способ очистки резервуаров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Устройство для очистки резервуара от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов, содержащее средства для разогрева, разжижения, перемещения и перемешивания указанных отложений, включающие эжекторное средство, и средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений, отличающееся тем, что указанное эжекторное средство выполнено в виде монитора, состоящего из полой штанги, предназначенной для подачи через нее в резервуар рабочего тела в виде водяного пара, или газа, или жидкости, установленного в верхней части штанги крепежного приспособления и жестко соединенных с нижней частью штанги двух пар эжекторных головок, расположенных на разных уровнях под углом друг к другу, при этом каждая эжекторная головка выполнена в виде сопла с конфузорно-диффузионной насадкой для подсасывания, разогрева, разжижения, гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений, причем ось, по меньшей мере, одной эжекторной головки расположена под углом к плоскости, перпендикулярной оси штанги.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось, по меньшей мере, одной эжекторной головки пересекает ось штанги.

3. Устройство по 1 или 2, отличающееся тем, что ось, по меньшей мере, одной эжекторной головки не пересекает ось штанги.

4. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что эжекторные головки одной пары монитора расположены под углом к горизонтали.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что монитор выполнен с возможностью вращения относительно оси штанги, а эжекторные головки - с возможностью вращения относительно самой штанги.

6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что монитор выполнен в виде паро-, пневмо- или гидромонитора, а его сопла имеют разные сечения.

7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что штанга выполнена с возможностью осевого перемещения относительно крепежного приспособления и фиксации на нем в выбранном положении.

8. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что крепежное приспособление выполнено в виде крестовины.

9. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что штанга состоит из нескольких частей для изменения ее длины.

10. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений выполнено в виде, по меньшей мере, одного трубопровода и насоса.

11. Способ очистки резервуара от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов, включающий разогрев, разжижение, перемещение и перемешивание нефтяных отложений и отвод и транспортировку разжиженных отложений, отличающийся тем, что разогрев, разжижение, перемещение и перемешивание отложений осуществляют посредством устройства, описанного в любом из пп.1-10, при этом через эжекторные головки подают в резервуар под давлением рабочее тело в виде водяного пара, или газа, или жидкости и осуществляют процесс подсасывания, разогрева, разжижения гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений внутри резервуара.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что разжижение основной массы отложений осуществляют потоком разогретых отложений, направляемых эжекторами.

13. Способ по любому из пп.11 и 12, отличающийся тем, что для обеспечения разделения разжиженных отложений на углеводородную фракцию и механические примеси в резервуар вводят воду.

14. Способ по любому из пп.11-13, отличающийся тем, что разжиженные нефтяные отложения отводят с помощью, по меньшей мере, одного насоса или установки, полученной при последовательном агрегатировании насосов.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что отложения удаляют в другой резервуар, или на утилизацию, или в технологический трубопровод с нефтью.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что после удаления отложений из резервуара проводят очистку внутренней поверхности резервуара.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что очистку осуществляют с помощью паровой струи с температурой от 95 до 250С и давлением от 0,1 до 1000 атм.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что очистку осуществляют с помощью водяной струи с температурой от 0 до 100С и давлением от 0,1 до 1000 атм.

19. Способ по п.16, отличающийся тем, что очистку осуществляют с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений предназначена для очистки внутренней полости резервуаров, а также внутренних поверхностей резервуаров всех типоразмеров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов.

Известен способ очистки резервуаров от нефтяных отложений, включающий разжижение, разогрев, перемещение и перемешивание нефтяных отложений и отвод и транспортировку разжиженных отложений, описанный в патенте RU 2109583, кл. В 08 В 9/08, 27.04.1998. Известному способу присуща недостаточная эффективность очистки.

В вышеуказанном источнике информации также описано устройство для очистки резервуаров от нефтяных отложений, содержащее устройство для разогрева отложений, средство для разжижения нефтяных отложений, средство для перемещения и перемешивания отложений и средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.

Предложенное решение устраняет вышеназванные недостатки ближайшего аналога.

