СПОСОБ ЗАЧИСТКИ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ Российский патент 2007 года по МПК F17D1/16 B08B9/00 

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее к способам зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров (РВС) для хранения нефти.

Оно может быть использовано для рациональной эксплуатации резервуарных парков магистральных нефтепроводов, необходимых для приема нефти от добывающих предприятий, ее учета, обеспечения заданных для перекачки потребителю свойств нефти, включая возможное компаундирование с компенсацией неравномерности технологического процесса приема-отпуска нефти.

Известен способ проведения зачистки внутренней поверхности резервуара от отложений [1], принятый нами в качестве прототипа, который включает следующую последовательность операций: принудительную или естественную вентиляцию (аэрацию) резервуара, пропарку отложений внутренней поверхности резервуара водяным паром Т=78÷120°С и откачку разжиженных пропаркой донных отложений с зачисткой механических примесей на внутренних стенках РВС либо скребками, либо размывом струей воды под давлением. Затем качество зачистки внутренней поверхности РВС подвергают контролю и, если надо по показаниям контроля, диагностическим испытаниям.

Недостатками изложенного способа зачистки РВС, принятого нами в качестве прототипа [1], является то, что

- при наличии парафинового остатка, типичного для эксплуатации РВС, толщина которого доходит до 40-60 см, процесс принудительной или естественной вентиляции можно продолжать очень длительное время при отсутствии желаемого результата для проведения зачистных работ: концентрация паров превышает нормы предельно допустимой величины концентрации - ПДВК, которая должна быть не более 2,1 г/м³;

- при работе отсасывающих вентиляторов в каре (близлежащей территории) РВС за счет осадка тяжелых углеводородов образуется взрывоопасная концентрация, что может привести к взрыву за пределами РВС;

- очевидны потери легких фракций углеводородов, т.е. дополнительные потери нефтепродуктов;

- растет плата (штрафы) за превышение допустимых концентраций выбросов вредных веществ в атмосферу;

- имеют место непроизводительные (дополнительные) потери тепловой энергии при пропарке из-за уноса ее с испаряющимися углеводородами в атмосферу за пределы резервуара.

Целью заявляемого изобретения является снижение до ПДВК концентрации углеводородов в рабочей среде при зачистке внутренней поверхности РВС от отложений, снижение потерь нефти из-за пропарки, повышение пожарной и экологической безопасности, повышение энергетической эффективности использования тепла пропарки путем снижения его выхода в атмосферу с испаряющимися углеводородами и экономия времени на принудительную аэрацию.

Поставленная цель достигается в способе зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти, при котором проводят пропарку при Т=78÷120°С и зачистку отложений либо устройством «Диоген», либо размывом струей воды под давлением с помощью специальной стационарной системы размыва донных отложений, смонтированной на дне РВС.

Причем в способе зачистки от отложений внутренней поверхности РВС для хранилищ нефти перед операцией пропаривания РВС водяным паром при Т=78÷120°С в резервуаре наводят слой толщиной 8-12 см гелеобразующей композиции на основе карбометилцеллюлозы (0,3...2,0%), в которую входят вспенивающее вещество (1...3%), хлористый натрий (2...10%), сшиватель (0,02...0,1%) и регулятор рН (0,05...0,15%), остальное вода.

Существенным отличием от известных способов зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти является то, что ни в одном из известных способов не достигается снижение потерь нефти от испарения (более чем на 80% при температуре нефти 50°С), снижения потерь тепла за счет наводимого «одеяла» с испаряемыми в атмосферу углеродами при обеспечении возможности регулируемой длительности сохранения агрегатного состояния покрытия при атмосферном воздействии (ветровой нагрузке, усилий водяных струй, солнечном воздействии).

Заявляемый способ зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти поясняется чертежом.

На структурной схеме чертежа: блоки-дозаторы 1 - карбометилцеллюлозы (0,3...2,0%), 2 - вспенивателя (1...3%), 3 - хлористого натрия (2...10%), 4 - регулятора рН (0,05...0,15%), 5 - воды, 6 - смесительный бак, 7 - центробежный насос, 8 - сшиватель (0,02...0,1%), 9 - регулятор сшивателя, 10 - воздушно-жидкостный эжектор, 11 - нагнетатель воздуха, 12 - порционный дозатор сшивателя, 13 - регулятор давления эжектора на выходе, 14 - резервуар РВС.

Как легко увидеть из структурной схемы чертежа, выходы блоков 1, 2, 3, 4, 5 и 7 соединены с пятью входами смесительного бака 6, который соединен с эжектором 10, поддуваемым на входе нагнетателем 11 воздуха, а выходом через регулятор 13 давления соединенным с РВС - резервуаром 14 вертикальным стальным для хранения нефти. При этом блок 5 воды вторым своим выходом через регулируемый от блока 9 сшиватель 8 и дозировочный насос 12 соединен с третьим входом эжектора 10, а выход регулятора 13 давления соединен со входом воздухонагнетателя 11.

Как можно увидеть из приведенного чертежа, назначение заявляемого способа зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти состоит в исключении операции принудительной аэрации РВС, создании регулируемого по толщине и плотности защитного слоя гелеобразующей композиции для обеспечения экономичной, пожаро- и экологически безопасной пропарки РВС в процессе зачистки донных отложений с одновременным повышением энергетической эффективности процесса пропаривания за счет резкого снижения потерь тепла разогрева донных парафинов из-за пенового «одеяла», уходивших в прототипе с углеводородами в атмосферу.

Пример реализации

Зачистка от отложений внутреннего вертикального стального резервуара, например объемом 20000 куб. метров, для хранения нефти происходит следующим образом.

