УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЯНЫХ И НЕФТЕПРОДУКТОВЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ

Полезная модель относится к устройствам для очистки внутренней поверхности резервуаров от остатков нефти и нефтепродуктов и может быть использована при подготовке резервуаров к ремонту или к использованию под другие нефтепродукты, а также при периодических очистках.
Известен мобильный технологический комплекс для зачистки резервуаров [Пат. РФ №86506 U1, МПК В08 В9/08, В08 В9/093, з. 19.05.2009, оп. 10.09.2009] содержащий систему откачивания размытых отложений, систему подачи моющей жидкости, установку гравитационного разделения загрязненной жидкости на нефтепродукт, воду и желеобразные отходы, установку доочистки воды с возможностью слива ее в промышленный водоем (канализацию) или повторное использование для мойки резервуара, установку доочистки нефтепродуктов с возможностью использования их по целевому назначению, установку утилизации твердых и желеобразных отходов путем их сжигания и установку вентиляции газового пространства резервуара. Системы и установки данного технологического комплекса связаны между собой по потоку загрязненной жидкости трубопроводами с запорными клапанами. Все оборудование технологического комплекса размещено на автомобиле КАМАЗ и на прицепе. Мобильный технологический комплекс позволяет повысить эффективность его использования за счет обеспечения разделения загрязненной жидкости на воду, нефтепродукт и желеобразные отходы, доочистку нефтепродуктов и воды до нормативных требований, утилизацию отходов, а также позволяет многократно использовать очищенную воду для мойки внутренней поверхности резервуаров.
Недостатками данного технологического комплекса являются необходимость присутствия оператора внутри резервуара при проведении очистки, что сопряжено с риском для жизни и не позволяет использовать для эффективного размыва горячую воду, а также отсутствие возможности предварительной откачки нефтешлама при очистке резервуаров с высоким уровнем отложений нефтепродуктов, так как на практике довольно часто встречаются резервуары с уровнем отложений достигающих высоты технологического люка.
Известен комплекс для очистки нефтяных резервуаров от придонных остатков [Пат. РФ №49741 U1, МПК В08B 9/093, з. 18.07.2005, оп. 10.12.2005] Данный комплекс состоит из четырех взаимосвязанных функциональных частей: заборного устройства с фильтром грубой очистки, блока насосов, отстойника-разделителя и сборника товарной нефти. Фильтр задерживает крупные механические частицы. Блок насосов представляет собой постамент со смонтированными на нем двумя насосами, эжекционным откачивающим устройством, с возможностью подачи в него пара, и задвижками. Отстойник-разделитель представляет собой теплоизолированную низконапорную емкость с подогревателем, подводящими и отводящими патрубками. В отстойнике-разделителе откаченные из очищаемого резервуара жидкости разделяются по плотностям. В нижней части отстойника-разделителя скапливается вода, на дне - механические частицы, не уловленные фильтром, в верхней части - углеводороды, свободные от воды и механических частиц, практически, - товарная нефть, несколько обогащенная тяжелыми фракциями. Верхняя часть отстойника-разделителя соединена со сборником нефти. Сборник нефти - теплоизолированная безнапорная емкость, снабженная средствами подогрева, рециркуляции и перекачки. Нефть, очищенная от воды и механических частиц, попадает туда, благодаря давлению в емкости отстойника-разделителя. Вода из отстойника направляется через нагреватель на размывку и разжижение отложений в очищаемом резервуаре и, частично, на сброс. Переток жидкостей регулируется вентилями. Предусмотрена возможность продувки паром отдельных участков системы в случаях отложения там парафинов, смол, а также при ремонте или демонтаже комплекса. Комплекс обеспечивает высокую экономическую эффективность, благодаря полному выделению углеводородов из придонных остатков. Он обеспечивает и высокую экологичность, благодаря минимизации объема сбросов.
Недостатками данного комплекса являются отсутствие системы дегазации, необходимой для уменьшения концентрации взрывоопасных веществ в воздухе внутри резервуара при размещении в нем оборудования комплекса, а также невозможность многократного использования воды во время очистки резервуара, так как для отстаивания эмульсии требуется длительное время (от нескольких дней до нескольких месяцев).