Техническим результатом изобретения для объекта "способ" является повышение эффективности очистки полости резервуаров, включая их внутреннюю поверхность, а для объекта "устройство" - усовершенствование его конструкции.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что в способе очистки резервуаров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов, включающем разогрев, разжижение, перемещение и перемешивание нефтяных отложений и отвод и транспортировку разжиженных отложений, согласно изобретению разогрев, разжижение, перемещение и перемешивание нефтяных отложений осуществляют посредством, по меньшей мере, одного монитора (пневмо-, паро- или гидромонитора), выполненного в виде установленной на полой штанге, по меньшей мере, одной эжекторной головки, через сопло которой подают в резервуар под давлением рабочее тело в виде водяного пара, газа или жидкости и осуществляют процесс подсасывания, разогрева, разжижения, гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений внутри резервуара.

Кроме того, разжижение основной массы отложений осуществляют потоком разогретых отложений, направляемых эжекторными головками.

Для обеспечения разделения разжиженных отложений на углеводородную фракцию и механические примеси в резервуар вводят воду.

Нефтяные отложения отводят с помощью, по меньшей мере, одного насоса или ряда насосов любых типоразмеров, или для этой цели используют установку, полученную путем последовательного агрегатирования (соединения) насосов. Осадок (отложения) удаляют в другой резервуар, или на утилизацию, или в технологический трубопровод с нефтью. После удаления осадка (отложений) из резервуара проводят очистку внутренней поверхности резервуара.

Очистку осуществляют с помощью паровой струи с температурой от 95^o до 250^oС и давлением от 0,1 до 1000 атм.

Очистку также осуществляют с помощью водяной струи с температурой от 0^o до 100^oС и давлением от 0,1 до 1000 атм.

Кроме того, очистку осуществляют с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки любого типа с приводом любого типа или с помощью любых возможных комбинаций.

Под перемешиванием отложений подразумевается перемещение разжиженных слоев друг относительно друга, а под перемещением - доставка отложений внутри резервуара к месту расположения конструктивных элементов резервуара, через которые происходит откачка разжиженных отложений.

Вязкие нефтяные отложения преимущественно представляют собой парафиновые и асфальтеновые фракции, различного состава смолы, соли, а также металлические и механические примеси массой до 50 объемных процентов, а к вязким отложениям нефтепродуктов относятся механические примеси большей, чем вышеуказанная, массы, при этом содержание в этих отложениях других примесей (парафиновых и асфальтеновых фракций и др.) меньше, чем в вышеназванных.

Задача данного изобретения состоит в очистке полости резервуара как от одних, так и от других названных отложений.

Указанная задача достигается также тем, что в устройстве для очистки резервуаров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов, содержащем средства для разогрева и разжижения нефтяных отложений, а также для перемещения и перемешивания отложений, включающие эжекторное средство и средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений, согласно изобретению монитор состоит из полой штанги, предназначенной для подачи через нее в резервуар рабочего тела в виде водяного пара или газа, или жидкости. В верхней части штанги установлено крепежное приспособление, например крестовина, а нижняя часть штанги соединена, по меньшей мере, с одной эжекторной головкой, выполненной в виде сопла с конфузорно-диффузорной насадкой для подсасывания, разогрева, разжижения, гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений, причем, по меньшей мере, одна эжекторная головка, если их несколько, направлена под углом к горизонтали, т.е. плоскости, перпендикулярной оси штанги.

Ось, по меньшей мере, одной эжекторной головки пересекает или не пересекает ось штанги.

По одному из вариантов вышеназванного устройства монитор может содержать пару эжекторных головок, каждая из которых жестко зафиксирована на штанге под углом к горизонтали.

По другому варианту монитор содержит две пары эжекторных головок, жестко зафиксированных на штанге и расположенных на одном уровне под углом друг к другу.

В следующем варианте монитор содержит две пары эжекторных головок, жестко зафиксированных на штанге и расположенных на разном уровне под углом друг к другу, при этом монитор выполнен с возможностью вращения относительно оси штанги, а эжекторные головки - с возможностью вращения относительно самой штанги.

