mail.ru ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8581-2953, E-mail: thng@mail.ru
Abstract: The article is devoted to the development of serial transit of oil products through pipeline systems in the United States. The issues of the formation of pipeline transport of oil products in the 20th century are comprehensively considered. Relevance of the article is justified. The aim of the article is to generalize and chronologically systematize the process of establishing the technology of serial transit of oil products on the base of analysis of the first experience of application in the USA in the 20th century.
Keywords: serial transit, oil product, pipeline, the USA, transportation.
For citation: Tokarenko A.V., Dmitrieva T.V., Bakhtizin R.N. THE FIRST EXPERIENCE OF SERIAL TRANSIT OF OIL PRODUCTS THROUGH PIPELINES IN THE USA. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2019, no. 5-6, pp. 43-46.
DOI: 10.24411/0131-4270-2019-10609
При этом сеть бензинопроводов представляла бы собой систему лучеобразных, сравнительно коротких (примерно по 100 миль) линий, снабжающих территорию радиусом в 100 миль вокруг заводов.
К этому времени уже имелись сведения об успешной перекачке по трубопроводу легкой нефти из месторождения Кетлмен Хиле в Калифорнии, содержащей 90-96% бензина (удельный вес 0,70), которая по условиям перекачки могла быть вполне приравнена к бензину. Кроме того, был накоплен опыт по перекачке смеси этой бензиновой нефти с газовым бензином. Всего в Калифорнии на этот момент имелись два действующих бензинопровода (компаний «Шелл» и «Стандард») и один находился в проекте (компании Union Oil).
Общая протяженность этих трех линий составляла 259 миль, из них 10-дюймовая линия компании «Стандард» была сварена из массивных цельнотянутых труб, способных выдерживать давление в 60 атм, и рассчитана на пропускную способность в 35 000 барр. в сутки.
Помимо вышеперечисленных был разработан проект более мощного бензинопровода - общества «Филлипс». По этому бензинопроводу предусматривалось доставлять бензин из района Пэахендл в направлении Сент-Луиса, так как на территории, лежащей на пути этого бензинопровода, расположено 8000 розничных бензино-раздаточных пунктов общества «Филлипс» и, кроме того, эта компания предполагала приобрести в собственность еще несколько сот бензи-ноналивных станций с целью облегчения сбыта перекачиваемого бензина. Бензинопровод должен был иметь выход к
реке Миссисипи, что создало бы благоприятные условия для дальнейшей водной перевозки бензина на баржах.
Для выяснения количества смешивающихся между собоюй в контакте продуктов перед постройкой этого трубопровода были проведены наблюдения над перекачкой различных светлых продуктов по опытному кольцевому трехдюймовому трубопроводу. При этом оказалось, что после того как два продукта прошли по трубопроводу 960 км, смешалось всего лишь 5% общего объема перекачиваемых продуктов.
Наблюдения над последовательной перекачкой нескольких светлых продуктов на магистральном восьмидюймовом трубопроводе «Филиппс Петролеум Корпорэйшн» показали, что в контакте двух различных продуктов смешение происходит на протяжении примерно 2,2 км. Смешивающиеся продукты теряют свои кондиционные качества и на конечном пункте должны быть или вновь переработаны, или же использованы как продукт низшей категории. Например, если при последовательной перекачке керосина и бензина в контакте образуется около 2,2 км смеси бензина и керосина, то в этом случае смесь или перерабатывается для получения отдельно в чистом виде бензина и керосина, или же сливается в резервуар для керосина и утилизируется как последний.
Трубопровод «Филиппс Петролеум Корпорэйшн» был построен за 13 месяцев и вступил в эксплуатацию в июне 1931 года (фото 1). Его общая длина составила 1090 км, диаметр труб - 20,3 см, толщина стенок - 7 мм, вес -36,85 кг на 1 погонный метр. Трубопровод имел небольшое ответвление диаметром 15,2 см и длиной 85,7 км.
Трубы были испытаны на заводе на давление в 105 кг/см2. Такое высокое давление создавалось с целью испытать трубы, изготовленные с применением электрической сварки (фото 2).
Реки пересекались обычно двумя трубопроводами по дну, причем в особо ответственных местах при переходе через такие реки, как Миссисипи и Арканзас, укладывались трубы с весьма толстыми стенками - 9,5 мм (фото 3). Двойные линии были снабжены автоматами, которые автоматически выключали испорченную линию и переключали перекачку на другую.
Особенности трубопровода «Филиппс Петролеум Корпорэйшн»:
1 - перекачка по одной трубе 10 различных нефтяных продуктов, в том числе такого легкого, как бутан;
2 - применение центробежных насосов, приводимых в действие двигателями внутреннего сгорания;
3 - употребление бутана как горючего для двигателей.
