UA68367C2 - Method and device for cleaning an oil storage tank - Google Patents

Description

Опис винаходу

Даний винахід стосується способу очищення резервуара з плаваючим дахом, що закриває сиру нафту, та 2 пристрою для здійснення вищезгаданого способу.

Відомо, що резервуари для зберігання сирої нафти - це, в основному, циліндричні резервуари з плаваючим дахом. Конструкція даху має більш або менш високий рівень стосовно поверхні землі в залежності від кількості сирої нафти, що знаходиться в резервуарі. Звичайно краї плаваючого даху обладнані ущільнювальними пристосуваннями, що дозволяють уникнути попадання нафти на край даху. Відзначено, що в резервуарах для 70 зберігання на дні прогресивно відкладається осад, утворений більшою частиною з більш важких фракцій сирої нафти, що зберігається, а саме парафінові сполуки, і неорганічні елементи, такі як вода, пісок, частки іржі і тому подібне. Цей осад, що називається "зійде" (осад) за англосаксонською термінологією, здатний утворювати на дні резервуара дуже товсті шари до 1 або 2 метрів чи більше, і необхідно очищати резервуари, видаляючи цей осад. Дійсно, якщо осад накопичується на дні резервуара і плаваючий дах опускається до дна у міру 72 спорожнення резервуара, то існує ризик одержати контакт між плаваючим дахом і вершиною осадових відкладень, що порушує рівновагу даху і блокує його у похилому положенні стосовно бічної стінки резервуара; оскільки вага плаваючого даху досягає декількох тонн, зрозуміло, що усунення такої аварії призводить до великих витрат.

Для того, щоб дозволити повне спорожнення резервуара і не допустити контакту плаваючого даху з дном резервуара, у плаваючому даху передбачають втулки, в які вводять опорні стрижні. Коли дах опускається до дна, усі підтримуючі стрижні одночасно вступають у контакт із дном, що утримує дах на деякій відстані від дна ії дозволяє повністю звільнити резервуар від рідкої сирої нафти, яку він містить. Для вилучення осаду після видалення рідкої сирої нафти вже запропоновано здійснювати видалення вручну, використовуючи персонал, який входить у резервуар через отвори для людей, розташовані внизу його бічної стінки. Це тривала операція, с трудомістка і дорога, і осад, вийнятий у такий спосіб із резервуара, повинен бути прибраний, уникаючи Го) будь-якого забруднення середовища; звичайно його позбавляються шляхом перетворення у золу. Така операція очистки має, як правило, дуже високу вартість.

Вже запропоновано також вводити через отвори для людей, після спорожнення резервуара, центральний змішувач, який розташовують поблизу від шару осаду і який може обертатися навколо вертикальної осі; такий - змішувач використовує тиксотропний характер осаду з тим, щоб намагатися відновити його у суспензію при Ге) новому надходженні рідкої нафти в резервуар, але змішувач чинить тільки місцеву дію у центральній зоні дна резервуара, крім того, потужність, яка необхідна для приведення в обертання з ефективною швидкістю, о спричиняє створення емульсії, що складається з води осаду та сирої нафти, емульсії, яка найвищою мірою с небажана при використанні запасеної сирої нафти. Такий пристрій очистки, отже, не може задовольняти. 3о Також запропоновано встановлювати на базі бічної стінки резервуарів гвинтові змішувачі, рівномірно ее, розподілені по периферії резервуара; ці гвинтові змішувачі ефективно викликають рух осаду від периферії резервуара до центральної зони вищезгаданого резервуара, але в цілому об'єм шару осаду суттєво не зменшується; навпаки, шар осаду має товщину набагато більш нерівномірну, звідки випливає, що ризик аварії « при опусканні даху далеко не усунуто. Зрештою, застосування цих гвинтових змішувачів - найвищою мірою З дорога операція через витрати енергії, необхідної для приведення їх у дію. Такий спосіб, отже, також не може с задовольняти.

