СПОСОБ ОЧИСТКИ РЕЗЕРВУАРА ОТ НЕФТЕШЛАМОВ
METHOD OF RESERVOIRS PURIFICATION FROM OIL SLUDGE

Изобретение относится к области добычи и переработки нефти, в частности к переработке нефтесодержащих осадков (нефтешламов), накапливающихся в резервуарах различного назначения, в частности в резервуарах для хранения нефти и темных нефтепродуктов, с дальнейшим использованием получаемого продукта.
Известен способ очистки резервуара от донных отложений с помощью передвижной установки. Способ заключается в размывании шламовой массы нагретой водой, при этом размытая шламовая масса откачивается из резервуара в шламосборник (В.Ф. Евтихин, С.Г. Малахова. Очистка резервуаров от остатков и отложений нефтепродуктов: Тематический обзор. - М., 1984, с.34).
Недостаток этого способа - низкая ее эффективность из-за образования в процессе очистки резервуара водой высокоустойчивых эмульсий. Кроме того, способ не обеспечивает утилизацию углеводородных составляющих нефтешлама.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ очистки резервуара и утилизации нефтешламов, накапливающихся в резервуарах различного назначения, включающий подачу нагретой нефти в резервуар для разрушения и разбавления нефтешламов одной струей, отвод образующейся смеси из верхней части резервуара (Пат. №2129534, кл. С02Р 11/18, B01D 17/00, опубл. 27.04.1999 г.).
Недостатки данного способа - высокие выбросы углеводородов из резервуара из-за нагрева верхнего слоя нефти и из-за ее турбулизации и перемешивания при подаче нефти одной горячей струей и отводе образующейся смеси из верхней части резервуара. Кроме того, способ характеризуется низкой эффективностью очистки резервуара: не обеспечивает полного очищения резервуара, требуя последующей доочистки вручную от механических примесей и воды, а также от парафинов, выпадающих в осадок из-за их кристаллизации. Кроме того, способ требует больших энергозатрат на нагрев нефти, подаваемой в резервуар для размыва нефтешлама.
Изобретение направлено на снижение выбросов углеводородов из резервуара при его очистке с одновременным увеличением эффективности процесса очистки и снижением энергозатрат.
Это достигается тем, что в способе очистки резервуара от нефтешламов, включающем подачу в придонную часть резервуара нефти для разрушения и растворения нефтешламов, отвод образующейся при этом смеси из резервуара, согласно изобретению указанную смесь выводят из нижней части резервуара, нагревают в теплообменнике до температуры плавления парафинов и возвращают в резервуар, распределяя над осадком в придонной части резервуара при помощи установленного над резервуаром распределителя потока, снабженного гибкими трубопроводами, причем смесь подвергают многократной циркуляции по схеме «резервуар-теплообменник-распределитель потока» до получения продукта с температурой кристаллизации, не превышающей температуру окружающей среды.
Целесообразно после нагрева смеси нефтешлама с нефтью отделить от нее мехпримеси и воду.
Кроме того, выведенную из резервуара смесь подвергают ультразвуковой обработке либо перед нагревом, либо после нагрева.
Кроме того, перед ультразвуковой обработкой в смесь добавляют диспергатор парафинов и/или депрессорную присадку для снижения температуры кристаллизации (застывания).
На фиг.1 представлена схема установки, иллюстрирующая предлагаемый способ очистки резервуара от нефтешламов, содержащая последовательно установленные резервуар, теплообменник для нагрева смеси нефти с нефтешламом, распределитель потока. Установка может дополнительно содержать сепаратор и/или ультразвуковой генератор, установленный до или после теплообменника. На фиг.2 показана схема установки, содержащая резервуар, теплообменник, сепаратор для отделения мехпримесей и воды, с ультразвуковой генератор, установленный перед теплообменником, распределитель потока.
Установка для осуществления способа очистки резервуара от нефтешламов содержит резервуар 1 с осадком нефтешлама, нижняя часть которого соединена с теплообменником 2. Над резервуаром 1 установлен распределитель 3 потока, снабженный гибкими трубопроводами 4 для распределения над осадком нефтешлама смеси, образованной в результате размыва нефтешлама. Выходная часть гибких трубопроводов снабжена соплами (не показано). Кроме того, установка может содержать сепаратор 5 для отделения мехпримесей и воды от смеси нефти с осадком нефтешлама, а также ультразвуковой генератор 6, установленный либо перед теплообменником 2, как показано на чертеже, либо после него.
Способ осуществляют следующим образом.
