СПОСОБ ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЯНОГО РЕЗЕРВУАРА Российский патент 1998 года по МПК B08B9/08 B08B101/02 B08B3/02 

Настоящее изобретение относится к способу очистки нефтяного резервуара с одновременным использованием остатков нефти, в котором остатки нефти разжижают для образования жидкой смеси, при этом полученную жидкую смесь разгружают из резервуара и подвергают обработке для разделения смеси на фракции.

Во время хранения нефтепродуктов, например сырой нефти, жидкого топлива и других очищенных масел, в резервуарах осаждается незначительное количество нефти. Осажденный материал, количество которого зависит от типа нефтепродукта и его происхождения, скапливается на днище и стенках резервуара, и со временем он будет образовывать сравнительно толстый слой осадка в резервуаре.

Особенно в резервуарах, применяемых для хранения сырой нефти, образованный таким образом слой будет содержать другие компоненты, а не углеводороды. В слое может присутствовать значительное количество воды, песка, сыпучая ржавчина и шлам.

Когда резервуар для нефти, содержащий такой слой осадка, опорожняют, обычно под упомянутым слоем присутствует слой воды, и этот слой воды удаляют путем откачки до начала удаления слоя остатка нефти. Слой остатка нефти может быть настолько твердым, что раньше его удаление должно было осуществляться вручную или посредством выемки механической лопатой либо путем добавки большого количества нефти, которую заставляли оседать с сильным движением при помощи мешалок таким образом, чтобы часть нефти в слое шлама находилась во взвешенном состоянии в упомянутой нефти. Это делалось для упрощения истинной очистки, которую осуществляли вручную, возможно при помощи механических средств, например, применяя отделители шлама или другое подобное оборудование.

В патенте США N 5085242 раскрыт способ описанного типа. В этом известном способе вводят греющую среду под поверхностью жидкости через люк в резервуаре для хранения нефти, причем эта греющая среда предпочтительно не смешивается с нефтью и представляет собой воду в таком количестве и при такой температуре, что остаток нефти в резервуаре расплавляется и на дне резервуара образуется слой жидкости, состоящей из нижней водной фазы и верхней нефтяной фазы.

Удаление нефти осуществляют предпочтительно посредством размещения поплавкового насоса в резервуаре, при этом впускное отверстие насоса располагают над поверхностью раздела между водной и нефтяной фазами. Нефть удаляют путем откачки насосом через второй люк в резервуаре и вводят в резервуар для выдержки, где прилагают тепло и перемешивают нефть для исключения затвердевания.

Хотя воду в резервуаре для выдержки отделяют прежде, однако, жидкий нефтепродукт подвергают, после повторного нагрева, различным последующим обработкам, например, фильтрованию, декантации и центрифугированию для отделения твердых компонентов, остатков воды и других нежелательных компонентов. После удаления путем откачки насосом, большой части нефтяной фазы удаляют обычным способом, например, вручную и/или механически нижнюю водную фазу и твердые частицы, осажденные на дне резервуара.

В соответствии с конкретным исполнением используемую известным способом греющую среду, как упоминалось, это - предпочтительно вода, откачивают из резервуара и после фильтрования и повторного нагрева она рециркулирует в резервуар.

В патенте EP-A-0132197 раскрыт способ очистки отделения резервуара, содержащего шлам, посредством обработки шлама эмульгатором для образования ванны разжиженного шлама, удаления разжиженного шлама из отделения, рециркуляции части разжиженного шлама в отделения и разбрызгивания его под давлением для дополнительного разжижения осадка в нем.

Изобретение основано на открытии, что осадок можно разжижить без применения добавок, которые являются инородными по отношению к нефтяным компонентам осадка, за счет использования нагретого рециркулируемого осадка в качестве агента для разжижения.

Ближайшим аналогом изобретения является способ очистки нефтяного резервуара, содержащего слой остатков нефти, при котором остатки нефти разжижают до получения жидкого содержащего нефть продукта, этот продукт удаляют из резервуара и подвергают очистке с образованием очищенного нефтепродукта, оставшуюся неочищенную часть рециркулируют в резервуар и распределяют ее внутри резервуара в зоне, расположенной над поверхностью слоя остатков нефти (патент США N 5078799, кл. B 08 B 3/02, 07.01.92).