Із» Винахід заснований на тому факті, що можна повернути осад у стан суспензії в сирій нафті, що його покриває за умови створення турбулентності і/або вихорів в усьому обсязі рідкої нафти, розташованої над осадом, і спрямувати досить потужні струмені нафти на осад, щоб останній, прогресивно, був би переведений у 49 стан суспензії та утримувався у цьому стані за допомогою турбулентності, створеної в рідкій сирій нафті. б Таким чином шар осаду мало-помалу зникає й, опиняючись усередині в рідкій сирій нафті, відновлює вартість о осаду, тому що не залишається більше ніяких осадових матеріалів, які потрібно прибирати з резервуара для ліквідації. Відповідно до винаходу запропоновано, отже, частково спорожняти резервуар, що містить осад, о залишаючи над осадом тільки обмежену кількість сирої нафти, в усьому обсязі якої будуть створені б 20 турбулентність або вихори, у першу чергу, за допомогою усмоктування насосами, здійснюваного на нижньому рівні рідкої сирої нафти, та, у другу чергу, повторним нагнітанням в резервуар рідкої нафти, що відкачується, тм причому витрата відкаченої та нагніченої нафти повинна бути достатньо більшою у порівнянні із загальним обсягом, що знаходиться під плаваючим дахом у момент операції очистки. Повторне нагнітання здійснюється за допомогою обертових насадок, розташованих рівномірно під плаваючим дахом, причому ці насадки обладнані 25 соплами, які спрямовують струмені нафти у бік шару осаду; обертання насадок породжує вихори, осями яких є

ГФ) осі насадок, і, таким чином, ці вихори перекривають увесь резервуар. Для здійснення цього заміняють опорні юю стрижні плаваючого даху насадками, які забезпечують повторне нагнітання сирої нафти, причому нижня кромка насадок розташовується поблизу від середньої площини верхнього боку шару осаду.

Метою даного винаходу є, отже, спосіб відновлення у стан суспензії осаду, який утворився внаслідок 60 осідання шару на дні резервуара з плаваючим дахом, що закриває сиру нафту, причому вищезгаданий плаваючий дах містить велику кількість стрижневих отворів, розподілених рівномірно по його поверхні, при цьому вищезгадані отвори дозволяють закріпити у даху стрижні, здатні утримати дах, спираючись на дно резервуара, коли рівень сирої нафти в резервуарі стає нижче довжини стрижнів, який відрізняється тим, що: - доводять рівень сирої нафти в резервуарі на відстань Її від найбільш високого рівня осаду на дні бо резервуара, з І, що знаходиться приблизно між 2 і 5 метрами;

- відкачують сиру нафту з резервуара щонайменше одним насосом із загальною годинною продуктивністю, що дорівнює М/п, де М - об'єм, який знаходиться в резервуарі під плаваючим дахом, і п - число, що розміщується приблизно між 8 і 15; - повторно вводять в резервуар відкачену сиру нафту, нагнітаючи її за допомогою насадок, встановлених у плаваючому даху та введених в резервуар вертикально над осадом, причому кожна з вищезгаданих насадок має під плаваючим дахом довжину, меншу за І, і приведена в обертання навколо своєї осі, при цьому її нижній кінець заглушений і обладнаний щонайменше одним розташованим над осадом соплом, струмінь якого зорієнтований у бік дна резервуара, і, крім того, вихідний переріз сопла (сопел) однієї і тієї ж насадки 7/0 досить малий для того, щоб із витратою, забезпечуваною насосом (насосами), вихідний тиск струменя сирої нафти був би достатнім для того, щоб турбулентний об'єм, створений однією насадкою, перетинав би турбулентні об'єми, одержані від сусідніх насадок; - застосування процедури продовжують доти, доки густина сирої нафти, яку прокачують, не буде дорівнювати попередньо визначеному значенню, що відповідає майже повному відновленню у зважений стан /5 осаду.

Вибір числа п, яке визначає загальну годинну витрату, що відкачується і знову нагнітається в резервуар, є функцією характеристик резервуара, підлягаючого очищенню шляхом відновлення завислого стану осаду, фізико-хімічних характеристик самого осаду і часу зупину, яке може бути застосоване для очищення резервуара.

