Устройство для очистки емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов

Авторы патента:

Группа изобретений относится к термохимической очистке емкостей, используемой в нефтяной и связанных с ней отраслях промышленности, в частности к удалению нефтяных остатков из резервуаров для хранения нефтепродуктов. Содержимое емкости нагревают до его разжижения посредством вводимого в емкость теплоносителя. Теплоноситель под давлением пропускают через теплообменники и трубопровод, размещенный снаружи емкости с охватом, по меньшей мере, части ее периметра. Введение теплоносителя в емкость осуществляют через предварительно выполняемые по периметру емкости отверстия в режиме кавитации, обеспеченном гидродинамическими генераторами колебаний, размещенным в зоне ввода теплоносителя в емкость. После удаления продуктов очистки проводят очистку стенок и днища емкости, для чего внутрь емкости подают моющее средство, инжектируемое паром, подаваемым через упомянутые отверстия. На пар с моющим средством с помощью акустического генератора накладывают акустические колебания для волнового воздействия на очищаемые поверхности в процессе их очистки. Кроме того, устройство снабжено насосным агрегатом для обеспечения циркулирования теплоносителя и удаления продуктов очистки. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении качества очистки, обеспечении возможности очистки емкостей с любой степенью заполнения ее нефтяными остатками, а также в возможности реализации способа в любых погодных условиях, включая зимнее время.

Известен способ термохимической очистки емкостей для нефтепродуктов от густых отложений путем впрыскивания в емкость суспендирующего агента с помощью струи воды и удаления эмульгированной фракции нефти под давлением новой струи (ЕР 0032813 A1, B 08 B 9/08, 1981 /1/). Известный способ имеет низкую экономичность и небезопасен с точки зрения экологии. Кроме того, данный способ обеспечивает очистку только от таких нефтепродуктов как масла, смазки и непригоден для очистки от асфальтосмолопарафиновых отложений, размягчение и удаление которых требует нагрева до температуры плавления парафина.

Известен способ очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений и соответствующее устройство для его осуществления, раскрытые в RU 2169627 С1, В 08 В 9/02, 27.06.2001 /2/. Способ включает нагрев отложений до температуры, превышающей температуру их плавления, путем подачи носителя теплового излучения с последующим удалением продуктов очистки. В качестве носителя теплового излучения используют горячий воздушный поток. Однако, этот способ не пригоден для очистки замкнутых емкостей большого объема.

Известен способ очистки емкостей от нефтяных остатков, включающий нагрев содержимого емкости, введение в нее органического растворителя, в качестве которого может быть использована, например,

легкая нефть, и веществ, генерирующих тепло, последующее разжижение и удаление продуктов очистки (RU2106211 C1, B 08 B 9/08, 10.03.1998 /3/).

В описании /3/ раскрыто и устройство для осуществления данного способа, включающее трубопроводы подачи реагентов, средство нагрева и введения теплоносителя в емкость, и средство выведения продуктов очистки. Данные способ и устройство приняты в качестве наиболее близких аналогов для соответствующих изобретений заявляемой группы.

Недостатком известного способа является сложная рецептура вводимой в емкость смеси ингредиентов, использование компонентов, обеспечивающих выделение тепла в результате химических реакций, что небезопасно. Использование многокомпонентной жидкости для очистки усложняет технологический процесс, одноразовое использование растворителей не позволяет вести процесс по замкнутому циклу, а это приводит к загрязнению окружающей среды. Кроме того, способ ограничен возможностью применения только случаями, когда загрязнения составляют 3-10% от заполняемого объема емкости.

Сложность рецептуры и необходимость использования химических реакций для выделения тепла усложняют конструкцию устройства, а также снижают эффективность ее работы.

Задачей изобретений является разработка высокотехнологичного способа и соответствующего устройства для очистки емкостей любого объема от нефтяных остатков, обеспечивающего экологическую безопасность и возврат удаляемых остатков в повторное производство.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении качества очистки, обеспечении возможности очистки емкостей с любой степенью заполнения ее нефтяными остатками, а также в возможности реализации способа в любых погодных условиях, включая зимнее время.

