Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных остатков
Рубрика: 13. Химическая технология и промышленность
Дата публикации: 17.12.2015
Статья просмотрена: 8745 раз
Библиографическое описание:
Чурикова, Л. А. Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных остатков / Л. А. Чурикова, Е. А. Конашева, А. Т. Утегалиев. — Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2016 г.). — Москва : Буки-Веди, 2016. — С. 71-75. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/164/9344/ (дата обращения: 19.11.2021).
В статье проанализированы современные методы и способы очистки резервуаров от донных нефтяных отложений. Также авторами предложен наиболее эффективный метод очистки резервуаров от нефтяных остатков.
Ключевые слова: резервуар, очистка, размыв осадка, нефтешлам, разогрев, моющее средство, дегазация, отбор, загрязнение, нефть.
Во всех добываемых нефтях в процессе транспортировки и хранения происходит выпадение осадков. Образование осадков в нефтяных емкостях приводит к снижению полезного объема, возникновению коррозионных разрушений, затруднению обследования состояния емкости. Для эффективной борьбы с отложениями необходимо выяснить сущность, а также установить основные закономерности этого процесса.
Образование осадка в емкостях связано с выделением и последующим осаждением твердой фазы. Выделение твердой фазы зависит от физико-химических характеристик нефти, температуры и ряда других факторов, а интенсивность накопления осадков зависит от конструктивных и технико-эксплуатационных особенностей емкостей.
При длительном хранении нефти различной плотности и вязкости с учетом постоянно меняющегося температурного режима хранения, вызванного переменой климатических условий, на днище и стенках резервуара происходит скапливание отложений. Нефтеосадки внутри резервуара распределяются неравномерно.
Ручная очистка резервуаров от нефтешламов остается наиболее распространенным методом очистки. Однако, применение ручного метода очистки нефтяных резервуаров имеет следующие недостатки:
Значительный риск для здоровья и безопасности людей, производящих очистку резервуаров ручными методами;
Вывод емкости из эксплуатации;
При ручной очистки происходит загрязнение окружающей среды (водного и воздушного бассейнов и почвы земли);
Объем нефтеотходов создает проблемы с их последующей транспортировкой, захоронением, повторной переработкой и обезвреживанием.
Регулярная очистка нефтяного резервуара от нефтешлама является технологически обязательной операцией. Общая схема очистки представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Общая схема очистки резервуара
Самым трудоемким и требующим соблюдения повышенных требований по безопасному ведению работ является подготовительный процесс по откачке отложений. Для выполнения этих работ применяют следующие способы [1]:
- Использование струи воды с высоким давлением для размыва отложений.
- Размыв осадка нефтью.
- Разжижение осадка с помощью растворителей.
- Разогрев донных отложений теплоносителями.
Способ размыва водой относится к самым дешевым, более быстрым и относительно безопасным способом подготовки отложений к откачке. Таким способом производят очистку топливных резервуаров. Для этой технологии предусматривается использование автономных размывающих головок, которые устанавливаются в резервуаре и размывают осадок струей воды под давлением. Данный способ имеет ряд существенных недостатков. Для размыва отложений в топливных резервуарах упрощенно используют ручные брандспойты или гидромониторы. В воду добавляют различные химические вещества с целью лучшего отделения осадка от стенок и днища топливного резервуара. Размытые отложения откачивают шнековым насосом для последующей фильтрации и переработки в емкость для отстоя.
При втором способе очистка резервуаров от нефтешламов производится нефтяными гидромониторами в закрытом резервуаре. Для этого разогретую струю нефти под давлением направляют на отложения, размывают и перемешивают их с последующей откачкой для отделения твердых фракций. После удаления механических примесей нефть опять разогревают и подают на монитор.
Третий способ предусматривает применение растворителей для разжижения донных отложений при помощи химических веществ. Эти вещества вводятся в осадок и вследствие химических реакций разжижают его до текучего состояния. Полученная суспензия откачивается в отстойник для специальной переработки.
В условиях нефтяного месторождения, предусматривающее технологические процессы сбора, накопления, хранения и транспортировки нефти в резервуарах различного назначения и конструктивного исполнения, может быть использован способ разогрева резервуара теплоносителем. Применение такого способа возможно для круглогодичной очистки нефтяных резервуаров от отложений, преимущественно в зимний период при отрицательных температурах окружающей среды. Процесс очистки включает разогрев резервуара теплоносителем, подачу размывающего агента, разжижение и перемешивание донных отложений, отвод и транспортировку разжиженных отложений на стадию переработки. При этом разогрев внутреннего объема резервуара и донных отложений до плюсовой температуры и поддержание положительной температуры в течение всего технологического процесса очистки осуществляют посредством подачи под давлением водяного пара с использованием парогенератора, а размыв, разжижение и перемешивание отложений осуществляют с использованием дистанционно управляемых роботизированных пушек, снабженных системой видеонаблюдения и освещения, помещаемых внутрь резервуара через нижние технологические люки. Отвод разжиженных отложений осуществляют насосами, установленными на самопередвижные установки с дистанционным управлением, также помещаемыми внутрь резервуара через нижние технологические люки. Размыв и перемещение осуществляют размывающим агентом в зависимости от температуры окружающей среды до 310о C под давлением от 1,0–10,0 МПа [2].