Недостатком известного способа является неэффективность разжижения остатков нефти.

Способ в соответствии с изобретением включает в себя стадии разжижения остатков нефти для образования жидких продуктов, содержащих нефть, разгрузку жидкого продукта, содержащего нефть, из резервуара, очистку части удаленного продукта для получения очищенного нефтепродукта, рециркуляцию другой его части в резервуар и распределение его в резервуаре в зоне, расположенной над поверхностью слоя остатков нефти, при этом в способе часть удаленного продукта, который должен рециркулировать в резервуар, нагревают до температуры, которая достаточно высокая, чтобы разжижить остатки нефти и осуществлять разжижение остатков нефти, содержащихся в резервуаре, главным образом за счет рециркулированного горячего разжиженного осадка.

Изобретение основано на открытии, что несколько технических преимуществ достигаются за счет использования части удаленного нефтепродукта в качестве разжижающего агента вместо применения отдельной нагревательной среды и за счет распыления нефтепродукта над поверхностью жидкости, а не под поверхностью жидкости, как это обычно делают в системах рециркуляции.

Во-первых, значительно уменьшается объем загрязненного материала и, во-вторых, исключается применение и нагрев отдельной нагревательной среды. Кроме того, исключаются проблемы повторного отделения нагревательной среды от разжиженного нефтепродукта и осуществления отдельного удаления нагретого нефтепродукта из резервуара. И как результат этого способа, в котором смесь повторно вводят, достигается эффективный физический удар на очищаемые или обрабатываемые поверхности.

Также можно исключить применение отдельного обогреваемого резервуара для выдержки.

Кроме того, исключение отдельной нагревательной среды упрощает последующую обработку разжиженного нефтепродукта для получения полезных нефтепродуктов.

Упомянутые технические преимущества позволяют уменьшить время очистки резервуара для нефти. Например, резервуар объемом 50-80000 м³ очищают за 24-28 часов, тогда как известный способ, раскрытый в патенте Великобритании N 2227648, предположительно требует 4-8 дней для операции опорожнения резервуара и 10-20 дней для последующей очистки его внутренней полости. Время обычной ручной или ручной/механической очистки составляет обычно 30-90 дней.

В нижеследующем описании изобретения разжижение остатков нефти осуществляется только посредством нагрева.

Однако следует отметить, что разжижение нагревом можно скомбинировать с разжижением путем разбавления незначительным количеством агента для уменьшения вязкости, например, дизельным маслом, то есть количеством, которое, как максимум, соответствует количеству остатков нефти, присутствующих в резервуаре, или посредством физической ударной силы, сообщаемой слою остатков нефти.

Итак, видно, что вязкость остатков масла часто изменяется до такой степени, что он становится жидким, если его подвергают вибрациям или другим движениям. Например, слой можно частично разжижить просто путем направления струй вязкой жидкости на этот слой.

До начала удаления осажденных осадков нефти из резервуара необходимо просто приложить тепло к тому месту, откуда должна удаляться жидкая смесь. Это может достигаться путем ввода нагретой нефти в эту зону, например, нефти из предшествующей операции очистки резервуара. Либо резервуар для нефти может содержать средство, выполненное как одно целое, для косвенного нагрева части резервуара.

Таким средством для косвенного нагрева могут быть нагревательные кабели, установленные вокруг трубопровода для откачки жидкого нефтепродукта.

Когда в резервуаре образуется соответствующее количество жидкого нефтепродукта, нефть удаляют из резервуара путем откачки насосом, ее подвергают очистке и после возможного нагрева она рециркулирует в резервуар через разбрызгивающее средство, установленное в баке, и используют в качестве греющей среды для нагрева, плавления и разжижения дополнительных остатков нефти.

После соответствующего периода времени, когда образуется достаточно большое количество жидкого нефтепродукта, только часть его рециркулирует в резервуар, а остальную часть обрабатывают.

Когда осуществляется процесс очистки резервуара для нефти и количество осажденного нефтепродукта в резервуаре уменьшается, часть жидкого нефтепродукта, которая рециркулирует, уменьшается и рецикл прекращается, если в резервуаре содержится только незначительное количество нефтепродукта.