Кроме того, изобретение обеспечивает чистоту окружающей среды и возврат удаляемых остатков в повторное производство.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе очистки емкостей для хранения и транспортировки нефтепродуктов, включающем нагрев содержимого емкости до его разжижения посредством вводимого в емкость теплоносителя и удаление продуктов очистки, теплоноситель под давлением пропускают через трубопровод, размещенный снаружи емкости с охватом, по меньшей мере, части ее периметра, введение теплоносителя в емкость осуществляют через предварительно выполняемые по периметру емкости отверстия, а после удаления продуктов очистки проводят очистку стенок и днища емкости, для чего внутрь емкости подают моющее средство, инжектируемое паром, подаваемым через упомянутые отверстия.

При этом в качестве теплоносителя используют подаваемую извне нефть или имеющуюся в емкости подтоварную воду, нагрев теплоносителя проводят посредством паровых теплообменников. Кроме того, введение теплоносителя в емкость осуществляют в режиме кавитации, а на пар с моющим средством накладывают акустические колебания для волнового воздействия на очищаемые поверхности в процессе их очистки. Введение теплоносителя в емкость осуществляют в регулируемом режиме, а также производят подачу дополнительного теплоносителя в центр емкости через веерные сопла. Нагрев содержимого емкости проводят до температуры, превышающей температуру плавления парафина, но не превышающей температуру разложения нефти на фракции. Для обезвоживания нефтепродукта проводят его отстаивание с последующим сливом подтоварной воды.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что в устройстве очистки емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов, содержащем систему трубопроводов, средство нагрева теплоносителя, средство его введения в емкость и средство выведения продуктов очистки,

система трубопроводов включает трубопровод подачи теплоносителя и трубопровод подачи пара, размещенные снаружи емкости с охватом, по меньшей мере, части ее периметра, средство нагрева теплоносителя выполнено в виде теплообменников, а по периметру емкости выполнены отверстия для введения теплоносителя.

Дополнительно устройство может быть снабжено гидродинамическими генераторами колебаний для обеспечения режима кавитации теплоносителя в зоне его введения в емкость, акустическими генераторами колебаний для обеспечения волнового воздействия на очищаемые поверхности в процессе их отмывки паром, а также насосным агрегатом для обеспечения циркулирования теплоносителя и выведения продуктов очистки. Трубопроводы снабжены задвижками для обеспечения регулируемого режима введения теплоносителя.

Изобретения иллюстрируются чертежом (фиг.1), на котором показана схема устройства для очистки емкостей для хранения и транспортировки нефтепродуктов.

По периметру емкости 1 для хранения и транспортировки нефтепродуктов смонтирована технологическая обвязка, состоящая из трубопровода 2 для подачи теплоносителя и трубопровода 3 для подачи пара, охватывающих, по меньшей мере, часть периметра емкости 1, теплообменных аппаратов, в качестве которых используются, например, паровые теплообменники 4, и насосов 5. Трубопровод 2 снабжен отводами 6 с установленной на них запорно-регулирующей арматурой 7. Отводы 6 введены в отверстия, выполненные в стенке емкости 1. Трубопровод 3 также соединен с емкостью 1 посредством отводов 9. Устройство снабжено средствами создания режима кавитации, выполненными в виде гидродинамических генераторов 8 колебаний. Кроме того, устройство снабжено средствами создания акустических колебаний (условно не показаны).

Количество и производительность теплообменников 4 и насосов 5 рассчитывается в зависимости от объема емкости 1, количества удаляемых отложений (остатков), температуры окружающей среды, времени, за которое надо произвести очистку (которое регламентируется обычно допустимым временем вывода емкости из технологического цикла предприятия). Кроме того, учитывается также, что при скоростях создаваемого насосами 5 потока затопленной струи теплоносителя (нефти или подтоварной воды) более 4 м/с происходит лавинообразное возникновение статического электричества, что не отвечает требованиям техники безопасности.

Способ очистки емкости для нефтепродуктов, а также работа устройства для реализации, осуществляются следующим образом.

Очистка резервуара производится в несколько этапов.

1 этап - циркуляционный подогрев.

На этом этапе теплоноситель, в качестве которого используют нефть или подтоварную воду, нагревают в теплообменниках 4 и под давлением, создаваемым в насосах 5, подают в трубопровод 2, охватывающий емкость 1. Из трубопровода 2 теплоноситель через отводы (врезки) 2 и отверстия в корпусе емкости 1 поступает горячей струей внутрь емкости 1. При вводе в емкость 1 на теплоноситель накладывают колебания, используя для этого гидродинамические генераторы 8 колебаний, создающие в емкости 1 режим кавитации.