2
В качестве прототипа выбран технологический комплекс для проведения зачистки внутренней поверхности резервуара от отложений [Пат. РФ №60008 U1, МПК B08B 9/08, B08B 9/093, з. 24.07.2006, оп. 10.01.2007], содержащий связанные трубопроводами зачищаемый (очищаемый) резервуар, систему (узел) подачи моющей жидкости и систему (узел) для откачивания размытых отложений в резервуар-отстойник. Система (узел) подачи моющей жидкости включает нагнетательный насос и подающий моющую жидкость трубопровод с устройством струйной отмывки. В качестве моющей жидкости используется подаваемая под давлением не больше 4 кгс/см не подогреваемая вода, при этом трубопровод, подающий воду в резервуар, подключен к магистральной водопроводной сети или резервуару с водой и снабжен устройством контроля и регулировки давления воды, подаваемой к размывающим соплам.
Система (узел) откачивания размытых отложений в резервуар-отстойник включает установку откачивания и трубопровод. В качестве установки откачивания используется оседиагональный лопастной насос. Между насосом и резервуаром-отстойником установлены последовательно соединенные щелевые фильтры.
Недостатками прототипа являются:
2
низкое качество очистки и большой расход воды, т.к. в качестве моющей жидкости используется холодная вода, подаваемая под низким давлением (не более 4 кгс/см). Кроме того, для последующего отделения от воды нефтепродуктов и механических примесей требуются отстойники большой вместимости и длительное время отстаивания;
- невозможность многократного использования воды во время очистки резервуара, так как для отстаивания эмульсии требуется длительное время (от нескольких дней до нескольких месяцев);
- установка фильтров после насосов, что может привести к преждевременному выходу насосов из строя ввиду того, что в перекачиваемой жидкости содержатся крупные частицы механических примесей;
- щелевые фильтры, предназначенные для очистки маловязких сред (например, вода с песком), могут преждевременно забиваться при очистке размытых остатков нефтепродуктов из резервуара, богатых асфальтено-смолопарафинистыми отложениями.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение эффективной и экономичной очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений без нахождения персонала внутри очищаемых резервуаров.
Технический результат выражается в повышении эффективности, экономичности и безопасности работ по очистке нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений содержит связанные трубопроводами с очищаемым резервуаром, снабженным технологическими люками, узел подачи моющей жидкости и узел откачивания размытых отложений, причем узел подачи моющей жидкости включает нагнетательный насос и подающий моющую жидкость трубопровод, начальная часть которого подключена через вентиль к резервуару с водой, а конечная часть, содержащая устройство струйной отмывки, выполненное с возможностью изменения направления струи моющей жидкости, размещена через технологический люк внутри очищаемого резервуара, узел откачивания размытых отложений включает установку откачивания и трубопровод, начальная часть которого размещена через технологический люк внутри очищаемого резервуара.
Согласно предложенному техническому решению установка для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений дополнительно содержит приемную емкость и насос для подачи размытых отложений, с расположенным перед ними, по меньшей мере, одним сетчатым фильтром грубой очистки размытых отложений, соединенным с конечной частью трубопровода узла откачивания, последовательно соединенные с насосом для подачи размытых отложений предварительный и основной блоки разделения размытых отложений, подключенный к резервуару с водой насос для подачи моющей жидкости к теплообменнику, теплообменник с трубопроводами для подвода и отвода моющей жидкости и теплоносителя, блок управления работой установки, соединенные с очищаемым резервуаром узел флегматизации и узел принудительной вентиляции, а установка откачивания представляет собой погружной насос, размещенный на дне внутри очищаемого резервуара.
В частности, установка может содержать узел доочистки, включающий вакуумный насос, соединенный с приемной емкостью и заборное устройство, расположенное внутри очищаемого резервуара, соединенное с трубопроводом отвода моющей жидкости от теплообменника и приемной емкостью.
Кроме того, в качестве узла принудительной вентиляции может быть использован приточный вентилятор, установленный на технологический люк очищаемого резервуара.
Также в качестве узла флегматизации может быть использована мобильная компрессорная азотная установка, соединенная с очищаемым резервуаром через технологический люк.
В качестве теплообменника может быть установлен подогреватель пластинчатый разборный.
Также теплообменник может входить в состав транспортабельного теплоэнергетического блока, включающего водогрейный котел с горелочным устройством, дымовую трубу и циркуляционный насос.
В числе отличий установки следует отметить то, что в качестве предварительного блока разделения размытых отложений может быть использован гравидинамический сепаратор.
Еще одним отличием установки является то, что в качестве основного блока разделения размытых отложений может быть использована нефтеводяная фильтрующая установка.
Кроме того, установка может содержать емкости для отделенной нефти и отделенных механических примесей.
В качестве емкости для сбора отделенной нефти, а также в качестве резервуара с водой могут быть использованы эластичные емкости.