Вначале в придонную часть резервуара 1 с осадком нефтешлама подают нефть для разрушения и растворения нефтешлама. Образовавшуюся смесь нефти с суспендированным осадком нефтешлама выводят с низа резервуара, по меньшей мере, одним потоком. Выведенную из резервуара смесь нагревают до температуры плавления парафинов (50-60°С) в теплообменнике 2 для растворения парафинистых отложений в нефти, после чего подают ее в установленный над резервуаром распределитель 3 потока, откуда по гибким трубопроводам 4, снабженным соплами, смесь поступает для размыва осадка нефтешлама затопленными турбулентными струями. Образующуюся при этом смесь растворившегося осадка нефтешлама с нефтью подвергают многократной циркуляции через «резервуар 1 - теплообменник 2 - распределитель 3 потока» до получения продукта с температурой кристаллизации, не превышающей температуру окружающей среды. Окружающей средой является верхний слой нефти в резервуаре.
Желательно из нагретой в теплообменнике смеси нефти с осадком нефтешлама отделить мехпримеси и воду в сепараторе 5, так как механические примеси и вода являются загрязнителями нефти. Являясь центрами кристаллизации парафинов, они увеличивают температуру кристаллизации нефти и снижают растворимость парафинов в нефти и, следовательно, ухудшают эффективность процесса очистки нефтешламов.
Кроме того, смесь нефти с осадком нефтешлама подвергают ультразвуковой обработке в ультразвуковом генераторе 6 либо перед нагревом указанной смеси, либо после ее нагрева. Ультразвуковая обработка смеси нефти с осадком нефтешлама приводит к диспергации парафинов в нефти и снижению вязкости нефти, что также снижает температуру кристаллизации получаемого продукта (смеси нефти с нефтешламом).
Кроме того, перед ультразвуковой обработкой в смесь добавляют диспергатор парафинов и/или депрессорную присадку для снижения температуры кристаллизации нефти, что позволяет растворить большее количество парафинов в том же объеме нефти и, следовательно, увеличить эффективность процесса зачистки и снизить энергозатраты.
Предлагаемым способом создается турбулентный и температурный режим размыва осадка затопленными струями только в придонном слое резервуара. При этом кинетическая энергия струй используется непосредственно на размыв осадка и не затрачивается на турбулизацию и тепломассообмен во всем объеме резервуара. Таким образом, верхние слои нефти не подвергаются воздействию струй, не перемешиваются и не нагреваются (или незначительно нагреваются), а служат естественным защитным слоем, адсорбирующим газы и предотвращающим выбросы углеводородов, образующихся при нагреве придонного слоя нефтешлама.
Вследствие многократной циркуляции смеси нефти с осадком нефтешлама через размывочные устройства (распределитель потока с гибкими трубопроводами, снабженными соплами) происходит размыв осадка и растворение его в нефти до получения продукта с температурой кристаллизации, не превышающей температуру окружающей среды, после чего смесь откачивается на смешивание с товарной нефтью, а в резервуар подают следующую порцию нефти.
Температура кристаллизации образующегося продукта (смеси нефти с нефтешламом) контролируется отбором пробы с линии циркуляции и анализом в лаборатории.
Температура образующегося продукта (циркулирующей смеси нефти с нефтешламом) и температура верхнего слоя нефти в резервуаре измеряется термопарами, установленными после теплообменника на трубопроводе и в верхнем слое нефти в резервуаре.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
3
Пример 1. Согласно предлагаемому способу производилась очистка резервуара для хранения нефти объемом 50000 м, в котором в процессе хранения нефти образовался осадок нефтешлама высотой 2 метра. С целью разрушения и растворения нефтешлама в придонную часть резервуара, на осадок нефтешлама, была подана нефть, имеющая температуру кристаллизации -15°С, при помощи установленного над резервуаром распределителя потока, соединенного с гибкими трубопроводами, снабженными соплами. Нефть размывала осадок нефтешлама. При этом смесь, образовавшаяся при разбавлении нефтешлама нефтью, была выведена из нижней части резервуара, нагрета в теплообменнике до 60°С для растворения парафинистых отложений нефти и возвращена в придонную часть резервуара по гибким трубопроводам с соплами через установленный над резервуаром распределитель потока. При помощи сопел смесь вновь размывала осадок нефтешлама с образованием новой порции смеси, причем смесь подвергалась многократной циркуляции (45 циклов) по схеме «резервуар-теплообменник - распределитель потока» до образования продукта с температурой кристаллизации 18°С. Температура верхнего слоя нефти в резервуаре составляла 20°С. Полученный продукт был откачан для смешивания с товарной нефтью. Таким образом, в процессе осуществления описанного способа произошло повышение температуры кристаллизации размывающего продукта от -15°С (для нефти), до 18°С (для смеси нефти с нефтешламом). При этом высота осадка уменьшилась на 0,2 м. Температура верхнего слоя нефти оставалась постоянной - 20°С.