Монитор может быть выполнен в виде паро-, пневмо- или гидромонитора, а его сопла, если их несколько могут иметь разные сечения.

Штанга монитора выполнена с возможностью осевого перемещения относительно крепежной крестовины и фиксации на ней в выбранном положении и может состоять из нескольких частей для изменения ее длины.

Средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений выполнено в виде, по меньшей мере, одного трубопровода и насоса или установки, полученной при последовательном агрегатировании (соединений) нескольких насосов любых типоразмеров.

Кроме того, устройство, при необходимости, может быть снабжено средством для ввода воды для обеспечения разделения отложений, а также средством для очистки внутренней поверхности резервуара.

На фиг.1 изображен общий вид устройства для очистки с несколькими эжекторными головками; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке В на фиг.1.

Устройство для очистки резервуаров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов в одном из вариантов выполнения содержит средства для разжижения нефтяных отложений, для разогрева, для перемещений и перемешивания отложений и средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений.

Средства для разогрева, разжижения отложений представляют собой паромониторы, пневмомониторы или гидромониторы (фиг.1) с эжекторными головками 1, закрепленными на полой штанге 2 под любыми углами к ней и друг к другу и выполненными в виде сопел 3 (фиг.3) различных сечений для подачи рабочего тела, снабженных конфузорно-диффузорными насадками 4 для подсасывания, разогрева, разжижения, гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений, причем, по меньшей мере, одна эжекторная головка направлена под углом к горизонтали (фиг.1).

Как видно из фиг.1, одна пара эжекторных головок с соплами 3, находящимися, например, сверху, расположена в одной горизонтальной плоскости и предназначена для разогрева и перемешивания объема отложений, а другая пара, расположенная, например, снизу, обеспечивает вращение монитора относительно его вертикальной оси при подаче на ее сопла рабочего тела в виде, например, водяного пара. Указанное вращение осуществляется за счет изогнутой формы сопел 3, которые попарно сориентированы в противоположных направлениях (фиг. 3).

В верхней части штанги 2 установлено крепежное приспособление в виде крепежной крестовины 5 (фиг. 2), которая позволяет закреплять монитор на фланцах резервуарных люков, имеющих различный диаметр. Кроме того, крестовина выполнена с возможностью осевого перемещения относительно штанги и фиксируется на ней посредством элемента 6 (фиг.1).

Пневмо-, паро- и гидромониторы снабжены механизмами вращения их относительно вертикальной образующей штанги (не показаны).

Устройство также снабжено насосами любых типоразмеров или установками, полученными при последовательном агрегатировании (объединении) таких насосов, для отвода и транспортировки разжиженных отложений.

Кроме того, устройство, при необходимости, может быть снабжено средством для ввода воды, предназначенной для обеспечения разделения отложений, а также средством для очистки внутренней поверхности резервуара после отвода осадка из него.

Устройство работает следующим образом.

Осадок разогревают и перемещают и/или перемешивают с помощью мониторов, представляющих собой полую штангу 2 и прикрепленные к ней под любыми углами (зависящими от условий применения) относительно друг друга и самой штанги эжекторные головки 1, которые состоят из сопел 3, через которые подается рабочее тело в виде водяного пара, газа, жидкости под давлением, снабженных конфузорно-диффузорными насадками, обеспечивающими подсасывание и перемещение разжиженного осадка.