Также в качестве сетчатого фильтра грубой очистки размытых отложений может быть использован сетчатый фильтр с фильтрующим элементом стаканного типа.
В качестве погружного насоса может быть применена гидравлическая шнековая помпа.
В качестве устройства струйной отмывки может быть использован пожарный робот с изменяемым углом распыливания моющей жидкости.
Еще одним отличием установки является то, что управление изменением направления размыва может быть выполнено дистанционным.
Приемная емкость может быть выполнена теплоизолированной.
Кроме того, оборудование установки может быть разделено на отдельные транспортабельные технологические блоки.
Также установка может содержать, по меньшей мере, один гибкий трубопровод для промывки сетчатого фильтра грубой очистки размытых отложений, соединенный с трубопроводом отвода моющей жидкости от теплообменника и данным фильтром.
Начальная часть трубопровода узла откачивания размытых отложений, размещенная через технологический люк внутри очищаемого резервуара, может быть выполнена в виде гибкой трубы.
Кроме того, установка может содержать фильтр очистки моющей жидкости.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена технологическая схема заявленной установки.
Установка для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений содержит связанные трубопроводами с очищаемым резервуаром, снабженным технологическими люками (не показаны), узел подачи моющей жидкости и узел откачивания размытых отложений. Узел подачи моющей жидкости включает нагнетательный насос 1 и подающий моющую жидкость трубопровод 2, подключенный начальной частью через вентиль (не показан) к резервуару 11 с водой. Конечная часть подающего моющую жидкость трубопровода 2 содержит устройство струйной отмывки 3, выполненное с возможностью изменения направления струи моющей жидкости и размещена через технологический люк внутри очищаемого резервуара. Узел откачивания размытых отложений включает установку откачивания, представляющую собой погружной насос 17, размещенный на дне внутри очищаемого резервуара и трубопровод 4, выполненный в виде гибких труб (рукавов), начальная часть которого размещена через технологический люк внутри очищаемого резервуара (соединена с погружным насосом 17). Также установка содержит приемную емкость 5 и насос 6 для подачи размытых отложений. Перед входом в приемную емкость 5 и насос 6 для подачи размытых отложений расположены два (основной и резервный) сетчатых фильтра 7 грубой очистки размытых отложений, соединенные с конечной частью трубопровода 4 узла откачивания. Также установка содержит последовательно соединенные с насосом 6 для подачи размытых отложений предварительный 8 и основной 9 блоки разделения размытых отложений. Кроме того, в состав установки входят подключенный к резервуару 11 с водой насос 23, трубопровод 24 для подачи моющей жидкости к теплообменнику 14, фильтр 13 очистки моющей жидкости, теплообменник 14 с трубопроводами для подвода 26 и отвода 27 моющей жидкости и трубопроводами для подвода и отвода (не показаны) теплоносителя. Помимо вышеперечисленного установка содержит блок управления работой установки (не показан), соединенные с очищаемым резервуаром узел флегматизации 15 и узел принудительной вентиляции 16. Для локальной доочистки резервуара в состав установки входит узел доочистки, включающий вакуумный насос 22, соединенный с приемной емкостью 5 и заборное устройство 18, расположенное внутри очищаемого резервуара, соединенное с трубопроводом 27 отвода моющей жидкости от теплообменника и приемной емкостью 5. Теплообменник 14 входит в состав транспортабельного теплоэнергетического блока, включающего водогрейный котел 19 с горелочным устройством, дымовую трубу 20 и циркуляционный насос 21. Кроме того, установка содержит емкости для отделенной нефти 10 и отделенных механических примесей 12. Установка содержит гибкие трубопроводы 25 для промывки сетчатых фильтров 7 грубой очистки размытых отложений, соединенные с трубопроводом 27 отвода моющей жидкости от теплообменника 14 и данными фильтрами.
Установка работает следующим образом.
Узлы установки соединяют друг с другом с применением трубопроводов и гибких трубопроводов (рукавов, например, гибких плоскосворачиваемых).
Производят монтаж узла принудительной вентиляции 16 на технологический люк очищаемого резервуара. В рассматриваемом примере, на технологический люк резервуара устанавливают приточный вентилятор и производят продувку резервуара с целью удаления летучих углеводородов (принудительную дегазацию).
Внутри очищаемого резервуара проводят монтаж погружного насоса 17.
