JP2005186949A - 石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵タンク内の貯蔵油露出面に油ゲル化剤を散布して表面を覆うことにより揮発を防ぐ手段として、散布した油ゲル化剤が長期間にわたり沈降しないようにする。
【解決手段】貯蔵タンク内の貯蔵油面にパーライトを撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に油ゲル化剤を散布するようにした。 これにより貯蔵タンク内の貯蔵油面が長期間にわたり十分にシールされ、しかも油ゲル化剤は下層のパーライト層によって十分に浮力が確保されているから油面下に沈降することがなく、長期間に亙って貯蔵油の表面を閉塞シールすることにより確実に延焼を防ぐことができ、あるいは臭気の飛散を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、石油コンビナートにおける原油やナフサ等の揮発性油脂貯蔵タンク内油面のシール方法に関し、近隣の油脂貯蔵タンクで発生した火災の延焼を確実に防止するようにしたり、あるいは油脂の揮発による悪臭を完全に防止したりすることを目的とする。

原油やナフサ（粗製ガソリン）など揮発性油脂貯蔵タンクは図２にあらわしたように、円筒状をした貯蔵タンク１の内部に貯蔵された貯蔵油脂２の表面に、該油脂２の略全表面を覆う浮き屋根３が浮かべられ、これによって油脂表面の露出を無くして貯蔵油脂２の揮発蒸散を防ぎ、悪臭の飛散や火災の発生しにくい構造を形成している。

しかし、大きな地震があると特に貯蔵量５００キロリットルを超える大型の第一石油類の貯蔵タンク内においては、貯蔵液体が大きく揺れてスロッシング現象を生じ、これに伴って浮き屋根の周縁部と貯蔵タンク内壁との摩擦を生じて発火することがあり、浮き屋根周縁部と貯蔵タンク内壁との間に所謂リング火災という環状の火災発生を生ずることがある。

このような場合に備えて、従来は例えば石油備蓄施設にシーケンス制御プログラムを設定する備蓄サーバーを備え、制御コンピュータ・システムにより火災の発生を検知するとともに、消火設備の起動をおこなうようにした石油備蓄システムを構築することなどが提案されている（特開２００２−２１５２０６号公報）。
特開２００２−２１５２０６号公報

しかしながら、上記の石油備蓄システムをはじめとした在来の消火設備は、前記した揮発性油脂貯蔵タンクにおける浮き屋根周縁部と貯蔵タンク内壁との間に発生した所謂リング火災という環状の火災に対応することを想定したものであり、その範囲を越えた想定外の大規模火災に対しては対応できるものではなく、また近隣の油脂貯蔵タンクへの延焼の可能性も高い。

もともと浮き屋根はタンク内の油量に応じて上下動し、常時液面に密着して蓋をしている状態をつくることができる利点を有するものであるが、反面において貯蔵タンクの上部が密閉されている円柱式のものに比べて地震には弱い。 また浮き屋根周辺部にはポンツーンというフロート部分を有し、これによって貯蔵油表面に浮かせる構造になっているが、ポンツ部分が経時的に腐蝕し、あるいは破損すると、該部分から油が入り込んで次第に浮力が減少され、油脂の揮発によってガスが発生しやすくなる。

とくに精油所の油貯蔵タンクにあっては、地震の規模が特に大きい場合に、前記したスロッシング現象の程度も大きくなり、その結果浮き屋根自体も貯蔵タンク内において大きく遥動して破損し、あるいは油面下に沈み込んだり、またナフサ等が浮き屋根上に漏れ上がることになるとともに、発生した静電気などにより着火して貯蔵タンク内の全面火災に発展する可能性もある。

そうした場合においては、火災タンクよりも、寧ろ近隣の貯蔵タンクへの延焼を防止するのが大規模災害を無くすために有効である。 その場合においては貯蔵タンク内に油ゲル化剤を撒いて表面露出した貯蔵油をゲル化させたり、あるいは油面に多量の消火薬剤を放射して防火する手法があるが、粉末油ゲル化剤を撒く場合には多量のゲル化剤を用意する必要があり、また消火薬剤を放射・散布する場合においても、通常は海岸近くに設置されている貯蔵タンク付近の強い風や、あるいは付近の火勢による煽り風によって消火薬剤がタンク外に多量に飛散してしまい、殆ど効果がない。