За більш прийнятним способом застосування, відповідно до винаходу, на кожній насадці розташовують 2о декілька сопел, розподілених по довжині насадки з тим, щоб створений насадками турбулентний об'єм охоплював би по усій висоті шар рідкої сирої нафти, що знаходиться в резервуарі. Переважно насадки приводять в обертання зі швидкістю від 0,25 до 4об/хв. Насадки можуть бути приведені в обертання навколо їхніх осей вибухобезпечними електродвигунами по одному на кожну насадку.

Метою даного винаходу є також пристрій для здійснення способу, такого, яким він був описаний вище, с ов пристрій, що відрізняється тим, що насадки розташовані у втулках стрижневих отворів плаваючого даху резервуара. Встановлення обертових насадок у стрижневі отвори, тобто у втулки, які звичайно утримують і) стрижні, скріплені з плаваючим дахом, має основною перевагою те, що дозволяє здійснювати встановлення пристрою очистки відповідно до винаходу, не вносячи яких би то не було модифікацій у конструкцію плаваючого даху резервуара, що підлягає очищенню: достатньо вийняти стрижні один за одним і замінити їх послідовно М зо обертовими насадками. Оскільки отвори стрижнів досить близькі, струмені, що обертаються, які виходять з цих насадок, викликають перемішування всього обсягу сирої нафти, що знаходиться в резервуарі, приводячи таким ікс, чином до ерозії фрагментів осаду до їх повного відновлення у стан суспензії. с

За переважним способом виконання, відповідно до винаходу, кожна насадка має декілька сопел, розташованих на різних рівнях стосовно дна резервуара, причому струмені сопел нижнього рівня спрямовані у со бік дна резервуара, тоді як струмені верхнього рівня спрямовані у бік плаваючого даху; переважно кожна со насадка має три рівні сопел, при цьому сопло середнього рівня утворює струмінь практично горизонтальний, тоді як сопла двох інших рівнів утворюють струмені, осі яких нахилені на 50-70" стосовно осі насадки, що несе сопла. Можна передбачити, щоб кожен рівень сопел мав два діаметрально протилежних сопла. Більш прийнятно сопло (або сопла) нижнього рівня розташоване (розташовані) на рівні від 20 до 5О0см вище середнього рівня « 0 шару осаду. шщ с Можна, більш прийнятно, передбачити, щоб насос (або насоси), що викачує (викачують) сиру нафту з

Й резервуара, був (були) об'ємного типу; це можуть бути, наприклад, насоси гвинтового типу. Цей тип насоса и?» забезпечує задану витрату та тиск, який одержують на виході із сопел, які, отже, є функцією вихідного перерізу всього ансамблю сопел, що живляться насосом. Об'єм, в якому створюється турбулентність навколо насадки, очевидно тим більший, чим вище тиск вихідних струменів. Роблять так, щоб ці об'єми, які є практично б циліндрами, осі яких - це осі насадок, перетиналися б з об'ємами, створеними сусідніми насадками, з тим, щоб жодна частка рідкої нафти, що міститься в резервуарі, не залишилася б поза турбулентністю, створеною бо відповідно до винаходу. 2) Звичайно перемішування осаду спричиняє відновлення у стан суспензії також неорганічних елементів, що 5р Містяться в осаді. Тому передбачений усмоктувальний насосний фільтр для видалення цих неорганічних

Ме, елементів, ті ж частки, що проходять крізь фільтр, подрібнюються гвинтом насоса. Коли операцію очищення, "М відповідно до винаходу, закінчено, в резервуарі знаходиться, з одного боку, однорідна фільтрована рідина, що є сирою нафтою, безпосередньо готовою для танкера, а, з іншого боку, на дні резервуара осідає тонкий шар, утворений неорганічними більш важкими твердими частками, що первинно перебували в осаді. Звичайно

Користувач резервуара викачує рідкий вміст резервуара, перекачуючи його в інший резервуар, що містить подібну сиру нафту, причому це викачування, природно, може бути здійснене тільки після встановлення на місце (Ф, стрижнів плаваючого даху замість насадок, що використовувалися для застосування способу відповідно до ка винаходу. Після того, як була б одержана ця суміш з вмістом іншого резервуара, можна приступати до рафінування сирої нафти, використаної при очищенні відповідно до винаходу. во За більш прийнятним способом виконання пристрій, відповідно до винаходу, містить щонайменше два насоси, перед кожним з яких встановлений щонайменше один фільтр, і за кожним розташований розподільник, кожний вихід з якого веде у ємність, яка живить р насадок, причому р - це однакове число для всіх ємностей пристрою.