Производят монтаж устройства струйной отмывки 3, предназначенного для разжижения донных отложений внутри очищаемого резервуара горячей водой с температурой 90°C под давлением 1,0 МПа, на технологический люк резервуара (температура и давление подачи моющей жидкости могут изменяться в ходе выполнения работ, при необходимости). В качестве устройства струйной отмывки 3, может быть использован пожарный робот (например, ПР-ЛСД-С60), который, в свою очередь, может обладать функциями изменения угла распыла моющей жидкости и дистанционного управления.
Насосом 23 по трубопроводу 24 подают моющую жидкость (воду) из резервуара с водой 11 через фильтр 13 очистки моющей жидкости в трубопровод 26 и далее в теплообменник 14. В качестве резервуара 11 с водой используется эластичная емкость, например, «Емкость мобильная каркасная «ЕМК-30», заполняемая водой из водопровода. В качестве теплообменника 14 целесообразно использовать подогреватель пластинчатый разборный, позволяющий произвести его быструю прочистку в случае засорения. Теплоноситель (например, вода) циркулирует в замкнутом контуре образованном теплообменником 14, трубопроводами для подвода и отвода (не показаны) теплоносителя, циркуляционным насосом 21 и котлом 19 с горелочным устройством и дымовой трубой 20. Также теплоноситель может подаваться к теплообменнику 14, например, из тепловой сети, расположенной на месте проведения работ. Нагретая в теплообменнике 14 моющая жидкость проходит через предварительный 8 и основной 9 блоки разделения размытых отложений и возвращается в резервуар 11, в результате чего моющая жидкость (вода) в резервуаре 11 нагревается до заданной температуры.
Нагнетательным насосом 1 по трубопроводу 2 подают разогретую моющую жидкость (воду) из резервуара 11 к пожарному роботу (устройству струйной отмывки 3).
Осуществляют размыв донных отложений с помощью пожарного робота. Наведение ствола пожарного робота производят дистанционно с пульта управления (не показан). При необходимости изменяют угол распыла моющей жидкости для более качественного размыва.
Для того чтобы исключить риск самовоспламенения пирофорных остатков, которые могут находиться в резервуаре, при проведении очистки струей воды под давлением в резервуаре одновременно с размывом производится флегматизация. В качестве узла флегматизации 15 в данном примере используется мобильная компрессорная азотная установка, соединенная с очищаемым резервуаром через технологический люк, например, посредством гибкого трубопровода. Использование мобильной компрессорной азотной установки, способной генерировать азот из воздуха, обеспечивает удобство транспортирования ее к месту проведения работ и позволяет исключить из состава заявляемой установки дополнительные емкости с азотом, а также исключает затраты на приобретение азота.
Одновременно с размывом производят перекачку погружным насосом 17 разжиженных донных отложений (нефтеводяной эмульсии) из очищаемого резервуара в приемную емкость 5. В качестве погружного насоса 17 может быть использована гидравлическая шнековая помпа, например, HYDRA-TECH S4SCR, представляющая собой центробежную шнековую помпу с поршневым гидравлическим двигателем, предназначенную для перекачки самых разных жидкостей (от воды и светлых нефтепродуктов до нефтепродуктов высокой вязкости и ила). Для привода гидравлической шнековой помпы может быть использована гидростанция (не показана), размещенная вне очищаемого резервуара и соединенная с ней резиновыми маслобензостойкими рукавами высокого давления (не показаны). Предпочтительное использование насоса с гидравлическим (или пневматическим) приводом обусловлено тем, что таким образом исключается возможность искрообразования (что может привести к воспламенению продукта), в отличие от использования электрического двигателя в невзрывозащищенном исполнении.
Перед входом в приемную емкость 5 или непосредственно в насос 6 для подачи размытых отложений нефтеводяная эмульсия проходит через сетчатый фильтр 7 грубой очистки. Затем очищенная от крупных включений нефтеводяная эмульсия поступает в приемную емкость 5, которая в целях сохранения температуры нефтеводяной эмульсии может быть выполнена теплоизолированной. Приемная емкость 5 используется при несоответствии производительности погружного насоса 17 и насоса 6 для подачи размытых отложений, в случае же когда достигается согласованная производительность обоих насосов, водонефтяная эмульсия подается в обход приемной емкости 5. После того как один из сетчатых фильтров 7 грубой очистки заполнится механическими примесями, включают в работу вместо него резервный фильтр, и производят очистку заполненного фильтра. Механические примеси после очистки фильтрующего элемента одного из фильтров 7 грубой очистки помещают в емкость 12 для отделенных механических примесей, например, в закрывающийся контейнер. В качестве сетчатых фильтров 7 грубой очистки использованы сетчатые фильтры с фильтрующими элементами стаканного типа, благодаря чему обеспечивается надежная фильтрация водонефтяной эмульсии и удобство в эксплуатации, в частности, простой монтаж и демонтаж фильтрующих элементов при их очистке. Для промывки сетчатых фильтров 7 грубой очистки размытых отложений, например, от образовавшихся на фильтрующих элементах парафиновых отложений используют гибкие трубопроводы 25, по которым подают нагретую в теплообменнике 14 моющую жидкость к данным фильтрам.