また、貯蔵タンク内の油面に到達した粉末油ゲル化剤、あるいは消火薬剤も、その後吸油して次第に沈降してしまう結果、油面を一時的にシールすることはできても長時間に亘るシール効果は期待できない。 そのために、もはや貯蔵タンク内の貯蔵油を抜き取るしか方法がない。 さらに最近では油に浮く軽量のゲル化剤も開発されているが、高価でしかも長時間にわたる浮力維持が必ずしも十分ではないために実用性に乏しい。

そこで本発明は、石油コンビナートにおける貯蔵タンク火災や、あるいは貯蔵油の揮発蒸散による悪臭飛散に備え、油面からの蒸発ガス発生を阻止し、延焼や臭気の飛散を無くすようにしたものであって、具体的には、請求項１の発明は、貯蔵タンク内の貯蔵油面にパーライトを撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に粉末等の油ゲル化剤を散布するようにした石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

また、請求項２の発明は、パーライト層の層厚が２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。 さらに請求項３の発明は、パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、１ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

さらに請求項４の発明は、パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。 さらに請求項５の発明は、粉末油ゲル化剤の粒径が、５メッシュ〜８０メッシュの範囲内にあるところの請求項１〜３のいずれか１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

さらに請求項６の発明は、貯蔵タンク内の貯蔵油火災に際し、油面にパーライトを２５ｍｍ〜６５ｍｍの層厚となるように撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に粉末油ゲル化剤を８ｍｍ〜１７ｍｍの層厚となるまで散布するようにした石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

さらに請求項７の発明は、油面に撒かれるパーライトの平均粒径が、１ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。 さらに請求項８の発明は、パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

さらに請求項９の発明は、パーライト層上に散布される粉末油ゲル化剤の平均粒径が、５メッシュ〜８０メッシュの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法に関する。

上記の構成において、貯蔵タンク内の貯蔵油面に先ずパーライトを撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に粉末油ゲル化剤を散布した場合に、貯蔵油が毛管現象によりパーライト層内に浸み込んで上昇し、パーライト層表面に到達して粉末油ゲル化剤に吸収される。 しかし粉末油ゲル化剤は下層のパーライト層によって十分に浮力が確保されているから油面下に沈降することがなく、少なくとも１年以上もの長期間に亙って貯蔵油の表面を閉塞シールすることにより確実に延焼を防ぐことができ、あるいは臭気の飛散を防止する。

以下において、本発明の具体的な内容を図１の実施例をもとに説明すると、１は石油コンビナートに設置された貯蔵タンク、２は該貯蔵タンク１内に備蓄された貯蔵油、３は貯蔵油２の表面を覆うための浮き屋根をあらわしており、図１の場合においてはこの浮き屋根が、大規模な地震による貯蔵油（液体）の揺れによりスロッシング現象を起こした結果、貯蔵油２内に沈み込んだ状態をあらわしている。

貯蔵タンク１は、通常は原油等油の貯蔵量が少なくとも数万キロリットルの貯蔵容積を有する円筒状の構造をなし、貯蔵油の表面は浮き屋根３によって、その略全面が被覆されており、該浮き屋根３の外周縁部と貯蔵タンク１の内壁面との間には摩擦を防止するためのシール材（図示省略）が介在されている。

なお貯蔵タンク１内に備蓄される貯蔵油２としては、原油のほか、ナフサやガソリン、灯油、あるいは軽油、Ａ重油などの軽質油類などの揮発性油脂が考えられる。 このような浮き屋根式の貯蔵タンクは、タンク内の油量に応じて浮き屋根が自動的に上下動し、常時液面に密着して蓋をしている状態をつくることができるので大気との接触が少なく油の揮発量もきわめて少ない。

