СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ НЕФТИ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ
METHOD OF MIXING OIL IN VERTICAL RESERVOIRS

Изобретение относится к способам перемешивания нефти в вертикальных резервуарах и может быть использовано в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности на объектах подготовки, транспорта и хранения нефти, а также в других отраслях промышленности при хранении жидкостей, из которых возможно выпадение осадков.
В процессе эксплуатации резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов в их донной части образуются осадки нефтешламов, состоящие из асфальтосмолистых веществ, парафиновых углеводородов, воды и механических примесей. Объем осадка может достигать 10-15 и более процентов заполняемого объема резервуара, что снижает его полезную вместимость.
Известен способ перемешивания нефти в вертикальных резервуарах для предотвращения образования отложений организованной струей находящейся в нем нефти, движущейся по прямой траектории, совершающей циклические движения из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, охватывающей всю поверхность днища резервуара и размывающей отложившийся на днище резервуара нефтешлам. Размыв отложений производится периодически по мере их накоплений. Нефть, обогащенная компонентами нефтешлама, выводится из резервуара по технологическому назначению (Патент РФ №2220766, кл. В01F 15/00, B01F 7/00, опубл. 2004 г.).
Недостатки известного технического решения заключаются в том, что перемешиванием охватывается только придонный слой находящейся в резервуаре нефти. Нефть, вовлеченная в процесс перемешивания, обогащается компонентами нефтешлама, вследствие чего ее состав периодически меняется.
Известен способ перемешивания нефти в вертикальных резервуарах для предотвращения образования отложений вращающимися относительно оси резервуара несколькими организованными струями находящейся в резервуаре нефти. Струи направляют по прямой траектории параллельно днищу в непосредственной близости от него в направлении от центральной части резервуара к его периферии. Организованные струи нефти размывают отложившийся на днище нефтешлам и при этом перемешивают находящуюся в резервуаре нефть. Нефть с диспергированным в ней нефтешламом откачивается из резервуара (Патент РФ №2253516, кл. В05В 1/04, опубл. 2005 г.).
Недостаток этого способа заключается в том, что перемешиванию подвергается только нижний слой находящейся в резервуаре нефти.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является способ перемешивания нефти с оседающим на днище вертикального резервуара нефтешламом для предотвращения образования отложений, заключающийся в подаче по прямой траектории длинной узконаправленной организованной струи нефти, совершающей циклические движения из стороны в сторону в горизонтальной плоскости и периодически охватывающей все участки поверхности днища резервуара. Организованная узконаправленная струя нефти, берущая начало от стенки резервуара, размывает осевший на днище резервуара нефтешлам. Размыв нефтешлама осуществляют периодически, по мере его накопления. Нефть, обогащенная компонентами нефтешлама, выводится из резервуара по технологическому назначению (Авт. свид. СССР №1532102, кл. В08B 9/08, В08B 9/12, опубл. 1989 г.).
Недостаток данного способа заключается в низкой эффективности перемешивания содержимого резервуара, так как организованная узконаправленная струя нефти охватывает только нижний слой находящейся в резервуаре нефти.
Изобретение направлено на улучшение перемешивания нефти в вертикальных резервуарах и как следствие - предотвращение образования отложений в них нефтешлама.
Поставленная цель достигается тем, что в способе перемешивания нефти в вертикальных резервуарах, включающем подачу нефти в объем резервуара, по меньшей мере, одним потоком через патрубок, расположенный в первых рядах листов обечайки, отвод нефти из резервуара, согласно изобретению каждый входящий поток подается закрытой струей, разделение каждого потока на три равных по величине осесимметричных потока - центральный и два боковых, расположенных симметрично под углом 40 градусов по обе стороны центрального потока, смешение центрального потока со 100-400% об. от его величины с находящейся в резервуаре нефтью, совокупность каждых из трех организованных потоков находится в одной плоскости в виде единого организованного потока, движущегося по траектории, представляющей собой спираль цилиндрической формы, восходящую под углом 35-40 градусов и наклоненную на 6-10 градусов к оси резервуара, а угол распространения струй каждого из трех организованных потоков составляет 30-40 градусов при коэффициенте турбулентности 0,35-0,4.