Насосом 6 для подачи размытых отложений подают водонефтяную эмульсию на предварительный блок 8 разделения размытых отложений для ее предварительного разделения на механические примеси, нефтепродукт (нефть) и воду. В качестве предварительного блока 8 разделения размытых отложений может быть использован гравидинамический сепаратор (ГДС) [например, «ГДС-40» http://otrabotka.com/goods/detail.php?id=2054]. В ГДС происходит циклонное (гидроциклонное) предварительное разделение воды и нефтепродукта (нефти), а также гравидинамическое разделение жидких фаз.
Из ГДС отделенную воду подают в резервуар 11, механические примеси - в емкость 12 для отделенных механических примесей, а отсепарированный нефтепродукт (нефть) - на дальнейшую очистку в основной блок 9 разделения размытых отложений. В качестве основного блока 9 разделения размытых отложений может быть использована нефтеводяная фильтрующая установка (НВФУ), например, «НВФУ-10» ООО «ЭКОсервис-НЕФТЕГАЗ», в которой происходит дальнейшее разделение воды и отсепарированного нефтепродукта (нефти).
Из НВФУ отделенную воду подают в резервуар 11, механические примеси - в емкость 12 для отделенных механических примесей, а нефтепродукт (нефть) подается, например, в емкость 10 для отделенной нефти или непосредственно в автоцистерну (не показана). В качестве емкости 10 для отделенной нефти может быть использована эластичная емкость, например, «Емкость мобильная каркасная «ЕМК-10». Использование эластичных емкостей обеспечивает удобство в транспортировке, т.к. в отличие от пластиковых или металлических емкостей в порожнем состоянии они занимают минимальный объем.
Управление (ручное и автоматизированное) технологическими процессами очистки резервуара осуществляется с помощью блока управления работой установки (не показан).
Вода (моющая жидкость) из резервуара 11 неоднократно используется в процессе очистки резервуара, что повышает экономичность проводимых работ ввиду снижения расхода воды (моющей жидкости).
Для проведения локальной доочистки резервуара используют узел доочистки, включающий вакуумный насос 22, соединенный, например, трубопроводом (не показан) с приемной емкостью 5 и заборное устройство 18, расположенное внутри очищаемого резервуара, соединенное с трубопроводом 27 отвода моющей жидкости от теплообменника 14 и приемной емкостью 5. Вакуумный насос 22 создает разряжение в приемной емкости 5, которая при этом отключена соответствующей запорной арматурой (не показана) от линии насоса 6 для подачи размытых отложений. Заборное устройство 18 устанавливается на дне очищаемого резервуара в месте локального скопления загрязнения и под действием разряжения, создаваемого вакуумным насосом 22, производится очистка данного участка, при этом откачиваемые отложения поступают в приемную емкость 5 через сетчатый фильтр 7 грубой очистки размытых отложений. При необходимости, для размыва донных отложений в зоне локальной доочистки, внутрь заборного устройства 18 может подаваться нагретая в теплообменнике 14 моющая жидкость. После завершения локальной доочистки или наполнения приемной емкости 5, выключают вакуумный насос 22, подключают приемную емкость 5 и насосом 6 для подачи размытых отложений подают отложения на предварительный блок 8 разделения размытых отложений и далее процесс повторяется аналогично, как и при работе с погружным насосом 17.
Для повышения удобства транспортирования и дальнейшего размещения на месте проведения очистных работ оборудование установки может быть разделено на отдельные транспортабельные технологические блоки (не показаны), которые соединяются между собой перед началом проведения работ трубопроводами и гибкими трубопроводами.
Проведение очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров посредством размыва отложений горячей струей моющей жидкости под давлением, с применением флегматизации и без нахождения персонала внутри резервуара при размыве позволяет обеспечить высокую эффективность очистки и безопасность проводимых работ. Также благодаря более полному выделению углеводородов из придонных остатков и минимизации объема отходов, подлежащих утилизации, обеспечивается высокая экономическая эффективность.