Các loại bể lưu trữ dầu: Thiết kế, ứng dụng và tiêu chí lựa chọn

Một bồn chứa dầu là một thùng chứa công nghiệp chịu tải nặng được thiết kế để chứa an toàn dầu thô, các sản phẩm dầu tinh chế, dầu diesel, dầu bôi trơn và các hydrocarbon trung gian trong quá trình khai thác, chế biến, tinh chế và phân phối. Vì các sản phẩm dầu mỏ có điểm chớp cháy, áp suất hơi và đặc tính hóa học khác nhau, nên cần có các thiết kế bồn chứa khác nhau để giảm thiểu tổn thất do bay hơi, kiểm soát khí thải và đảm bảo an toàn vận hành tuyệt đối.

Bồn chứa dầu chủ yếu được phân loại dựa trên cấu hình kết cấu và cách chúng quản lý áp suất hơi:

Bồn mái cố định có mái che gắn vĩnh viễn—thường có hình nón, hình vòm hoặc hình ô—được hàn trực tiếp vào vỏ thép hình trụ.

• Tốt nhất dùng cho: Lưu trữ dầu nhiên liệu nặng, dầu bôi trơn, bitum và các sản phẩm dầu mỏ không bay hơi có điểm chớp cháy cao, nơi sự tích tụ hơi là tối thiểu.

• Cơ chế vận hành: Chúng hoạt động ở áp suất khí quyển hoặc gần bằng áp suất khí quyển và sử dụng van thông hơi áp suất-chân không để bù đắp cho những thay đổi thể tích nhỏ do biến động nhiệt độ hoặc chuyển động của chất lỏng.

Bồn mái nổi bên ngoài có vỏ hình trụ hở với một sàn nổi trực tiếp trên bề mặt chất lỏng được lưu trữ, lên xuống theo mực chất lỏng.

• Tốt nhất dùng cho: Lưu trữ khối lượng lớn dầu thô dễ bay hơi, xăng và naphtha, nơi việc giảm thiểu không gian hơi là rất quan trọng.

• Cơ chế vận hành: Bằng cách loại bỏ túi hơi giữa bề mặt chất lỏng và mái che, các bồn này làm giảm đáng kể khí thải hydrocarbon (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) và giảm nguy cơ cháy nổ. Một hệ thống vòng đệm đặc biệt đóng kín khoảng trống giữa sàn nổi và thành bồn.

Kết hợp các tính năng của cả hai thiết kế, bồn mái nổi bên trong có mái che cố định bên ngoài vĩnh viễn với một sàn nổi độc lập được lắp đặt bên trong bình chứa.

• Tốt nhất dùng cho: Lưu trữ nhiên liệu có điểm chớp cháy trung bình đến thấp, nhiên liệu tuabin hàng không (ATF) và xăng chuyên dụng ở những khu vực chịu lượng mưa lớn, tuyết rơi hoặc các quy định nghiêm ngặt về khí thải môi trường.

• Cơ chế vận hành: Mái che cố định bên ngoài bảo vệ sàn nổi bên trong khỏi các yếu tố thời tiết (như mưa và gió), trong khi sàn nổi bên trong giữ hơi và giảm tổn thất do bay hơi.

Bồn hình cầu là các cấu trúc chứa chịu tải nặng, có áp lực được thiết kế để lưu trữ chất lỏng dễ bay hơi dưới áp suất hơi cao.

• Tốt nhất dùng cho: Lưu trữ khí hóa lỏng (LPG), propan, butan và khí tự nhiên lỏng.

• Cơ chế vận hành: Hình dạng cầu phân bổ ứng suất bên trong đều khắp thành bình, cung cấp độ bền kết cấu cao cần thiết để chứa khí có áp suất một cách an toàn.

Ngoài hình dạng kết cấu, bồn chứa dầu còn được phân loại theo vị trí của chúng so với mặt đất:

• Bồn chứa trên mặt đất (ASTs): Cấu hình phổ biến nhất trong các nhà máy lọc dầu và các kho chứa. Chúng có chi phí lắp đặt ban đầu thấp hơn, dễ dàng kiểm tra bằng mắt và dễ dàng bảo trì.

• Bồn chứa dưới lòng đất (USTs): Chủ yếu được sử dụng tại các trạm nhiên liệu bán lẻ hoặc các cơ sở công nghiệp nhỏ hơn nơi không gian bề mặt bị hạn chế. Chúng yêu cầu giám sát môi trường nghiêm ngặt, bảo vệ chống ăn mòn và đăng ký theo quy định để ngăn ngừa rò rỉ dưới lòng đất.

H: Sự khác biệt chính giữa bồn mái cố định và bồn mái nổi là gì?

A: Bồn mái cố định có mái che kín gắn vĩnh viễn vào vỏ, làm cho nó phù hợp với các loại dầu ổn định, không bay hơi. Bồn mái nổi có một sàn nổi trực tiếp trên bề mặt chất lỏng, lên xuống để loại bỏ túi hơi, ngăn chặn sự bay hơi và khí thải quá mức khi lưu trữ các sản phẩm dễ bay hơi như dầu thô hoặc xăng.

H: Tại sao bồn hình cầu được sử dụng để lưu trữ các sản phẩm dầu mỏ như propan?

A: Propan và khí hóa lỏng (LPG) vẫn ở dạng khí ở nhiệt độ và áp suất khí quyển tiêu chuẩn. Bồn hình cầu cung cấp sự phân bổ ứng suất đồng đều trên thành bình, làm cho chúng có hình dạng bền kết cấu nhất để chứa các chất lỏng dễ bay hơi có áp suất cao một cách an toàn.

H: Bồn mái nổi bên trong khác với bồn mái nổi bên ngoài như thế nào?

A: Bồn mái nổi bên ngoài hở với bầu trời, nghĩa là sàn nổi tiếp xúc trực tiếp với các yếu tố thời tiết. Bồn mái nổi bên trong có mái che cố định truyền thống bao phủ một sàn nổi bên trong, bảo vệ sàn khỏi nước mưa, tuyết và gió trong khi vẫn giữ hơi hydrocarbon.

H: Các tiêu chuẩn ngành nào điều chỉnh thiết kế và thi công bồn chứa dầu?

A: Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) thiết lập các tiêu chuẩn toàn cầu chính. Các tiêu chuẩn quan trọng bao gồm API 650 cho bồn thép hàn để chứa dầu, API 620 cho bình chứa áp suất thấp và API 653 cho việc kiểm tra, sửa chữa và tái cấu trúc bồn.