Мониторы могут быть выполнены в любой конфигурации, любого типоразмера, устройства и состава. Кроме того, они могут быть снабжены механизмами вращения любого типа (в том числе и блокируемыми) самого монитора относительно вертикальной образующей штанги, а также механизмами любого типа (в том числе и блокируемыми), обеспечивающими вращение эжекторных головок относительно самой штанги. Мониторы должны иметь как минимум одну эжекторную головку, не направленную горизонтально. Для обеспечения разделения разжиженных отложений на углеводородную фракцию и механические примеси в резервуар может быть добавлена вода. Перемешанные, разжиженные и разделенные таким образом отложения удаляют из резервуара через его конструктивные элементы с помощью вакуумных, мембранных, шнековых (оседиагональных), центробежных, консольных, шестеренчатых, поршневых насосов любых типоразмеров (в зависимости от условий и задач) или установок, полученных при последовательном соединении (агрегатировании) таких насосов. Отложения удаляют в другой резервуар, технологический трубопровод, отстойник, фильтр, сепаратор (в том числе, на центрифугу либо декантор). После удаления этих отложений из резервуара в зависимости от условий и задачи может проводиться очистка его внутренних поверхностей. Очистка может проводиться с помощью паровой струи любой насыщенности, с температурой от 95 до 250^oС и давлением от 0,1 до 1000 атмосфер; либо водяной струи с температурой от 0 до 100^oС и давлением от 0,1 до 1000 атмосфер; либо с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки любого типа с приводом любого типа; либо с помощью любых возможных их комбинаций.

Примеры использования пневмо- или гидромонитора

Пример 1. Стальной вертикальный резервуар без понтона.

На крыше резервуара вскрываются люки, через них в резервуар вводят мониторы с эжекторными головками. Мониторы выполнены таким образом, что в верхней части штанги имеют универсальную крепежную крестовину, позволяющую крепить монитор к фланцам люков любого диаметра, встречающегося на резервуарах подобного типа, а также позволяющего перемещать штангу в вертикальном направлении относительно самой крестовины. Закреплять штангу в любой точке относительно крестовины можно специальной струбциной большего диаметра, чем внутренний диаметр отверстия крестовины. Штанга состоит из частей, снабженных арматурой для наращивания (или сокращения) ее длины в зависимости от необходимости (высоты конкретного резервуара и т.д.).

Монитор с двумя негоризонтальными, противоположно направленными, жестко закрепленными (или заблокированными) эжекторными головками. Преимущественно применяют, когда уровень осадка в резервуаре не превышает 0,5 метра. Особенностью резервуаров без понтона является минимальное количество конструкций внутри резервуара, препятствующих потокам разогретого осадка, организуемых работой монитора. Поэтому в данном случае наиболее эффективным является применение мониторов с фиксированными головками, т.к. это позволяет контролировать и регулировать направление потоков вращением монитора вокруг оси штанги. Кроме того, такой монитор потребляет меньше пара для осуществления работы по сравнению с другими типами мониторов, что позволяет при одном и том же количестве пара, находящемся в распоряжении производителя работ, охватить большую площадь обработки осадка за счет увеличения общего количества мониторов, смонтированных на резервуаре. Может быть использован монитор с двумя парами головок, находящихся под углами друг к другу на одном уровне, когда головки жестко закреплены и, как минимум, одна из них направлена не горизонтально (что позволяет создать поток разогретого осадка под углом к горизонтальной образующей, обеспечивая, тем самым, наилучший теплообмен между слоями осадка). Такие мониторы преимущественно устанавливаются вблизи крупных внутренних конструкций резервуаров (размывающая система, хлопуши и т.д.), что позволяет вымывать осадок из-под конструкций, разогревая максимально возможную площадь по днищу.

Также может использовать монитор с двумя парами головок, попарно находящихся на разных уровнях, жестко закрепленных (или заблокированных) на штанге и попарно направленных под углами друг к другу, при этом одна пара направлена не горизонтально. Преимущественно применяется в резервуарах с большим уровнем осадка (больше 0,5 метра) с целью равномерного разогрева и перемешивания осадка по всей толщине слоя.

На резервуарах такого типа, но небольшого диаметра (до 40 метров) могут также применяться мониторы всех перечисленных выше вариантов, но снабженные механизмами вращения: как эжекторов относительно штанги - при высоком уровне осадка, обеспечивающие разогрев и перемешивание осадка с установкой одного такого монитора в центре резервуара, так и всей конструкции относительно вертикальной образующей штанги - при низком уровне осадка обеспечивающие оптимальное спиралевидное движение потока разогретого осадка с установкой такого монитора в центре резервуара.