Существуют и другие методы очистки резервуаров: механизированный и химико-механизированный способ очистки с применением моющих средств.
Механизированный способ очистки осуществляется подачей горячей воды под давлением через специальные моечные машинки (гидромониторы), пропаркой поверхности резервуаров в течение нескольких суток перегретым паром и последующей механической очисткой, или же с помощью аппаратов струйной абразивной очистки. Такой способ очистки значительно сокращает время очистки, уменьшает простой резервуара, уменьшает объём тяжелых операций, вредных для здоровья человека, и снижает стоимость процесса очистки резервуара. К недостаткам механизированного способа очистки резервуаров следует отнести большой расход тепловой энергии на подогрев холодной воды, необходимость откачки загрязнённой воды на очистные сооружений, сравнительно большие потери легких фракций из нефтеостатков.
Суть химико-механизированного способа в том, что очистка резервуаров производиться с помощью растворов моющих средств, улучшающих отделение осадка от стенок, днища и внутренних конструкций резервуаров. Применение данных растворов способствует повышению качества очистки, интенсивности процесса очистки, характеризуется незначительной степенью применения ручного труда. Основными недостатками способа, которые ограничивают возможности его практического применения, являются дороговизна используемого специального реагента, необходимость дальнейшей очистки растворов моющих средств и утилизации реагента [3].
Кроме того, существуют комбинированные способы очистки емкостей и резервуаров. Комбинированный способ очистки предусматривает:
размыв моющим раствором нефтешламовых отложений, накопленных на днище резервуара;
смыв моющим раствором остатков нефтепродукта (нефти) со стенок резервуара;
отбор (откачка) нефтешлама, получаемого в процессе размыва отложений со дна резервуара, в емкость временного хранения;
отделение нефтепродукта (нефти) от моющего раствора и механических примесей;
закачка выделенного нефтепродукта (нефти) в автоцистерны, трубопровод или емкости;
дегазация резервуаров и емкостей с применением принудительной напорной вентиляции;
механизированная зачистка внутренних поверхностей резервуаров и емкостей;
ручная доочистка внутренних поверхностей резервуаров и емкостей;
сбор отходов в накопительных быстросборных емкостях.
К одному из перспективных методов удаления нефтеотложений относится универсальная передвижная автоматизированная система SUPERMACS (СуперМакс). Система предназначена для очистки резервуаров технологического оборудования с утилизацией нефтешламов.
Вариант решения проблемы очистки нефтяных резервуаров является предотвращение накопления осадков.
Наиболее рациональным методом из существующих по борьбе с накоплением донных осадков в нефтяных резервуарах, являются гидравлические системы размыва. В целях предотвращения накопления на днище резервуара осадков, а также для их удаления должны устанавливаются размывающие системы или винтовые мешалки [4].
Одним из типов размывающей системы является система размыва и предотвращения накопления осадка, состоящая из группы пригруженных веерных кольцевых сопел, обвязывающих их трубопроводов, насосного агрегата. Осадок размывается распространяющейся по днищу резервуара нефтью в виде веерной струи.
В процессе длительного накопления структура осадка изменяется. Он переходит из рыхлого состояния в уплотненное. Следует не допускать образования уплотненного осадка на днище резервуара.
Предотвращение накопления осадка следует осуществлять включением системы размыва по графику при высоте рыхлого осадка не более 10 см. Наиболее эффективный размыв рыхлого осадка происходит при расходе нефти (150–250) м3/ч на одно сопло.
При образовании в резервуаре уплотненного осадка его следует размывать прокачиванием нефти через систему в течение нескольких последовательных циклов заполнения и опорожнения. Наиболее эффективный размыв уплотненного осадка происходит при расходе нефти (200–300) м3/ч на одно сопло.
Однако накопление осадков не всегда удается предотвратить. В этом случае применяют различные способы очистки. И наиболее эффективным методом очистки является химико-механизированный, заключающийся в использовании растворителя парафина в сочетании с перемешиванием и подогревом осадков. Подобная технология сокращает затраты времени и труда и позволяет извлекать из осадков углеводородную часть.
- Кононов, О.В. Анализ и классификация существующих способов борьбы с отложениями в нефтяных емкостях / О. В. Кононов, Б. Н. Мастобаев // История науки и техники. — 2010. — № 6. — С.60–68.
