устройство для обезвоживания мазутного шлама

Формула изобретения

Устройство для обезвоживания мазутного шлама, состоящее из резервуара и холодильника, соединенных между собой трубопроводом, отличающееся тем, что в придонной части резервуара установлены нагреватели в плоскости, параллельной поверхности заполняемой в него жидкости - мазутного шлама и отстоящей от его дна на расстоянии 0,05 - 0,25 от высоты резервуара, а трубопровод, соединяющий резервуар с холодильником, установлен на люке, выполненном в верхней части резервуара.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для переработки мазутных шламов, образующихся на дне резервуаров при хранении мазута, для обезвоживания обводненного мазута, образующегося в процессе эксплуатации теплоэлектростанции, флота, котельных установок.

Известно использование остатков обводненного мазута в качестве котельного топлива для главных судовых котлов после их смещения с товарным мазутом. Превращение обводненных мазутов в однородные стойкие обратные эмульсии путем применения механических диспергаторов, барботирования топлива сжатым воздухом или паром дает возможность сжигать их в качестве котельного топлива при повышенном содержании воды в нефтеостатках вплоть до 30% [1]. Недостаток данного способа заключается в том, что мазут необходимо сразу использовать по назначению, т.е. сжечь до того времени, пока эмульсия устойчива и не произошли обратные процессы.

Мазутный шлам, образующийся на дне резервуара в процессе длительного хранения характеризуется повышенным содержанием воды. Известно обезвоживание мазута путем отстаивания воды в резервуарах при нагреве мазута до 70-90^oС [2] . Недостатки обезвоживания мазута путем отстаивания в резервуаре заключаются в том, что при плотности мазута, равной 0,99 - 1,01 г/см³, что близко к плотности воды (1,0 г/см ), скорость седиментации чрезвычайно мала, и на дне резервуара вода практически не накапливается.

Известен улучшенный процесс очистки нефтепродуктов, заключающийся в том, что исходный материал с помощью газового компрессора подают в камеру, где в результате насыщения нагретым воздухом или инертным газом от источника происходит перенос масс и переход загрязнений из масляной фазы в газовую. После этого смесь в барабане разделяют на газовую и жидкую фазы с переходом в газовую фазу 95-100% загрязнений. Газовую фазу дросселируют с отделением конденсата и неконденсируемых газов [3]. Недостаток данного способа заключается в сложности оборудования: для этого необходим компрессор, необходимо подогревать воду или инертный газ, необходимы разделительный барабан и газгольдеры.

Известно устройство для автоматического дренирования подтоварной воды из резервуара [4] , устройство для автоматического дренирования воды из резервуара системы подготовки нефти [5]. Указанные устройства для дренирования воды из обводненного мазута или мазутного шлама могут быть использованы только в том случае, когда вода отделяется от мазута или мазутного шлама. Недостатком данных устройств является то, что при плотности мазута, равной 0,99-1,01 г/см³, что близко к плотности воды, скорость седиментации воды чрезвычайно мала, и устройство не позволяет решать поставленную задачу. Аналогичный недостаток характерен и для устройства удаления подтоварной воды из нефти или нефтепродуктов [8].

Способ обработки водно-грязевого отстоя, образующегося на дне резервуара [6] , заключается в том, что его помещают в условия мгновенного испарения, куда они поступают под давлением 0,14-3,5 МПа с температурой 121-232^oС и где происходит образование дистиллята, который при конденсации дает легкие нефтепродукты и воду, остаточный газообразный продукт и тяжелые фракции с температурой кипения 93-219^oС. Для отделения воды по предложенному способу приведена схема работы сложного в технологическом исполнении устройства, состоящего из 90 ед.оборудования.

Известен способ ликвидации жидкого отстоя, образующегося при очистке нефти, содержащего углеводороды и представляющего собой эмульсию типа "масло в воде" [7]. По этому способу отстой ликвидируют смешиванием с минеральным маслом для инвертирования и образования эмульсии типа "вода в масле". Последнюю смешивают с сырьем для жидкофазного каталитического крекинга и подают в реактор для проведения такого крекинга. Для ликвидации жидкого отстоя по указанному способу приведена схема сложной установки, требующей проведения крекинга.