Попадая в основную массу застывшего нефтепродукта (нефтяных остатков) теплоноситель перемешивается с ним и отдает ему тепло, нагревая до требуемой температуры, обеспечивающей текучесть смеси нефтепродуктов, необходимой для ее горячей перекачки. Использование режима кавитации в областях ввода теплоносителя в емкость 1 позволяет уменьшить время гомогенизации парафинов с горячей нефтью за счет интенсификации тепломассообменных процессов. При наличии в емкости 1 веерных сопел теплоноситель может подаваться и через них.

2 этап - обезвоживание.

После разогрева всей массы остатков нефтепродукта, содержавшегося в емкости, до требуемой температуры производят его отстаивание, в процессе которого нефтепродукт с незначительным содержанием воды (<4%) оказывается наверху, а подтоварная вода, имеющая большую плотность -внизу. Затем подтоварную воду сливают (дренируют) в канализационные стоки, а нефтепродукт направляют на первичную обработку на установках обессоливания и дальнейшего обезвоживания для получения конечного продукта, содержащего менее 1% воды.

3 этап - горячая перекачка (раскачка).

На этом этапе производят выведение из емкости остатков нефтепродуктов по трубопроводам, при этом обеспечивают их повышенную температуру, что необходимо для исключения их остывания и снижения вязкости во время перекачки во избежание закупорки по длине трубопровода.

Для этого температуру нефтепродукта по длине трубопровода обеспечивают не более 90°С для исключения разложения нефти на фракции, (которая происходит при температуре свыше 100°С), и закоксовывания труб теплообменников, что резко снижает эффективность способа и его производительность. В процессе горячей перекачки основная масса нефтепродукта удаляется из емкости 1, поступая в производство на дальнейшую переработку.

4 этап - промывка.

Поскольку после горячей перекачки в емкости 1 неизбежно остается некоторое количество остатков вязкого нефтепродукта, то для его полного удаления в емкость 1 закачивают дополнительное количество рассчитываемого в зависимости от объема емкости 1 теплоносителя, который растворяет остатки вязкого нефтепродукта и вместе с ним выводится из емкости. Эта операция повторяется 2-3 раза, в зависимости от количества нефтепродукта, оставшегося после предыдущего этапа очистки емкости.

5 этап - пропарка.

На этом этапе, необходимом для финишной очистки стенок, днища резервуара, верхней и нижней части понтона (для резервуаров понтонного типа) от осевших на их поверхностях остатков нефтепродукта, в емкость 1 через трубопровод 3 через отводы 9 и отверстия в стенках емкости 1 подают пар. Для увеличения эффективности пропарки, снижения ее сроков и улучшения качества очистки одновременно с паром на очищаемые поверхности подают щелочное моющее средство на основе трилонов и бутилцеллозольва, инжектируемое паром. Кроме того, на поток пара на входе в емкость 1 накладывают акустические колебания. Смесь горячего пара с моющем средством очищает стенки емкости, а нефтепродукты при этом стекают на дно емкости.

Акустические колебания создают с помощью акустических генераторов колебаний, волновое воздействие которых на попадающее на стенки емкости моющее средство в процессе пропарки интенсифицируют процесс отделения загрязнений от стенок резервуара и облегчают их стекание вниз.

6 этап - финишный.

На этом этапе смесь моющего средства с вымытыми нефтепродуктами дренируется в канализационные стоки.

В ходе проведения процесса очистки по вышеописанной технологии практически исключен ручной труд. За счет большой эффективности моющего средства при сливе его в канализационные стоки происходит также их очистка.

1. Устройство очистки емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов, содержащее систему трубопроводов, средство нагрева теплоносителя, средство его введения в емкость и средство выведения продуктов очистки, отличающееся тем, что система трубопроводов включает трубопровод подачи теплоносителя и трубопровод подачи пара, размещенные снаружи емкости с охватом, по меньшей мере, части ее периметра, средство нагрева теплоносителя выполнено в виде теплообменников, а по периметру емкости выполнены отверстия для введения теплоносителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено гидродинамическими генераторами колебаний для обеспечения режима кавитации теплоносителя в зоне его введения в емкость.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено акустическими генераторами колебаний для обеспечения волнового воздействия на очищаемые поверхности в процессе их отмывки паром.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубопроводы снабжены задвижками для обеспечения регулируемого режима введения теплоносителя.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено насосным агрегатом для обеспечения циркулирования теплоносителя и выведения продуктов очистки.