Щоб краще зрозуміти об'єкт винаходу, нижче буде описаний як чисто ілюстративний і необмежувальний 65 приклад спосіб виконання, показаний на схематичних кресленнях, що додаються, на яких: фіг.1 схематично показує пристрій для застосування способу відповідно до винаходу;

фіг.2 подає схематично у розрізі резервуар сирої нафти з плаваючим дахом, у якому встановлені насадки для повторного закачування сирої нафти, як показано на фіг.1, при цьому інші насадки на показані; фіг.3 показує вигляд у плані плаваючого даху резервуара за фіг.2, причому на цьому вигляді зображені

Втулки стрижнів, передбачені для вищезгаданого плаваючого даху, і штрихами - кола, які обмежують циліндричні об'єми турбулентності, що породжуються кожною з насадок, введених у вищезгадані втулки стрижнів.

З креслень очевидно, що цифрою 1 скрізь позначений резервуар для зберігання сирої нафти; резервуар 1 утворений з бічної циліндричної стінки Та, основа якої 15 утворює дно резервуара. Резервуар обладнаний плаваючим дахом 2, периферія якого обладнана ущільнювальними пристосуваннями (не показані). Резервуар 70 призначений для зберігання сирої нафти з дахом 2, що плаває на сирій нафті. За класичним способом такий резервуар може мати діаметр приблизно 5Ом і висоту до 15м. У такому резервуарі сира нафта прогресивно відстоюється і породжує осад З, який утворює шар на дні резервуара 15 шар, який може досягати декількох метрів за товщиною; поверхня шару відносно нерегулярна. Осад звичайно має тиксотропну природу.

Для очищення резервуара такого типу та видалення шару осаду З резервуар частково спорожняють; якщо /5 передбачають шар осаду товщиною приблизно 1м, то в резервуарі залишають над осадом приблизно Зм сирої нафти, це означає, що дах 2 знаходиться приблизно у 4м над дном резервуара. У прикладі, що описується, плаваючий дах 2 обладнаний 72 стрижнями, що проходять крізь дах через втулки стрижнів, які позначені цифрою 4 на фіг.3. Ці стрижні мають довжину від 1,8 до 2,2м і вступають у контакт з дном резервуара, коли плаваючий дах опускається досить низько.

Після того, як плаваючий дах 2 опуститься до 4м над рівнем дна, стрижні виймають один за одним і заміняють їх насадками 5; кожна насадка - це труба, яку встановлюють на місце обертання у стрижневу втулку.

Насадку 5 приводять в обертання навколо її осі за допомогою вибухобезпечного електродвигуна 6, встановленого на головці насадки над плаваючим дахом 2. Живлення сирою нафтою насадки 2 здійснюють через трубопровід 7. Насадка 5 має на трьох рівнях сопла, що дозволяють відводити сиру нафту, що надходить сч дв В трубу, яка утворює насадку, через трубопровід 7. Ці сопла спрямовують вихідні струмені. Кожний рівень має на насадці два діаметрально протилежних сопла. Обидва сопла нижнього рівня формують струмені 8а, вісь яких і) складає 60" з віссю насадки 5, і ці струмені спрямовані у бік дна резервуара; обидва сопла верхнього рівня формують струмені 8с, вісь яких складає 60" з віссю насадки 5, і ці струмені спрямовані у бік плаваючого даху 2; обидва сопла середнього рівня утворюють струмені 8Б, осі яких практично горизонтальні. Сопла нижнього М зо рівня розташовані приблизно у ЗОсм вище середньої площини шару осаду 3; сопла середнього рівня розташовані приблизно у босм вище сопел нижнього рівня і сопла верхнього рівня розташовані також приблизно ісе) у бОсм вище сопел середнього рівня. Низ насадок 5 заглушений. Двигуни 6 обертають насадки 5 із швидкістю с 2об/хв.