Известна корабельная установка для обезвоживания осадков, удаляемых из очистителей тяжелого дизельного топлива, принятая за прототип [9]. Установка содержит отстойник, связанный через систему задвижек и приемной воронки с баком для хранения материалов осадков. Отстойник, снабженный устройством для дренажа, соединен также системой трубопровода, в который входит топливный насос, с испарителем. Испаритель соединен с холодильником, ниже которого расположен конденсатный бак, связанный с холодильником переливной трубой. Нижняя зона конденсатного бака связана с балластным резервуаром, а верхняя - через вакуумный насос с холодильником. Указанная корабельная установка является сложной по конструктивному исполнению, включает в себя отстойник, испаритель, холодильник, три насоса, вакуум-насос и требует для работы пар для нагрева до 80^oС топлива в отстойнике; горячую воду для обогрева змеевика в испарителе; холодную проточную воду для работы холодильника. Конструкция установки обеспечивает обезвоживание тяжелого дизельного топлива. Согласно данным [1] тяжелое дизельное топливо для судовых дизелей, например топливо УФС ТУ 38.001162-85, имеет плотность при 20^oС 0,860 г/см³, а температуру вспышки в закрытом тигле 61^oС. В испаритель корабельной установки нагретая до 80^oС водотопливная эмульсия поступает через торроидальную перфорированную в верхней части трубку, и дизельное топливо испаряется на змеевике, обогреваемом горячей водой. Температура горячей воды не превышает 100^oС. Вода из нижней части испарителя отводится в бак для воды. Пары дизельного топлива конденсируются в холодильнике и поступают в балластный резервуар для очищенного от воды топлива.

Использование корабельной установки для обезвоживания мазута не представляется возможным по следующим причинам. Для обезвоживания мазутного шлама необходим нагрев мазутного шлама до температуры 160-180^oС, при которой мазутный шлам отдает воду. Следует отметить, что согласно [1], температура вспышки мазута М 100 составляет 110^oС, поэтому при температуре 150-190^oС будут испаряться одновременно и мазут и вода. В холодильнике будут одновременно конденсироваться и вода и мазут, которые снова при конденсации образуют эмульсию. Это касается случая, если в змеевик корабельной установки вместо горячей воды для обогрева использовать пар.

Предлагаемая конструкция устройства для обезвоживания мазутного шлама состоит из резервуара 1 с вмонтированным в нижней части его обогревателем 2, люка 3, находящегося на верхней части резервуара, отводной трубы 4, отходящей от люка и соединяющей резервуар с холодильником 5 через боковой патрубок 6, расположенный в нижней части кожухотрубного холодильника. Холодильник имеет два патрубка 7 и 8 для входа и выхода холодной воды соответственно. В донной части холодильника имеется патрубок 9 для вывода через трубу 10 с краном 11 выделенной из мазута воды. На крышке холодильника имеется выводная труба 10. Воронка 12 и труба 13 обеспечивают отвод воды на очистные сооружения.

Резервуар заполняют мазутным шламом на 70-80% его объема. Шлам нагревают с помощью нагревателей, температура поверхности которых должна быть 150-190^oС. Нагреватели располагают в придонной части резервуара параллельно поверхности жидкости (мазутного шлама) в объеме, ограниченном двумя плоскостями, параллельными поверхности жидкости, которые отстоят от дна на высоте 0,05-0,25 от высоты резервуара.

При локальном нагреве температура мазутного шлама поднимается до 150-190^oС, в результате чего происходит гарантированное отделение воды от мазута и образование паров воды. Пары воды удаляются из мазута в результате испарения. Важно отметить, что в целом по объему мазутный шлам нагревается до температуры от 100-120^oС в результате интенсивного конвективного перемешивания и испарения воды. Для испарения 1 кг воды затрачивается 55О ккл/кг. Этим достигаются две цели - идет испарение преимущественно паров воды, и температура паров не превышает 120^oС, что например, при использовании мазута М 100 незначительно (на 10^oС) превышает температуру его вспышки. При наличии кислорода в парах они при температуре больше температуры вспышки являются взрывоопасными. В результате охлаждения паров в холодильнике 5 температура паров в трубе 10 значительно ниже температуры вспышки, по этой причине процесс из опасного становится безопасным.

Предлагаемое устройство для переработки мазутного шлама, образующегося на дне резервуара, реализовано на Московской нефтебазе. Использовался теплоизолированный горизонтальный резервуар объемом 60 м³, оборудованный трубчатыми нагревателями, которые обогревали "глухим" паром с температурой насыщения водяного пара 170-180^oС. На верхнем люке диаметром 0,5 м была закреплена труба диаметром 100 мм, соединенная с кожухотрубчатым холодильником, который охлаждался водой.