Без разделения какими-либо искусственными мероприятиями (водяной или иной пробкой и т.п.) по трубопроводу перекачивались следующие продукты: бензин прямой гонки, крекинг-бензин, газовый бензин, газовый бензин с упругостью паров при 38 °С в 62,0 см рт. ст. и такой же бензин с упругостью паров 135 см рт. ст., бутан и др. Выгода такого раздельного транспорта продуктов заключалась в удобстве получать нужный товар на месте путем смешения получаемых продуктов, что, в свою очередь, являлось гарантией от краж в пути, так как каждый из этих перекачиваемых продуктов без смешения употребляться не мог.
При перекачке этих нефтяных продуктов последовательно один за другим смешение было небольшим, и оно
11. Подготовка траншеи и укладка трубопровода
12. Начало применения электросварки при сооружении трубопроводов
ш
| 3. Переход трубопровода через реку
не имело значения, так как все равно продукты на конечной станции смешивались между собой. Исключение составлял только бутан, который употребляли в чистом виде.
Так как количество смеси пропорционально разности удельных весов, то до и после бутана пускали обычно бензин из газа с упругостью паров в 135 см рт. ст., так как
он ближе всего по удельному весу к бутану. Для уменьшения смеси при перекачке бензина с упругостью паров в 135 см рт. ст. до и после него перекачивали бензин из газа с упругостью паров в 62 см рт. ст.
Из 21 станции три приводились в действие электромоторами, одна - бензиномоторами, три - природным газом и остальные бутаном. Мощность двигателя составляла 265 л.с., число оборотов - 360, число оборотов центробежных насосов - 3450. В устанавливаемых позднее агрегатах передача монтировалась на одной плите с насосом.
Бутан получали на станциях в трех резервуарах, вертикальных, с выпуклыми днищами, размерами 3,05x12,19 м, работающих при давлении в 5,25 кг/см2, при испытательном давлении в 8,05 кг/см2. Бутан подогревали в зимние месяцы в теплообменниках охлаждающей газомоторы водой; на случай остановки станции и при пуске в ход подогрев производился электрическими подогревателями для испарения бутана зимой. Из резервуара газ уходил с давлением в 0,35 кг/см2. В жилые дома для бытовых нужд газ направлялся с давлением в 0,14 кг/см2, а в газомоторы - 0,02 кг/см2.
На первых станциях охлаждение воды производилось градирнями, потом перешли на закрытое охлаждение, причем вода химически обрабатывалась для придания ей нужной мягкости. Для предотвращения в охлаждающей системе пульсаций устанавливался небольшой резервуар.
Водяной резервуар емкостью в 95 м3 устанавливали на высоту 22,5 м. Насосы перекачивали каждый по 4450 м3 продуктов при давлении в 29,8 кг/см2. На основных станциях насосы последовательно соединяли, и они могли развивать давление в 59,6 кг/см2. На три рабочих устанавливался один резервный агрегат. Небольшой поршневой всасывающий насос забирал стекающий в зумпф продукт (утечку).
Для того чтобы в каждый момент знать качество проходящего через станцию продукта, на всех станциях были установлены гравиометры; на тех из них, где получали или сливали бензин, были установлены, кроме того, и счетчики.
Для хранения продуктов использовалиь различные емкости. Для бензина прямой гонки и бензина из газа с упругостью паров 62 см рт. ст. - резервуары емкостью в 12,750 и 8750 м3 с плавающими крышами. Для хранения бензина из газа с упругостью паров 135 см рт. ст. - гартон-сфе-роиды (рис. 1-2) и, наконец, для хранения бутана - вертикальные или такой же формы горизонтальные резервуары, которые, напоминали по форме дирижабли и назывались блимпсами. Емкость гартон-сфероидов составляла 3200 м3, диаметр - 20,42 м и высота - 14,63 м, рабочее давление 1,05 кг/см2.
Бутановые резервуары применялись емкостью в 1200 м3 с рабочим давлением в 3,5 кг/см2 и испытательным в 5,25 кг/см2, диаметр их составлял 9,144 м и общая высота -21,336 м.