しかし、地震が発生した場合には貯蔵タンク１内にスロッシング現象を生じ、浮き屋根３と貯蔵タンク１の内壁面との間の僅かな隙間に貯蔵油２が露出し、その部分に着火してドーナツ状の所謂リング火災を発生することがある。

また地震の規模が通常では予期しない程度の大規模なものである場合においては、浮き屋根の破損や、あるいは腐蝕しかけたポンツ内に油が入り込んで浮力を失い、浮き屋根が油面下に沈み込んだりすることがあり、しかも浮き屋根３と貯蔵タンク１内壁面との接触などにより生じた静電気などに起因して着火し、貯蔵タンク１内の全面火災に発展する可能性もあることは既述した通りである。

このような火災は大規模であるために、火災を発生した貯蔵タンク１自体よりも、寧ろ近隣の貯蔵タンク１への延焼を防ぐのが最も効果的である。 しかし、貯蔵タンク１内の貯蔵油表面に引火性を低減し延焼を防止するための油吸着剤や消火剤を放射するにしても、それらの放射量は多大となる。 またこれらの油吸着剤や消火剤を折角散布しても、時間の経過とともに比較的短時間でこれらが逐次貯蔵油中に沈降してしまうために、沈降部分に着火する危険があり、しかも油吸着剤や消火剤の大量散布には多大な時間と高コストを伴い、また悪臭や大気汚染など周辺被害も大きい。

そこで本発明においては、石油コンビナートおける貯蔵タンク内の貯蔵油面に放射・散布した油吸着剤が長期間に亘って貯蔵油中に沈降しないように工夫したものである。 具体的には、先ず貯蔵タンク１内の貯蔵油２の油面に、油に対して長期間にわたる十分な浮遊力があり、しかも多孔質で油を毛管現象により表面にまで浸透させることができるパーライトを撒いてあらかじめパーライト層４を形成し、その後、該パーライト層４の上面に粉末油ゲル化剤５を散布するものである。

なお、本発明者らは、パーライトに代えてスチロール粒子や木板積層ベニヤ板を使用してみたが、前者は浮遊力はあるものの粒子の相互接触により帯電・発火のおそれがあり、また後者は比較的短時間で貯蔵油中に沈降し、そのいずれもが適当ではないことが解った。

パーライト層４を形成するために用いるパーライトは、溶岩が水中に流れ込んだなどの条件により瞬間的に冷却されてガラス化した多孔質の天然のパーライトもあるが、一般的には例えば黒曜石粒を発泡させ、あるいは精鉱し、１０００℃以上の高温で焼成・発泡加工した無機質・超軽量の物質、例えば黒曜石、具体的には商品名「フヨーパーライト」（発売元：芙蓉パーライト株式会社）が使用できる。 また天然素材の珪素を高温発泡させた軽量の粒状物を用いることもできる。

なお燃焼中の貯蔵油２の油面にパーライトを撒いてパーライト層４を形成する具体的な手法としては、例えば貯蔵タンク１の上端周縁に設けられた防油堤などに取り付けたホッパー装置（図示省略）を用いることもできる。 また油面に撒かれるパーライトの量、すなわち層厚については２０ｍｍ未満ではゲル化剤を長期間油面上に保持するのに十分ではなく、少なくとも２０ｍｍ以上は必要である。

しかし１５０ｍｍを越えると油が毛管現象によりパーライト層４上に達しなくなるので、結局はパーライト層４の層厚については２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内である必要がある。 さらにこの場合に使用されるパーライトの粒径については、平均粒径が１ｍｍ未満では火炎風に煽られて油面に到達しにくく、また反対に平均粒径が７ｍｍを越えても毛管現象による油の浸透が不十分となるので１ｍｍ〜７ｍｍの範囲内、さらに好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であるのが好ましい。