Очистка резервуара была продолжена после подключения сепаратора, установленного после теплообменника для нагрева нефти (смеси нефти с нефтепродуктом) - Пример 2. Так же как и в вышеописанном случае, в придонную часть резервуара, на осадок нефтешлама, была подана нефть с температурой кристаллизации -15°С, которая размывала осадок нефтешлама. Образованная при этом смесь нефти с нефтешламом подвергалась многократной циркуляции, при этом при помощи сепаратора на каждом цикле циркуляции отделялись мехпримеси и вода. Продукт с температурой кристаллизации 18°С был получен через 40 циклов и откачан для смешивания с товарной нефтью. Высота осадка уменьшилась еще на 0,2 м. Температура верхнего слоя нефти составляла 20°С. Снижение осадка на 0,2 м во втором случае произошло за 40 циклов циркуляции, что свидетельствует о повышении процесса очистки резервуара по сравнению с его очисткой без сепаратора.
Пример 3. Далее очистка резервуара была продолжена после подключения ультразвукового генератора, установленного перед теплообменником. Очистка производилась так же, как и в примере 2, с той разницей, что перед нагревом в теплообменнике смесь нефти с нефтешламом подвергалась ультразвуковой обработке. При этом происходила диспергация парафинов в смеси и снижение вязкости нефти. Продукт с температурой кристаллизации 18°С образовался через 38 циклов циркуляции смеси нефти с нефтешламом. При этом высота осадка нефтешлама снизилась еще на 0,2 м. Температура верхнего слоя нефти в резервуаре составляла 21°С.
Очистка резервуара с ультразвуковым генератором, установленным после теплообменника, не проводилась, так как ранее проведенные эксперименты показали одинаковые результаты независимо от места расположения ультразвукового генератора (до или после теплообменника).
Пример 4. Процесс очистки резервуара был продолжен с добавлением новой порции нефти и осуществлялся так же, как и по примеру 3, но перед ультразвуковой обработкой в смесь был добавлен диспергатор парафинов КХ-100 НР-1. После многократной циркуляции в 35 циклов была достигнута температура кристаллизации смеси 18°С. Высота осадка нефтешлама снизилась на 0,2 м. Температура верхнего слоя нефти в резервуаре составляла 21°С.
Пример 5. Процесс очистки резервуара был продолжен с добавлением новой порции нефти и осуществлялся так же, как и по примеру 4 с той разницей, что перед ультразвуковой обработкой в смесь была добавлена депрессорная присадка Dewaxol-73. До достижения температуры кристаллизации смеси 19°С со снижением высоты осадка нефтешлама на 0,2 м было осуществлено 34 цикла циркуляции смеси. Температура верхнего слоя нефти в резервуаре составляла 22°С.
Пример 6 (по прототипу). Для сравнения процесс очистки резервуара был продолжен путем подачи в придонную часть резервуара над осадком нефтешлама нагретой до 50°С нефти при помощи трубопровода, расположенного в нижней части резервуара. В данном случае процесс растворения нефтешлама происходило одной струей нефти, а образовавшуюся при разрушении и разбавлении нефтешлама смесь откачивали из верхней части резервуара и подавали новую порцию нагретой до 50°С нефти. При этом нефть в верхней части нагрелась до 45°С в результате перемешивания нефти, находящейся в резервуаре, за счет турбулизации, создаваемой струей новой порции подаваемой горячей нефти и откачки горячей смеси с верха резервуара.
Как видно, в примерах 1-5 нефть (имеющая температуру 20°С), поданная в начале цикла для разрушения и растворения осадка нефтешлама, циркулировала многократно, в то время как в способе по прототипу (пример 6) для тех же целей постоянно поступала новая порция горячей нефти, а это требовало дополнительных затрат на нагрев каждой порции нефти. При этом температура верхнего слоя нефти по примерам 1-5 составляла 20°С-22°С, а в примере 6 - 45°С, что свидетельствует о том, что при использовании предлагаемого способа снижаются выбросы углеводородов в атмосферу.
Таким образом, использование предлагаемого способа очистки нефтешламов, накапливающихся в резервуарах различного назначения, в частности в резервуарах для хранения нефти и темных нефтепродуктов позволит по сравнению с прототипом снизить выбросы углеводородов за счет обеспечения размыва осадка затопленными струями в придонной части резервуара с созданием защитного слоя нефти в верхней части и за счет размыва осадка струями смеси, распределенными по всей площади резервуара, что исключает турбулизацию всего объема нефти в резервуаре.
Кроме того, многократная циркуляция смеси нефти с осадком нефтешлама даст возможность полностью очистить резервуар от осадка нефтешлама без дополнительной очистки вручную, как это имеет место в прототипе. Более эффективной очистке резервуара способствуют очистка смеси нефти с нефтешламом в сепараторе от мехпримесей и воды, а также ультразвуковая обработка смеси и использование диспергаторов парафинов и/или депрессорных присадок.
Кроме того, многократное использование поданной в начале цикла нефти для разрушения и растворения осадка нефтешлама позволит снизить энергозатраты по сравнению с прототипом на очистку резервуара по предлагаемому способу.