- Способ очистки резервуаров, предназначенных для хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов при отрицательных температурах окружающей среды: пат. 2548077 Рос. Федерация: МПК7: B08B9 / 093 / Р. Р. Рамазанов, И. А. Малыхин [и др.]; заявитель и патентообладатель Миррико Холдинг ЛТД (VG). — № 2013110766/13; заявл. 12.03.2013; опубл. 18.03.2015
- Лерке, Г. Э. Исследование и разработка системы размыва и предотвращения накопления парафинистого осадка в нефтяных резервуарах большой емкости: автореф. дис. канд. техн. наук. — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1981.-25 с.
- Совершенствование систем предотвращения накопления донных нефтяных отложений в резервуарах большой вместимости / В. Н. Александров, В. А. Галканов, Б. Н. Мастобаев [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2001. — № 2. -С. 70–72.
Источник
Современные технологии размыва и удаления донных отложений в резервуарах товарной нефти в РФ
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 09.04.2018 2018-04-09
Статья просмотрена: 2622 раза
Библиографическое описание:
Агеева, В. В. Современные технологии размыва и удаления донных отложений в резервуарах товарной нефти в РФ / В. В. Агеева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 14 (200). — С. 21-24. — URL: https://moluch.ru/archive/200/49257/ (дата обращения: 19.11.2021).
Эксплуатация резервуаров товарной нефти в течение длительного времени приводит к образованию донных отложений и осадков (рисунок 1), которые приводят к уменьшению полезного объема резервуара и отсутствию возможности точно замерять фактическое количество товарной нефти в резервуаре. В связи с этим, требуется периодическая очистка резервуаров товарной нефти от скопившихся отложений и осадков.
Рис. 1. Донные отложения в резервуаре для товарной нефти
Период очистки товарных резервуаров от отложений и осадков устанавливается ГОСТ 1510–84 [1], в соответствии с которым резервуары товарной нефти, мазутов, моторных топлив и аналогичных по физико-химическим свойствам нефтепродуктов, следует зачищать по мере необходимости определяемой условиями сохранения их качества, надежностью эксплуатации резервуаров и оборудования, но не менее чем один раз в два года.
В настоящее время разработано большое количество методов очистки резервуаров товарной нефти от донных отложений. Выбор того или иного метода зависит от характера отложений, конструктивных особенностей резервуара, рентабельности и т. д. Минимальный и максимальный состав донных отложений резервуаров в процентах показан на рисунке 2.
Рис. 2. Состав донных отложений: 1 — углеводороды, 2 — вода, 3 — твердые частицы
В Российской Федерации для очистки товарных резервуаров применяются следующие методы:
– Ручной метод очистки резервуаров (рисунок 3), при котором с помощью ручного инструмента отложения очищаются, извлекаются и вывозятся для ликвидации, после чего емкость промывают водой температурой 30–50 0 С под давлением 0,2–0,3 МПа откачивая ее насосом вместе со шламом. Данный метод является наиболее дешевым с точки зрения затрат на оборудование, но приводит к длительным простоям резервуаров и требует серьезных организационно-технических мероприятий по обеспечению безопасности и снижению вреда для здоровья рабочих.
Рис. 3. Ручная очистка резервуаров
– Механизированный способ очистки резервуаров (рисунок 4) с помощью механических моечных машин и роботов позволяет сократить время простоя резервуаров и значительно снизить последствия вреда здоровью рабочего персонала. Однако механизированный способ очистки резервуаров имеет существенный недостаток заключающийся в возникновении «режущего» эффекта моющей струи что снижает эффективность очистки и приводит к разрушению резервуара [2].
Рис. 4. Робот для механизированной очистки
– Химико-механизированный способ очистки заключается в использовании специально подобранных моющих средств распыляемых моечными машинами при температуре раствора 45–50 0 С. Основным достоинством данного способа, помимо использования низкотемпературных растворов, является возможность выделить жидкий углеводород с содержанием 5 % воды. К основным недостаткам данного способа относятся необходимость вымывания остатков отложений разбавлением их нефтью, поскольку при смешивании с моющими растворами они активизируются и могут изменить состав газовой среды в резервуаре и привести к образованию высоких концентраций взрывоопасных паров в воздухе.
В сравнении с очисткой резервуаров, приводящей к простоям, более перспективным является применение стационарных устройств для размыва донных отложений, перемешивающих осадки и примеси (рисунок 5), которые взвешиваются в общей массе и удаляются при откачивании нефти из резервуара. Среди таких устройств наибольшее применение в РФ нашли устройства «Тайфун» и «Диоген».
Рис. 5. Устройство размыва донных отложений
В таблице 1 представлено экономическое сравнение средней стоимости работ по очистке резервуаров объемом 10000 м 3 различными способами и стоимость устройства размыва донных отложений.
Экономическое сравнение средней стоимости работ по очистке резервуаров объемом 10000 м 3 различными способами
Показатель
Ручная очистка
Роботизированный комплекс «Мегамакс»
Источник