また、上記したパーライト層４の上面に散布される粉末油ゲル化剤５については、パーライト層４の上面において、パーライト層４を浸透・上昇してきた油を十分に吸収する能力のある材質のものである必要があり、ここで使用される吸油性粉末油ゲル化剤の具体例を挙げれば、ポリスチレンブロック相をポリマーの両端に有するポリスチレン・ポリブタジェンブロックポリマーの、スチレンとブタジェンの構成比が、１つはスチレン：２０（重量）部以下、ブタジェン：８０（重量）部以上、他の１つは、スチレン：４０（重量）部以上、ブタジェン：６０（重量）部以下の構成比を持ち、分子量が共に５×１０^４以上の２成分からなる粉末ゲル化剤が使用できる。

またこのほかにも、ポリスチレンブロック相をポリマーの両端に持ち、１つはポリスチレン・ポリブタジェンブロックポリマーの、スチレンとブタジェンの構成比が、スチレン：２０〜４０（重量）部、ブタジェン：６０〜８０（重量）部に、他の１つは、ポリスチレン・ポリエチレン／ブチレンブロックポリマーの、スチレン：２５〜３５（重量）部、エチレン／ブチレン：６５〜７５（重量）部、の構成を持つ２成分からなる粉末ゲル化剤が使用できる。

さらに上記した吸油性粉末ゲル化剤の使用としては、例えば、株式会社アルファジャパンの発売にかかる、商品名「アルファゲル１０００」もしくは「アルファゲル１６５０」の使用が好ましい。 上記した油ゲル化剤５の散布方法としては、既述したパーライトのばら撒きに使用したホッパー装置を用いることもできるが、前記したパーライト層４上に平均に着床させるようにする。

なおこの場合のパーライト層４上に散布される粉末油ゲル化剤５の平均粒径については、５メッシュ未満では吸油が十分ではなく、また反対に８０メッシュを越えると散布の際に支障があるので、５メッシュ〜８０メッシュの範囲内にあるものが吸油性、ならびに散布に適している。

小型の貯蔵タンクを用いて内部に適量のナフサを入れ、その上面全面を開放した状態で試験的に、油面にホッパー装置を用いて平均粒径：２ｍｍ〜５ｍｍのパーライトを２５ｍｍ〜６５ｍｍの層厚となるように撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に平気粒径：５メッシュ〜８０メッシュの粉末油ゲル化剤を８ｍｍ〜１７ｍｍの層厚となるまで散布したところ、油がパーライト層を毛管現象により効率よく上昇するとともに、その上面に散布された油ゲル化剤が、上昇した油を十分に吸収して油面を略完全に被覆して少なくとも１年以上の長期間に亘る完全な延焼防止が可能な油面のシールを完成させることができた。

本発明の実施例である石油コンビナートにおける貯蔵タンクの浮き屋根が油内に沈みこんだ状態において、貯蔵油の表面にパーライト層を介して油ゲル化剤を散布した状態をあらわした断面図。 石油コンビナートにおける浮き屋根式貯蔵タンクの一般的構造をあらわした概略断面図。

符号の説明

１ 貯蔵タンク
２ 貯蔵油
３ 浮き屋根
４ パーライト層
５ 粉末油ゲル化剤

Claims (9)

1. 貯蔵タンク内の貯蔵油面にパーライトを撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に油ゲル化剤を散布するようにした石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
2. パーライト層の層厚が２０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
3. パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、１ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
4. パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるところの請求項１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
5. 粉末油ゲル化剤の平均粒径が、５メッシュ〜８０メッシュの範囲内にあるところの請求項１〜４のいずれか１に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
6. 貯蔵タンク内の貯蔵油火災に際し、油面にパーライトを２５ｍｍ〜６５ｍｍの層厚となるように撒いてあらかじめパーライト層を形成した後、該パーライト層の上面に粉末油ゲル化剤を８ｍｍ〜１７ｍｍの層厚となるまで散布するようにした石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
7. 油面に撒かれるパーライトの平均粒径が、１ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
8. パーライト層を形成するパーライトの平均粒径が、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
9. パーライト層上に散布される粉末油ゲル化剤の平均粒径が、５メッシュ〜８０メッシュの範囲内にあるところの請求項６に記載の石油コンビナートにおける貯蔵タンク内油面のシール方法。
   

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