Перекачування у резервуарі 1 здійснюють за допомогою двох насосів 8; насоси 8 - це переважно гвинтові со об'ємні насоси, кожний з продуктивністю 400м3З/год. Насоси розташовані паралельно, перед входом в кожний Ге) насос встановлені фільтри 9. Обидва фільтри 9 приєднані на виході з резервуара 10 ємністю 2000 літрів, вхід в який сполучений трубопроводом 11 з нижньою частиною бічної стінки 1а резервуара 1. Фільтри 9 призначені для видалення неорганічних елементів, що знаходяться в нафті, яку перекачують. Кожний із двох насосів 8 виходить « в розподільник 12. Кожний розподільник 12 має три виходи, кожний з яких веде в ємність 13 об'ємом 200 літрів; 70 кожна ємність 13 має 6 виходів, обладнаних клапанами 14, і з'єднує кожний трубопровід 7 для живлення двох 8 с насадок 5. ц Коли насоси 8 відкачують сиру нафту з резервуара 1 і нагнітають її в насадки 5, навколо кожної насадки "» створюється турбулентний або вихровий об'єм, який приблизно обмежений колом, зображеним штриховою лінією на фіг.3. Вихідні перерізи сопел вибирають досить малими для того, щоб тиск викидання струменя був би достатнім для того, щоб радіус цього турбулентного об'єму, створеного навколо насадки, дозволив би цьому

Ге») турбулентному об'єму перетинати турбулентні об'єми, створені сусідніми насадками. Таким чином, уся рідка сира нафта, що знаходиться над осадом, виявляється приведеною у рух. Сопла нижніх рівнів насадок 5 со створюють струмені, що обертаються, які взаємодіють з верхньою поверхнею осаду 3, який, будучи о тиксотропним, повільно переходить у завислий стан в сирій нафті, яка його покриває. Враховуючи, що сира нафта перемішується у всьому її обсязі, осад не може осісти знову і розподіляється в усьому обсязі сирої б нафти, що покриває шар осаду 3. "І Помічено, що після періоду роботи, який складає 5-7 днів, осад практично зникає по усій поверхні дна резервуара 16, залишаючи на вищезгаданому дні лише неорганічні елементи, які первинно знаходилися в осаді.

Для визначення кінця операції звичайно використовують вимір густини сирої нафти, зупиняючи очистку, коли

Густина досягає значення, яке визначається заздалегідь розрахунком, виходячи з початкових проб сирої нафти о та осаду і відносних об'ємів осаду та сирої нафти, залишеної в резервуарі для операції очистки. іме) 60 б5 й ча ! зх

ШНЕ- -1412 «МИ ще 70 7" з МИ ШЕ: й ін

І к

М ме 5

Й

534 ЇЇ Го 8 (о (св, 8 І 24 ь»о . й 7 ііі їі 7 3 7

НН: й зо М що "а с со з Фіг. 1 Фо « | | 7 - | 1 з» / | : М ' '

Ф : со Ще. ее рі

Вс 2 со Ї М ня 5. піт

ФУ ГИ Кр ки пттллнтттттогт птн да ст тд : -й А З рі І

ЛИ ее ЕЕ я ОБ. о в рю ; о в-я У Се я зе фр их з 5 оо 3 ЛЬ бо 1

Фіг. 2 б5

М нний 1 ОО п ом

У--к, и ра Зх 70 ж о 7 і- ' йти "хо У

УоюеА сом У . г) Ж іо " ЛЬВІВ ле СУ У --0, с ; Ук ких ле; ще. вдо ДІ чо їх ле та ви й и комуну у оо; - кити 5 ов/ 4 еко ,ту х хе орі асан ен Це іду бо ох цех 7» У Хв 17 ще й "Ах ра лу «Ол те - жХох рано ач Ф ' 4 о, в. Ж ле ун ' ! одна и ун у да учи с « щ - и , и шк 4 - иа мо1о чн фан у а ли шо рих т тА сс в ЧИ чат т о у и ох мо Га І ХО) су -й Мк ' 7 - с зініт чк н - лек та Вк ьо! 1073-35 0), о а аа ав о чис ми як: ж - т ' їх 7

ПАСКИ -0 м м ра Х, о, Я пк ще; в. жи К о ща « З. р-н К--с ко 4074 чи «со ьо! о 9-й чі ять --- т ч «7 со