В США при последовательной перекачке партия каждого продукта достигала от 6500 до 24 000 м3. Таким образом, при последовательной перекачке продуктов партиями по 6500 м3 в начале и конце трубопровода могло потребоваться сооружение емкости по 6500 м3 для каждого продукта, если для этих продуктов требовалось бы раздельное хранение. Существенно снизить количество необходимой емкости позволила бы возможность хранения продуктов в одних и тех же резервуарах. Для этого расчетами
I
Рис. 1. Резервуар-сфероид для жидкости с высокой упругостью паров
I
Рис. 2. Резервуар-сфероид для жидкости с более высокой упругостью паров
определялся оптимальный объем перекачиваемой последовательно партии, при которой суммарная стоимость реализации образовавшейся между двумя партиями смеси и объем построенных в начале и в конце резервуаров были бы наименьшими.
В результате анализа первого опыта применения технологий последовательной перекачки нефтепродуктов были сделаны следующие выводы:
- трубопроводы для последовательной перекачки должны проектироваться так, чтобы смешение продуктов было минимальным;
- последовательная перекачка не должна производиться по трубопроводам, имеющим лупинги, так как наличие последних сильно увеличивает количество смешивающихся при перекачке продуктов;
- для увеличения пропускной способности трубопровода при последовательной перекачке необходимо или удвоить число насосных станций, или уложить вставку большего диаметра;
- продукты нужно перекачивать в такой последовательности, чтобы два соседних продукта имели близкий удельный вес, например: бутан, бензин из газа, бензин прямой гонки и, наконец, крекинг-бензин; не рекомендуется перекачка бутана непосредственно до или после крекинг-бензина и т.п.
В середине 30-х годов в США осуществлялась перекачка разносортных нефтей по одному трубопроводу диаметром 14 см и длиной 125 км.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Притула А.Ф. Методы перекачки по одному трубопроводу нескольких нефтяных продуктов // Нефтяное хозяйство. 1936. № 1. С 50.
2. Притула А.Ф. Нефтесклады США. М.; Л.: ОНТИ, 1937. 339 с.
3. Притула А.Ф. Новый трубопровод для перекачки тяжёлой нефти с погрузкой в открытом океане // Нефтяное хозяйство. 1937. № 8. С. 67.
4. Притула А.Ф. Постройка нового трубопровода Шелл в Калифорнии // Нефтяное хозяйство. 1937. № 7. С. 77-78.
5. Притула А.Ф. Проблема сооружения нефте- и бензинопроводов // Нефтяное хозяйство. 1937. № 1. С. 75-76.
6. Притула А.Ф. Прогресс в сооружении трубопроводов в США // Нефтяное хозяйство. 1937. № 7. С. 78.
7. Притула А.Ф. Проектирование и стоимость бензинопроводов // Oil & Gas. 1936. T. 35. № 19. С. 94.
8. Притула А.Ф., Притула В.А. Транспорт нефти, нефтяных продуктов и газа. Т. 1. М.; Л.: ОНТИ, 1938. 432 с.
9. Ida M. Tarbell The history of the Standard Oil Company. New York: McClure's Magazine, 1904.
REFERENCES
1. Pritula A.F. Methods for pumping several oil products through a single pipeline. Neftyanoye khozyaystvo, 1936, no. 1, p. 50 (In Russian).
2. Pritula A.F. Neftesklady SSHA [US oil storages]. Moscow, Leningrad, ONTI Publ., 1937. 339 p.
3. Pritula A.F. A new pipeline for pumping heavy oil with loading in the open ocean. Neftyanoye khozyaystvo, 1937, no. 8, pp. 67 (In Russian).
4. Pritula A.F. The construction of a new Shell pipeline in California. Neftyanoye khozyaystvo, 1937, no. 7, pp. 77-78 (In Russian).
5. Pritula A.F. The problem of the construction of oil and gas pipelines. Neftyanoye khozyaystvo, 1937, no. 1, pp. 75-76 (In Russian).
6. Pritula A.F. Progress in the construction of pipelines in the USA. Neftyanoye khozyaystvo, 1937, no. 7, p. 78 (In Russian).
7. Pritula A.F. Design and cost of gas pipelines. Oil & Gas J., 1936, vol. 35, no. 19, p. 94.
8. Pritula A.F., Pritula V.A. Transport nefti, neftyanykh produktovigaza. T. 1 [Transport of oil, oil products and gas. Vol. 1]. Moscow, Leningrad, ONTI Publ., 1938. 432 p.
9. Ida M. Tarbell The history of the Standard Oil Company. New York, McClure's Magazine Publ., 1904.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Токаренко Андрей Владимирович, соискатель кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Дмитриева Татьяна Владимировна, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Бахтизин Рамиль Назифович, д.ф.-м.н., проф., ректор, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Andrey V. Tokarenko, Graduate Student of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University. Tatyana V. Dmitrieva, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University
Ramil N. Bakhtizin, Dr. Sci. (Ph.-m.), Prof., Rector, Ufa State Petroleum Technological University.