Готовят пеногелиевую композицию на основе водорастворимых полимеров, в которую входят также сшиватель, анионоактивные и неионогенные поверхностно-активные вещества, подавая их в смесительный бак 6 в количестве: от блока 1 - карбоксиметилцеллюлозы 0,3...2,0%, от блока 2 - вспенивающее вещество 1...3%, от блока 3 - хлористый натрий 2...10%, от блока 4 - регулятор рН 0,05...0,15% и от блока 5 - воду - остальной объем для подготовления смеси, например, для изготовления 10-сантиметрового слоя на поверхность нефти в РВС объемом 20000 м^3, составляющей 4 куб. м.

После подготовки в специальной емкости (бак 6) объемом, например, 5 куб. м с помощью центробежного насоса 7 водного раствора полимера добавляют расчетное количество (см. выше, %) пенообразователя и продолжают перемешивать до получения однородного состава.

Приготовленный центробежным насосом 7 состав в объеме 4 куб. м подают на воздушно-жидкостный ижектор 10 с воздухонагнетением блоком 11, одновременно подавая в упомянутый эжектор 10 через порционный дозатор отрегулированное блоком 9 количество сшивателя из блока 8 (0,02-...0,1), разбавляемого водой от блока 5.

С выхода воздушно-жидкостного эжектора 10 поддуваемого нагнетателем 11 воздуха состав через регулятор 13 давления выбрасывают (выливают под давлением) на поверхность нефти резервуара вертикального стального РВС 14.

Выброшенный из эжектора состав растекается по поверхности нефти со скоростью 2 м/мин. Общий объем в 4 куб. м разбивают на 2-4 порции, каждая из которых увеличивает толщину монолитного покрытия до требуемых 10 см.

Обоснование диапазона толщины покрытия в 8-12 см:

- меньше 8 см стойкость оказывается на пределе, и при проведении операции пропарки при Т=120°С может наблюдаться утечка испаряющихся углеводородов нефти через покрытие, а при операции размыва струей воды под давлением могут проходить разломы покрытия с последующим пересшиванием покрытия;

- больше 12 см покрытие делать нецелесообразно, так как растут затраты без улучшения качественных свойств покрытия.

Заканчивается способ зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти известными операцией пропарки донных отложений при Т=78-120°С и операцией размыва размягченных материалов в результате пропарки струей воды под давлением с помощью специально смонтированной стационарной системы размыва донных отложений, смонтированной на дне РВС с удалением результатов размыва за его (РВС) пределы. Как легко увидеть из примера реализации, операция принудительной аэрации с выбросом вредных веществ в каре РВС в заявляемом способе может быть исключена или резко сокращена.

В заключение примера реализации отметим, что среднее время сшивания составляет 20-30 мин. В течение первых двух суток толщина покрытия уменьшается (уплотняется) на 10-15% и в дальнейшем в течение недели практически не меняется при сохранении целостных и прочностных свойств покрытия.

Реализуемость патентуемого способа не вызывает сомнений, так как все операции дозирования с изменяющимися уставками составляющих наводимого перед пропаркой слоя, их центробежного перемешивания с водой, регулирования давления на выходе эжектора с помощью изменения степени воздушного поддува, порционирования слоев до требуемой величины 10 см не вызывают принципиальных затруднений и особых научно-технических проработок при практическом исполнении.

Применение патентуемого способа зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти снижает потери нефти от испарения более чем на 80% при ее температуре 50°С, снижает непроизводительные расходы тепловой энергии на пропарку, «улетающей» с углеводородами в атмосферу, на 60%, снижает плату (штрафные санкции) за экологию в 1,8 раза при повышении производительности (скорости) зачистки (снижение сроков) в 2,4 раза для сравнимых (примерно одинаковых) толщин слоев донных отложений в РВС, в том числе за счет исключения операции принудительной аэрации.

Источник информации

1. Технические регламенты (стандарты предприятия). - ГУП Издательство «Нефть и газ». - 2003 г.

Изобретение может быть использовано в области энергетики для зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти. Техническим результатом изобретения является снижение концентрации углеводородов в рабочей среде при зачистке внутренней поверхности резервуаров от отложений, снижение потерь нефти из-за пропарки, повышение пожарной и экологической безопасности, повышение энергетической эффективности использования тепла пропарки путем снижения его выхода в атмосферу с испаряющимися углеводородами и экономии времени на принудительную аэрацию. Перед проведением операции пропаривания на поверхности содержимого в резервуаре наводят слой толщиной 8-12 см гелеобразующей композиции на основе карбометилцеллюлозы (0,3...2,0%), в которую входят вспенивающее вещество (1...3%), хлористый натрий (2...10%), сшиватель (0,02...0,1%) и регулятор рН (0,05...0,15%), остальное вода. 1 ил.

Способ зачистки от отложений внутренней поверхности вертикальных стальных резервуаров для хранения нефти, при котором проводят операции пропарки резервуара водяным паром при Т=78÷120°С, размыва донных отложений струей воды под давлением с помощью специальной стационарной системы размыва донных отложений и удаляют материалы зачистки за пределы резервуара, отличающийся тем, что перед проведением операции пропаривания на поверхности содержимого в резервуаре наводят слой толщиной 8-12 см гелеобразующей композиции на основе карбометилцеллюлозы 0,3÷2,0%, в которую входят вспенивающее вещество 1÷3%, хлористый натрий 2÷10%, сшиватель 0,02÷0,1% и регулятор рН 0,05÷0,15%, остальное вода.