Жидкую смесь предпочтительно повторно нагревают до температуры 50-95^oC и, в частности, от 65^oC до 90^oC.

В результате нагрева осажденного остатка нефти до температуры в указанном интервале жидкая смесь имеет вязкость, пригодную для разгрузки путем откачки насосом, и она находится в интервале 1-150 сантистокс.

В соответствии с конкретным исполнением способа согласно изобретению жидкую смесь, разгружаемую из резервуара путем откачки насосом, очищают до ее повторного нагрева и рециркуляции в резервуар. Это можно достичь путем ввода ее сначала в отстойник для осаждения твердых частиц, например, песка, остатков ржавчины и т.п. и затем пропускания ее через сепаратор для отделения воды от нефти.

Очистку можно также осуществлять другими способами, например, посредством фильтрования, декантирования, центрифугирования или обработки в гидроциклоне.

Рециркулируемую жидкую смесь предпочтительно распределяют в резервуаре для нефти посредством распыления таким образом, чтобы обрабатывались стенки и днище резервуара.

Для этой цели предпочтительно применяют одну или несколько вращающихся распылительных форсунок, которые постепенно изменяют плоскости вращения таким образом, что струи жидкости достигают все части внутренней полости резервуара и, следовательно, очищаются от остатков нефти.

Установлено, что наиболее эффективная очистка достигается, когда горячую жидкость распыляют под давлением ниже 25 бар. Благодаря применению такого сравнительно низкого давления и форсунок соответствующей конструкции образуются струи жидкости, имеющие достаточно высокую инерцию для обеспечения эффективного отделения и разжижения остатков нефти, присутствующих в резервуаре, когда струи ударяют по остаткам нефти и внутренней полости резервуара.

В соответствии с другим конкретным исполнением заявленного способа после очистки резервуара нагретым остатком нефти следует очистка стенок и днища резервуара промывочной жидкостью, предпочтительно горячей водой, которую разбрызгивают через те же распылительные средства, которые применяют во время процесса разжижения.

Удаленный из резервуара и очищенный нефтепродукт можно использовать в качестве топлива, присадки для добавки в другие нефтепродукты или в качестве исходного материала для процесса термического крекирования, в котором получают углеводороды с низкой молекулярной массой и низкой температурой кипения из углеводородов со сравнительно высокой молекулярной массой, содержащихся в остатке нефти.

Устройство, пригодное для осуществления описанного способа, содержит средство для ввода разжиженного агента в резервуар для нефти для образования жидкой нефти из осажденных остатков нефти, средство для удаления жидкой смеси из резервуара и средство для обработки жидкой смеси для разделения ее на фракции, причем устройство отличается тем, что дополнительно содержит средство для отделения части жидкой смеси, удаленной из резервуара, средство для очистки отделенной жидкой смеси и средство для рециркуляции порции отделенной части жидкой смеси в резервуар для нефти.

Особенно предпочтительный вариант исполнения устройства дополнительно содержит средство для нагрева отделенной части извлеченной жидкости до ее рециркуляции в резервуар и распыления над поверхностью жидкости.

Средство обработки жидкой смеси для удаления нежелательных веществ предпочтительно содержит отстойник для отделения твердых частиц и сепаратор для отделения воды. Упомянутое средство предпочтительно расположено на стороне вверх по течению от средства разделения и рециркуляции части жидкой смеси в резервуар.

Упомянутый сепаратор обычно содержит волокнистый мат, расположенный в баке, со средством ввода водной смеси к одной стороне волокнистого мата и средством удаления смеси, освобожденной от воды, из противоположной стороны мата. Такой сепаратор имеет преимущество в том, что он очень простой, недорогостоящий и надежный.

Теперь изобретение будет описано подробно со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг. 1 - схематический вид в вертикальном разрезе резервуара для нефти, соединенного с устройством, пригодным для реализации способа, согласно изобретению;
фиг. 2 - технологическая схема для устройства, показанного схематически на фиг. 1.