На мониторы подается пар давлением выше 1 атмосферы. Пар пропускается через сопла эжекторных головок, разогревая осадок и приводя к тому, что на одном конце головки появляется разрежение и происходит втягивание осадка в полость эжектора, а на другом - давление, создаваемое паром, позволяющее разогревать и выталкивать разогретый осадок из полости эжектора.

Происходит образование разнонаправленных потоков разогретого осадка, приводящее к эффективному разжижению и перемешиванию всего объема осадка в резервуаре.

У резервуара монтируются трубопроводы и, по меньшей мере, один насос, применяемый для откачки разжиженного и перемешанного продукта.

Шнековый (оседиагональный) насос эффективнее всего применять для осуществления откачки разжиженных отложений из резервуаров с высоким содержанием механических примесей (в том числе с включениями крупных частиц) через сифонный кран в отстойник, на центрифугу (другой декантор), свободный фильтр, другими словами - на объекты, не создающие или создающие незначительное сопротивление. Не рекомендуется применять данный тип насосов для откачки отложений через длинный (более 100 метров) трубопровод либо в технологический трубопровод с давлением выше 3 атмосфер. Данный тип насосов мало чувствителен к наличию механических примесей в осадке (неизбежно перемешанных благодаря эжекторам с основным объемом углеводородного осадка), а также обладает определенной высотой всасывания, что обеспечивает возможность эффективнее использовать возможности сифонного крана, но ограничен по характеристикам давления.

Поршневой насос эффективен при перекачке хорошо разогретого осадка с минимальным содержанием механических примесей на большие расстояния, либо в коллекторы, находящиеся под высоким давлением. Снижение содержания механических примесей может быть достигнуто путем работы мониторов на фоне воды, предварительно введенной в резервуар (по объему - не меньше, чем объем осадка), с последующим отстоем осадка для достижения его естественной сепарации внутри резервуара на углеводородный слой, воду и механические примеси, после чего отстоянный углеводородный слой откачивается через сифонный кран с регулировкой его качества (наличия в нем воды) поворотом крана.

Вакуумные насосы эффективны при перекачке осадка любой степени нагрева, разжижения и практически любой консистенции. Основной их недостаток - низкая производительность по перекачиваемому продукту.

Пример 2. Стальной вертикальный резервуар с понтоном или плавающей крышей.

Конструкция таких резервуаров отличается тем, что на плавающих крышах и понтонах таких резервуаров либо вообще отсутствуют люки, позволяющие вводить мониторы в полость, либо таких люков относительно площади резервуара недостаточно. Поэтому при разогреве осадка в таких резервуарах применяются мониторы особой конструкции. Она основана на том, что общей чертой всех понтонов и плавающих крыш является наличие опор, закрепленных на внешней их части, и наличие зазора между понтоном (плавающей крышей) и стенкой резервуара. Демонтаж опор понтона высвобождает отверстия диаметром 80 мм, через которые и возможен ввод мониторов в полость. При этом монитор закрепляется на фланце, к которому ранее крепилась опора. Кроме того, возможен ввод монитора и в зазор между понтоном и стенкой резервуара. Во всех случаях применяется монитор либо с одним соплом, либо с несколькими соплами, направленными в одну сторону.

Пример 3. Подземный (заглубленный) резервуар.

Аналогично резервуару без понтона.

При откачке разжиженных отложений лучше всего применять либо погружные насосы различных типов, либо вакуумные насосные комплексы с довольно низкой производительностью, либо группировать насосы различных типов.

Наиболее удачной компоновкой является последовательное агрегатирование погружного насоса (подъем разогретого осадка с глубины) и шнекового (оседиагонального) насоса (транспорт осадка на большое расстояние).

После удаления из резервуара осадок, в зависимости от его физического и реологического состава, а также от решаемых задач, может направляться:

- на смешение с товарной нефтью;

- на сепарацию и последующую утилизацию отсепарированных фракций;

- на диспергацию;

- на захоронение.