Система дренирования подтоварной воды и удаления донных отложений из резервуаров вертикальных стальных Российский патент 2024 года по МПК B08B9/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к эксплуатации резервуарных парков, необходимых для приема нефти от добывающих предприятий, ее учета, обеспечения заданных для перекачки потребителю свойств нефти. В частности, изобретение относится к технологии очистки стальных вертикальных резервуаров от донных отложений и технологии дренирования подтоварной воды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При рассмотрении технической литературы выявлен ряд технических решений, относящихся к указанной проблематике.

Известен способ и устройство, для размыва донных отложений жидких углеводородов в вертикальном стальном резервуаре, который содержит продольную и поперечную напорные трубы с установленными по их боковым сторонам параллельно днищу резервуара на равном удалении друг от друга соплами, всасывающий патрубок, насос, входной и выходной промывочные патрубки, заборный промывочный патрубок, присоединенный к неподвижно установленному на всасывающем патрубке глухому кожуху, промежуточный промывочный патрубок, присоединенный одним своим концом к всасывающему патрубку, а другим своим концом присоединенный к глухому кожуху. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности размыва донных отложений жидких углеводородов в вертикальном стальном резервуаре. Патент на изобретение RU 2 743 557 C1, кл. B01F 15/02, B08B9/08, опубл. 19.02.2021 г.

Недостаток данного устройства заключается в сложности конструкции, дополнительном оборудовании, помещаемом внутрь резервуара, а также в невозможности раздельной откачки донных отложений и нефти.

Известно также устройство, описанное в опубликованной заявке на выдачу патента, включающее устройство для удаления подтоварной воды из резервуара, резервуар для хранения нефти и нефтепродуктов которого выполнен в виде цилиндрического металлического корпуса с днищем. Днище резервуара выполнено в виде конуса с вершиной конуса O, а боковые поверхности направлены с уклоном от периферии границы основания конуса к вершине конуса O под острым углом, вершина конуса O является центром днища резервуара. В нижней части днища резервуара, в зоне скопления подтоварной воды, расположен датчик положения меж фазного уровня «Нефть-вода», для определения степени отбора и качества очистки подтоварной воды, и трубопровод откачки подтоварной воды, расположенный в корпусе резервуара, один конец которого расположен некотором расстоянии от центра днища, а другой закреплен в боковой стенке резервуара и через анализатор соединен с насосной установкой откачки, который в свою очередь трубопроводом соединен с регулятором расхода подтоварной воды. Патент на изобретение RU 151321 U1, кл. B65D 88/12, опубл. 27.03.2015г. Указанное устройство является наиболее близким прототипом заявленного изобретения.

Недостаток данного устройства заключается в сложности конструкции, в значительном изменении конструкции резервуара, а также в невозможности раздельной откачки донных отложений и нефти.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При приёме в резервуар такого сложносоставного продукта как нефть, она начинает расслаиваться, и в процессе отстаивания обязательно появляется подтоварная вода, и выпадают наиболее тяжелые компоненты нефти, называемые донными отложениями. В современных условиях работы предприятий приёма, переработки и транспортировке товарного продукта зачастую возникают проблемы, при которых предприятие переработки настаивает на отмене размыва донных отложений существующими способами (механический размыв винтовой мешалкой системы «Диоген»). При этом применяют штрафные санкции относительно организации перекачивающей продукт. В результате на конечных участках сдачи нефтепродукта в резервуарных парках участились случаи накопления не размываемой массы донных отложений в резервуарных парках и резервуарах, которые могут привести к выходу из строя основного технического оборудования резервуара.

Одна из причин выхода резервуара вертикального стального из работы - это потеря устойчивости сварного соединения стенки резервуара с днищем (уторный шов), что обусловлено коррозионным воздействием подтоварной воды, представляющей собой слабый раствор серной кислоты, и скапливающейся в нижней части резервуара. Таким образом, своевременный отбор подтоварной воды существенно снижает время ее воздействия на уторный шов резервуара.