На фиг. 1 в позиции 1 обозначен резервуар для нефти, имеющий днище 2, содержащее отстойник 3 для нефти, соединенный с выпускным трубопроводом 4. Выпускной трубопровод 4, в котором установлены клапаны 5 и 6, соединен с устройством 7 в соответствии с изобретением.

Через дополнительный трубопровод 8, в котором установлены клапаны 9 и 10, устройство 7 соединено со средствами 11 распределения жидкости в форме вращающихся форсунок, причем средства 11 расположены так, что жидкость, выходящую из них, можно заставить распыляться на все части внутренней полости резервуара 1.

Также устройство 7 содержит выпускной трубопровод 12 для очищенного нефтепродукта и клапан 13, установленный в трубопроводе 12.

Устройство, показанное на фиг. 2, содержит бак 20, разделенный на две камеры 21 и 22 перегородкой 23 в форме доски из минеральных волокон. Камера 22 разделена на два отделения 25 и 26 дополнительной перегородкой 24, которая действует в качестве слива. Как показано на фиг. 2, трубопровод 4 для выпуска нефти и расположенный в нем клапан 6 соединены с отделением 25 насосом, например, диафрагменным насосом и посредством дополнительного клапана 28. Днище отделения 25 соединено с трубопроводом 29 с клапаном 30, а днище камеры 22 соединено подобным образом с вторым трубопроводом 31 с клапаном 32.

Камера 22 дополнительно соединена с трубами 33 и 34, в которых установлены регуляторы уровня 35 и 36 соответственно, причем эти клапаны электрически соединены с клапаном 37, который будет описан более подробно.

Кроме того, камера 22 соединена с трубопроводом 38, имеющим свободный конец, который расположен в верхней части камеры 22. Через клапан 39 трубопровод 38 соединен с впускным отверстием циркуляционного насоса 40. Впускное отверстие циркуляционного насоса 40 подсоединено к дополнительному трубопроводу 41, который соединен через клапан 42 и 43 с выпускным трубопроводом 4 для нефти. Трубопровод 41 соединен с трубопроводами 29 и 31 и дополнительно содержит выпускной трубопровод 44 с клапаном 45.

Через регулятор давления 46 с датчиком давления 47 выпускное отверстие циркуляционного насоса 40 соединено с впускным отверстием теплообменника 48 и ответвленным трубопроводом 49 с клапаном 50. Трубопровод 51, к которому подсоединен датчик 52, управляющий регулятором 53 для подачи нагревательной среды к теплообменнику 48, и манометр 54, соединяет выпускное отверстие теплообменника 48 с трубопроводом 8, имеющим установленный в нем клапан 9.

Посредством трубопроводов 61 и 62, в которых установлены клапаны 63 и 64 соответственно, впускное отверстие насоса 60 может быть подсоединено к трубопроводу 38 или трубопроводу 41.

Выпускное отверстие насоса 60 подсоединено к клапану 37 посредством трубы 65, при этом выпускное отверстие клапана 37 подсоединяется к трубопроводу 12 с клапаном 13.

Трубопровод 65 также соединен с рециркуляционным трубопроводом 65, который соединен посредством патрубков 67 и 68 с клапанами 69 и 70 соответственно с форсунками 71 и 72 соответственно, установленными в камерах 21 и 22.

Показанное устройство дополнительно содержит ответвленный трубопровод 73 с клапаном 74, установленным на трубопроводе 4, и с выпускным клапаном 75, который соединен с баком 20.

Наконец, бак 20 содержит нижний клапан 76 для выпуска осажденных твердых частиц.

Показанное устройство работает следующим образом:
Когда начинают осуществлять способ удаления остатков нефти, осажденных на дно резервуара 1, необходимо подавать тепло в зону, расположенную вокруг отстойника 3. Это может достигаться посредством ввода части нагретой нефти через средство 11 распределения жидкости, или используя электрическое нагревательное средство, расположенное в отстойнике 3 или вблизи него.

Когда образуется соответствующее количество расплавленного остатка нефти благодаря начальной подачи тепла или применения любого другого способа, этот остаток накачивают в отделение 25 в баке 20 насосом 27. В отделении 25 происходит отделение твердых частиц, например, песок, сыпучая ржавчина и т. д. осаждаются. Жидкость, освобожденная от таких примесей, переливается через верхнюю кромку стенки 24 и входит в отделение 26.

