【石油のトリビア】屋根のないタンクは何のため? 浮き屋根式タンクの話

製油所や化学工場を上空から見た航空写真で、ときどき屋根のない(ように見える)タンクを目にすることがあります。例えば下の写真のような例です。

浮き屋根式タンクの例

このタンク、なぜ屋根がないのでしょうか。ほかのタンクには屋根があるのに、このタンクだけ屋根がないように見えます。建設の途中なのでしょうか。それとも修理のために屋根を一時的に外しているのでしょうか。

実は屋根がないのではなく、中に貯蔵されている石油や液体の化学製品の上に直接、屋根が浮かんでいるのです。ちょうど落し蓋のような形です。このような形式のタンクを浮き屋根式タンクあるいはフローティングルーフタンク(Floating Roof Tank)といいます。

タンクには主に3つの形式があります。コーンルーフタンク、ドームルーフタンクそしてフローティングルーフタンクです。このうち、コーンルーフとドームルーフには屋根があります。

タンクの種類

フローティングルーフタンクにも屋根はあるのですが、その屋根が中の液体の上に浮かんでいるので、外から見ると屋根がないように見えるのです。

フローティングルーフタンクがこのような落し蓋形式の屋根を採用しているのは、中に貯蔵されている石油や化学製品のような液体の蒸発を防ぐことが主な目的です。

コーンルーフやドームルーフのような固定屋根式のタンクの場合、中の液体と屋根の間に隙間ができます。中の液体が蒸発しやすいとその隙間の間に蒸発した蒸気が溜まってきます。タンクは密閉されているわけではなく、どこかで必ず大気と繋がっていますから蒸発した蒸気が外に出てしまいます。

もしタンクを密閉してしまうと液体をタンクに入れた時に、隙間の圧力が上がってタンクが破裂してしまいます。逆に液体を外に出したときは隙間の圧力が大気圧より減ってしまうため、タンクがぺしゃんこに凹んでしまいます。実はタンクというのは、その大きさの割には非常に薄っぺらな鋼で作られているので、タンクは密閉せず、どこかで大気に繋がるように設計されているわけです。

しかし、タンクに貯蔵されている液体の蒸気が外に出てしまうと大気汚染の原因となってしまいます。もちろん蒸発すると貯蔵している液体の量が減ってしまうので、もったいないという問題もあります。

というわけで、これを防ぐために屋根が液体の上に浮かんで隙間を作らないようにしているというわけです。屋根が液体の上に浮かんでいるわけですから、液体をタンクに入れると屋根は液体と一緒に持ち上がり、液体を外に出すときは屋根は下がって行きます。屋根が下がったときに上から見ると、まるで屋根がないように見えるというわけです。

浮き屋根式タンクの断面図

上の図は、フローティングルーフタンクの断面です。
浮き屋根にはポンツーンという浮き(フロート)が付いていて、この浮きによって液体の上に浮かんでいます。また、浮き屋根と側板の間から蒸気が漏れないようにゴムでできたシール材が挿入されています。またレインシールドという板が取り付けられて、雨が隙間から入ってこないように工夫されています。

また、雨が降った時には、雨水が屋根の上に溜まったりしないのでしょうか。それも考慮されていて、屋根に溜まった雨水はルーフドレインという配管を通って外に排出されます。

また、屋根と側面の間に階段があり、作業員はこの改題を使って屋根の上に上がって点検やサンプルの採取を行うことができます。なお、この階段も固定されておらず、屋根の動きに合わせて自動的に動くように作られています。

なお、屋根が下の方に移動したときに強い風を受けたり、地震が起こったりすると外壁が歪んでしまうかもしれません。これを防ぐためにタンクの外壁には補強のための輪っか(タガ)が嵌められています。これをウインドガーターとよんでいます。

フローティングルーフタンクは、このように様々な設備が必要となるため、建設コストが高くなります。そのため、ガソリンや原油、蒸発しやすい化学薬品の貯蔵に使われ、灯油や軽油、重油など、あまり蒸発しないものの貯蔵には固定屋根式のタンクが使われることになります。

タンクはただ液体を保管しておくだけの設備ですが、環境や安全に考慮して、実はさまざまな工夫が凝らされているというわけです。

2025年1月26日*9

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