В настоящее время отбор подтоварной воды осуществляется через сифонные краны, установленные по периметру резервуара, которые необходимо осматривать при каждом дренировании подтоварной воды. У используемого метода отвода подтоварной воды имеются недостатки. Основной из них заключается в том, что контроль над стоком подтоварной воды осуществляется визуально, следовательно, возможны утечки, связанные с человеческим фактором.

На данный момент удаление донных отложений из резервуаров с нефтью производится в процессе размыва донных отложений, которые затем удаляются через приёмо-раздаточные патрубки вместе с нефтью и отправляются на нефтеперерабатывающие заводы, снижая качество нефти. В современных условиях в резервуарных парках участились случаи, когда донные отложения, поднятые средствами размыва (системой «Диоген»), не откачивают из резервуаров, вследствие чего происходит накопление большого количества не удаленных отложений, которые приводят к авариям и выводу резервуара во внеплановый капитальный ремонт.

Техническим результатом изобретения является бесперебойная эксплуатация резервуаров; повышение безопасности, при эксплуатации резервуаров; увеличению срока службы резервуара, за счет снижения времени влияния подтоварной воды на нижние пояса, днище и уторный шов резервуара.

Технический результат достигается в результате того, в системе дренирования подтоварной воды и удаления донных отложений из резервуаров вертикальных стальных, содержащей нефтяной резервуар, выполненный в виде металлического цилиндрического корпуса, в первом поясе стенки которого расположено средство размыва донных отложений, под днищем резервуара расположены приямки-сборники, которые оборудованы сифонным краном для дренирования подтоварной воды, на котором установлен вибрационный сигнализатор уровня и плотности, подающий сигнал о заполнении приямка донными отложениями, а впоследствии и водой, сифонный кран, предназначенный для слива подтоварной воды, состоит из стояка, наружная часть которого проходит под кольцевым фундаментом, а на его свободной части установлен сигнализатор концентрации нефти в воде, шаровой кран с электроприводом и отвод для слива в канализацию; для удаления накопленных отложений приямок-сборник оборудован трубопроводом для откачки донных отложений с кабельным подогревом, с коллектором сбора донных отложений и шаровым краном; свободные части сифонного крана для дренирования подтоварной воды и трубопровода удаления донных отложений соединены с приямком-сборником и проходят под фундаментом резервуара, с установленным на них оборудованием и расположены в колодце дренирования, в котором установлен датчик загазованности, для контроля содержания паров нефти в воздухе.

Таким образом, внедрение предлагаемого изобретения приведет:1) к бесперебойной эксплуатации резервуаров, за счёт исключения необходимости вывода резервуара во внеплановый ремонт по причине накопления донных отложений; 2) повышению безопасности, при эксплуатации резервуаров, за счёт исключения человека из опасной зоны вблизи резервуара при операции дренирования и удаления донных отложений; 3) увеличению срока службы резервуара, за счёт снижения времени влияния подтоварной воды на нижние пояса, днище и уторный шов резервуара. Данное техническое решение позволяет в сравнении с прототипом откачивать донные отложения отдельно от нефти, и, тем самым, обеспечить бесперебойную эксплуатацию резервуара, за счет исключения необходимости вывода резервуара во внеплановый ремонт по причине накопления донных отложений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение поясняется чертежами на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 схематично изображен общий вид установки приямков-сборников в резервуаре вертикальном стальном: 1-стенка резервуара; 2-колодец дренирования; 3-сифонный кран дренирования подтоварной воды; 4-приямок-сборник; 5-вибрационный сигнализатор уровня и плотности; 6-шаровый кран с электроприводом; 7-канализация; 8-сигнализатор концентрации нефти в воде;9-кабельный подогрев; 10-датчик загазованности; 11-фундамент резервуара; 12-днище резервуара;13-насыпной грунт; 14-трубопровод для откачки донных отложений; 15-шаровый кран; 16-гидрофобный слой; 17-винтовая мешалка средства размыва донных отложений (система «Диоген»).