Твердые частицы, осажденные в отделении 25, можно удалять через нижний клапан 76, а более тяжелую часть жидкости в камере 22 можно выпускать через трубопровод 29 и клапан 30.

Часть жидкости, поступающей в отделение 25, может рециркулировать в резервуар 1 посредством насоса 40 и затем ее можно повторно нагревать в теплообменнике 48.

Жидкость из камеры 26 проходит через перегородку 23 из минеральных волокон в камеру 22. Во время ее прохождения через перегородку 23 происходит разделение жидкости на верхнюю нефтяную фазу и нижнюю водную фазу.

Посредством регулирования количества воды, которая по трубопроводу 31, трубопроводам 41 и 62, через клапан 64 и насос 60 передается из клапана 32 в камеру 22 и через клапан 37 в трубопровод 12, регуляторы уровня 35 и 36 обеспечивают то, что в камере 22 поддерживается соответствующее равновесие между двумя фазами.

Очищенный нефтепродукт выпускается из камеры 22 по трубопроводу 32. Часть удаленного нефтепродукта проходит через теплообменник 48, где его повторно нагревают, и затем он проходит в трубопровод 8 и из него назад в резервуар 1, в котором он распределяется по внутренней полости резервуара средством 11 распределения жидкости.

Давление рециркулируемой горячей жидкости регулируют посредством регулятора давления 46 с датчиком давления 47. Давление в трубопроводе 8 поддерживают предпочтительно ниже 25 бар. Как упоминалось, в результате применения такого сравнительно низкого давления получают струи жидкости с особенно высокой эффективность очистки. Другую часть удаленной нефти можно направлять в трубопровод 8 через клапан 37 посредством насоса.

Когда все осажденные остатки нефти в резервуаре расплавятся, рециркуляцию нагретого остатка нефти прекращают, например, посредством раскрытия клапана 39. Когда клапаны 32 и 42 затем открываются, воду из камеры 22 можно выпускать путем откачки, и откаченная вода может, после прохождения через насос 40 и теплообменник 48, рециркулировать в резервуар 1, и ее можно использовать в нем в качестве промывочной жидкости.

Остаточный нефтепродукт можно удалить из резервуара 1 по трубопроводам 29 и 31 с клапанами 30 и 32, трубе 41, через клапан 43, насос 27 и сливной клапан. Промывка камер 21 и 22 может также достигаться посредством подачи жидкости под давлением в сопла 71 и 72.2

Способ предназначен для очистки нефтяного резервуара, содержащего остатки нефти. Способ состоит в том, что остатки нефти разжижают до получения жидкого, содержащего нефть, продукта. Этот продукт удаляют из резервуара и подвергают очистке. Оставшуюся неочищенную часть продукта нагревают до температуры, достаточной для разжижения остатков нефти и осуществления разжижения остатков нефти, содержащихся в резервуаре, рециркулируют в резервуар и распределяют ее внутри резервуара над поверхностью слоя остатков нефти. Способ обеспечивает эффективность очистки поверхности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки нефтяного резервуара, содержащего слой остатков нефти, при котором остатки нефти разжижают до получения жидкого, содержащего нефть, продукта, этот продукт удаляют из резервуара и подвергают очистке с образованием очищенного нефтепродукта, оставшуюся неочищенную часть рециркулируют в резервуар и распределяют ее внутри резервуара в зоне, расположенной над поверхностью слоя остатков нефти, отличающийся тем, что рециркулируемую неочищенную часть продукта нагревают до температуры, достаточной для разжижения остатков нефти и осуществления разжижения остатков нефти, содержащихся в резервуаре. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть, которая должна рециркулировать, нагревают до температуры 50-95^oC и предпочтительно от 65 до 90^oC до рециркуляции в нефтяной резервуар. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулируемую часть очищают до ее нагрева и рециркуляции в нефтяной резервуар. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулируемую часть распыляют над поверхностью остатков нефти под давлением ниже 25 бар. 5. Способ по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что после очистки нефтяного резервуара рециркулируемой частью промывают его водой.