При подаче в резервуар нефти одновременно через несколько патрубков, направления создаваемых организованных потоков, движущихся по траектории, представляющей собой спираль цилиндрической формы, совпадают.
Кроме того, подачу нефти в резервуар осуществляют самотеком или насосом.
Кроме того, резервуар заполняют в режиме одновременной закачки и откачки или в режиме периодического заполнения - слива.
Способ реализуется следующим образом.
В вертикальный резервуар через патрубок, расположенный в первых рядах листов обечайки, закрытой струей подают нефть. В объеме резервуара каждый входящий поток разделяют на три равных между собой по величине осесимметричных потока - центральный и два боковых, расположенных симметрично под углом 40 градусов по обе стороны от центрального потока. Центральный поток смешивается с 100-400% об. на его величину с находящейся в резервуаре нефтью. Угол распространения каждого организованного потока составляет 30-40 градусов при коэффициенте турбулентности 0,35-0,4. Организованные потоки, располагающиеся в одной плоскости в виде единого организованного потока, движутся по траектории, представляющей собой спираль цилиндрической формы, восходящую под углом 35-40 градусов и наклоненную на 6-10 градусов к оси резервуара.
При такой организации потоков внутри резервуара перемешиванием охватывается весь его объем, а скорость отложения нефтешлама на днище резервуара по сравнению с прототипом уменьшается в десять-пятнадцать раз.
Нефть в резервуар может подаваться как в режиме одновременной закачки и откачки, так и при периодическом заполнении - сливе.
Способ иллюстрируется следующим примером.
3
3
Проведены испытания предлагаемого способа на вертикальном резервуаре объемом 2000 м, предназначенном для временного хранения нефти на центральном пункте ее подготовки перед перекачкой на НПЗ. Через патрубок, расположенный в первых рядах листов обечайки резервуара, закрытой струей самотеком подавали 135 м нефти в час. В объеме резервуара входящий поток разделялся на три равных между собой по величине осесимметричных потока - центральный и два боковых, расположенных симметрично под углом 40 градусов по обе стороны от центрального потока. Центральный поток смешивался с 400% об. на его величину с находящейся в резервуаре нефтью. Угол распространения каждого организованного потока составляет 35 градусов при коэффициенте турбулентности 0,35-0,4. Организованные потоки, располагающиеся в одной плоскости в виде единого организованного потока движутся по траектории, представляющей собой спираль цилиндрической формы, восходящую под углом 35 градусов и наклоненную на 8 градусов к оси резервуара.
Закачка нефти в резервуар и откачка ее производились одновременно. Анализы показали, что свойства подаваемой и откачиваемой нефти совпадали между собой.
По истечении шести месяцев эксплуатации подача нефти в резервуар была прекращена, а находящаяся в нем нефть откачана. Затем резервуар был пропарен и вскрыт. При осмотре полости резервуара в нем визуально зафиксировано наличие остатков нефти и конденсата воды. Отложения нефтешлама отсутствовали. По опыту эксплуатации за такое же время, в том же самом резервуаре, эксплуатируемом с заполнением его неорганизованным потоком нефти, откладывается слой нефтешлама толщиной не менее 10 мм. Это свидетельствует об улучшении перемешивания нефти в вертикальных резервуарах при использовании предлагаемого способа по сравнению с прототипом.
В итоге способ имеет следующие преимущества:
- нефть, перемешанная в объеме резервуара согласно предлагаемому способу, гомогенизируется, что является предпосылкой к получению из нее продукции со стабильными во времени свойствами;
- способ реализуется без дополнительных затрат энергии;
- необходимость в чистке резервуаров, эксплуатируемых согласно заявляемому способу, возникает в десять-пятнадцать раз реже, чем в способе по прототипу.