На фиг.2 схематично изображен вид сверху на резервуар вертикальный стальной с установленным предлагаемым устройством дренирования подтоварной воды и удаления донных отложений. На изображении слева для процесса дренирования, на изображении справа для удаления донных отложений. Изображение слева:1 - стенка резервуара; 3- сифонный кран дренирования подтоварной воды; 4 - приямок-сборник; 6 - шаровый кран с электроприводом; 7 - канализация; 18 - контролируемые параметры (концентрация нефти в воде (С) и плотность жидкости(ρ)).

Изображение справа: 1 - стенка резервуара; 4 - приямок-сборник; 14 - трубопровод для откачки донных отложений; 15-шаровый кран; 19 - контролируемые параметры (плотность жидкости ρ)и температура жидкости (t)); 20 - коллектор сбора донных отложений.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Алгоритм работы предлагаемой системы следующий: в соответствии с нормативной документацией после двух часов, от окончания приема нефти в резервуар, необходимо осуществить дренирование подтоварной воды, если вибрационный сигнализатор уровня и плотности (5) покажет значение плотности меньше единицы (18), то дренирование ненужно, так как это говорит о наличии в приямке-сборнике (4) нефти. Если же показатель плотности будет равен единице (18), то в приямке находится вода и необходимо провести дренирование, только в тех приямках, в которых она есть, в уже существующую систему канализации (7). На экране оператора появляется сигнал о необходимости проведения слива подтоварной воды, он подтверждает или отклоняет данную операцию. В случае подтверждения операции происходит автоматическое открытие шарового крана с электроприводом (6) и осуществляется слив воды через сифонный кран дренирования подтоварной воды (3), в уже существующую систему канализации (7). Во время слива подтоварной воды сигнализатор концентрации нефти в воде (8) осуществляет непрерывный контроль концентрации нефти в воде. При появлении определенной установленной концентрации нефти (18) сигнализатор оповестит об этом оператора и отправит сигнал на закрытие шарового крана с электроприводом (6) и прекращение процесса дренирования. Данную операцию можно осуществлять итерационно, в результате можно добиться полного удаления подтоварной воды с днища резервуара, что обеспечит увеличенный срок службы днища, нижних поясов и уторного шва резервуара.

Процесс удаления донных отложений будет проходить следующим образом: по истечению некоторого времени, которое определяется сортом нефти и содержанием в ней асфальтосмолопарафиновых отложений, а также количеством выпавшего осадка производится поворот винтовой мешалки средства размыва донных отложений (системы «Диоген») (17) в горизонтальной плоскости струя, создаваемая при этом вращающимся винтом, приводит во вращение всю массу нефти в резервуаре. Под действием центробежных сил размытые донные отложения перемещаются к стенкам резервуара (1), а затем оседающие отложения попадают в приямок-сборник (4).Для удаления накопленных отложений приямок-сборник (4) соединён трубопроводом для откачки донных отложений (14), вокруг которого обмотан кабельный подогрев (9), а на свободном конце установлен шаровый кран (15), в свою очередь все трубопроводы для откачки донных отложений соединены коллектором сбора донных отложений (20). После появления сигнала с вибрационного сигнализатора уровня и плотности (5) о заполнении приямка-сборника (4) и значении плотности превышающей единицу (19), подаётся сигнал на экран оператора, он принимает решение об удалении донных отложений, для этого подъезжает специальная машина и присоединяется к коллектору сбора донных отложений (20). Асфальтосмолопарафиновые отложения подогреваются кабельным подогревом (9) и удаляются изо всех приямков-сборников (4), за счёт откачки насосом, установленным на подъезжающей машине. Датчик загазованности (10) контролирует содержание паров нефти в колодце дренирования (2). Также в состав резервуара входит днище резервуара (12), под которым находится гидрофобный слой (16), под которым располагается насыпной грунт (13). Под стенкой резервуара (1) находится кольцевой фундамент (11). Предлагаемое изобретение целесообразно устанавливать на вновь сооружаемые резервуары. Также необходимо отметить, что установку приямков-сборников (4) необходимо проводить в местах с наибольшими напряжениями на днище резервуара (12), для разгрузки данных участков.

Для оценки риска необходимо провести сбор сведений об опасных производственных объектах, определить все источники опасностей аварий, способных привести к гибели человека. После чего выявляются возможные сценарии развития аварий, основные поражающие факторы (воспламенение, пожар пролива, взрыв и пр.), производится анализ частоты их реализации с подсчетом вероятности нахождения обслуживающего персонала в опасной зоне. Составляется дерево событий при различных сценариях разгерметизации оборудования. И для каждого события вычисляется вероятность его происшествия и вычисляется риск. На основе расчета величины индивидуального риска можно сделать вывод о том, что среднее время обслуживания одного резервуара за год составляет 720 часов. Из них 180 часов отводится на дренирование подтоварной воды.

Автоматизация процесса дренирования подтоварной воды уменьшает время присутствия персонала вблизи резервуара на четверть, следовательно, индивидуальный риск снижается на 25%. Таким образом, происходит повышение безопасности, при эксплуатации резервуаров.

Изобретение относится к эксплуатации резервуарных парков, необходимых для приема нефти от добывающих предприятий, ее учета, обеспечения заданных для перекачки потребителю свойств нефти. Бесперебойная эксплуатация резервуаров за счёт исключения необходимости вывода резервуара во внеплановый ремонт по причине накопления донных отложений; повышение безопасности, при эксплуатации резервуаров, за счёт исключения человека из опасной зоны вблизи резервуара при операции дренирования и удаления донных отложений; увеличение срока службы резервуара за счёт снижения времени влияния подтоварной воды на нижние пояса, днище и уторный шов резервуара достигается тем, что устройство конструктивно состоит из приямков-сборников, расположенных по периметру днища резервуара, выполняющих функции сбора, накопления и удаления донных отложений и подтоварной воды. Приямки-сборники оборудованы сифонным краном дренирования подтоварной воды, на котором располагается вибрационный сигнализатор уровня и плотности, подающий сигнал о заполнении приямка донными отложениями и подтоварной водой. Сифонный кран состоит из стояка, наружная часть которого проходит под кольцевым фундаментом, а на его свободной части устанавливаются шаровой кран с электроприводом, сигнализатор концентрации нефти в воде и слив в канализацию. Для удаления донных отложений приямок-сборник оборудован трубопроводом для откачки донных отложений, вокруг которого обмотан кабельный подогрев, а на свободной части трубопровода для откачки донных отложений расположен шаровой кран. Датчик загазованности контролирует содержание паров нефти в колодце дренирования. Также в состав резервуара входит днище резервуара, под которым находится гидрофобный слой, под которым располагается насыпной грунт. Под стенкой резервуара находится кольцевой фундамент. Технический результат изобретения - бесперебойная эксплуатация резервуаров, повышение безопасности при эксплуатации резервуаров, увеличение срока службы резервуаров. 2 ил.

Система дренирования подтоварной воды и удаления донных отложений из резервуаров вертикальных стальных, содержащая нефтяной резервуар, выполненный в виде металлического цилиндрического корпуса, в первом поясе стенки которого расположено средство размыва донных отложений, отличающаяся тем, что под днищем резервуара расположены приямки-сборники, которые оборудованы сифонным краном для дренирования подтоварной воды, на котором установлен вибрационный сигнализатор уровня и плотности, подающий сигнал о заполнении приямка донными отложениями, а впоследствии и водой, сифонный кран, предназначенный для слива подтоварной воды, состоит из стояка, наружная часть которого проходит под кольцевым фундаментом, а на его свободной части установлен сигнализатор концентрации нефти в воде, шаровой кран с электроприводом и отвод для слива в канализацию; для удаления накопленных отложений приямок-сборник оборудован трубопроводом для откачки донных отложений с кабельным подогревом, с коллектором сбора донных отложений и шаровым краном; свободные части сифонного крана для дренирования подтоварной воды и трубопровода удаления донных отложений соединены с приямком-сборником и проходят под фундаментом резервуара, с установленным на них оборудованием и расположены в колодце дренирования, в котором установлен датчик загазованности для контроля содержания паров нефти в воздухе.