Драч нн її «Аж СИ тА. МО хи КО со еру иа О хи А і,

І дув у бут о я 1а ще; Усю А МИ і-й І; ч- ЖК --Кк о ь є. ен о МИ ДИН ші с й га и? 16 Фіг. 3 (22) (ее)

Claims (7)

1. Формула винаходу

   Ге) 20 1. Спосіб відновлення у стан суспензії осаду, що являє собою утворений внаслідок осідання шар на дні -ч резервуара з плаваючим дахом, обладнаним безліччю стрижневих отворів, розподілених рівномірно по його поверхні і дозволяючих закріпити у ньому стрижні, здатні утримувати дах, спираючись на дно резервуара, коли рівень сирої нафти в резервуарі стає нижчим за довжину (0) стрижнів, при якому доводять рівень сирої нафти в резервуарі на відстань І від найвищого рівня осаду на дні резервуара, відкачують сиру нафту з резервуара щонайменше одним насосом із загальною часовою продуктивністю, що дорівнює М/п, де М - об'єм, що ГФ) знаходиться у резервуарі під плаваючим дахом, повторно вводять в резервуар відкачану сиру нафту, нагнітаючи юю її за допомогою насадок, встановлених у плаваючому даху замість стрижнів у втулках стрижневих отворів і введених в резервуар вертикально над осадом, причому кожна з вищезазначених насадок має під плаваючим дахом довжину, меншу за ГІ, і приводиться в обертання навколо своєї осі, при цьому її нижній кінець заглушений 60 | обладнаний щонайменше одним розташованим над осадом соплом, струмінь якого зорієнтований у бік дна резервуара, а вихідний переріз сопла чи сопел однієї і тієї ж насадки досить малий для того, щоб з витратою, забезпечуваною щонайменше одним насосом, вихідний тиск струменя сирої нафти забезпечував би створення турбулентного об'єму навколо насадки, що перетинається з турбулентними об'ємами сусідніх насадок, застосування процедури продовжують доти, поки густина прокачуваної сирої нафти не буде дорівнювати бо попередньо визначеному значенню, яке відповідає майже повному відновленню у зважений стан осаду, при цьому відстань ГІ. знаходиться приблизно між 2 і 5 метрами, число п знаходиться між 8 і 15, а насадки приводять в обертання зі швидкістю від 0,25 до 4 об/хв.
2. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сопло чи сопла нижнього рівня кожної насадки розташовані на рівні від 20 до 50 см вище середнього рівня шару осаду.
3. З. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що на кожній насадці розташовують безліч сопел, розподілених по довжині насадки, для того, щоб турбулентний об'єм, створюваний однією насадкою, охоплював би повністю товщину шару рідкої сирої нафти, що міститься в резервуарі.
4. 4. Пристрій для відновлення у стан суспензії осаду, який утворений внаслідок осідання на дні резервуара з /о плаваючим дахом, закриваючим сиру нафту, що містить насадки, виконані з можливістю встановлення у плаваючому даху замість стрижнів у втулках стрижневих отворів плаваючого даху з їх введенням в резервуар вертикально над осадом, при цьому кожна з вищезазначених насадок встановлена з можливістю обертання навколо своєї осі і обладнана кількома соплами, розташованими на трьох рівнях відносно до дна резервуара, причому сопло середнього рівня утворює практично горизонтальний струмінь, сопла нижнього рівня спрямовані 7/5 У бік дна резервуара, а сопла верхнього рівня спрямовані у бік плаваючого даху, при цьому сопла нижнього і верхнього рівнів утворюють струмені, осі яких нахилені на 507-707 відносно до осі насадки, що несе сопла.
5. 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що кожний рівень сопел містить два діаметрально протилежних сопла.
6. б. Пристрій за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що насос чи насоси, що викачують сиру нафту з 2о резервуара, є насосами об'ємного типу.
7. 7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що він містить щонайменше два насоси, перед кожним з яких встановлений щонайменше один фільтр, і за кожним розташований розподільник, який живить р насадок, причому р - це однакове ціле число для всіх місткостей пристрою. тріїгя я " : " " : : пов с Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2004, М 8, 15.08.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і і) науки України. у (Се) (зе) (ее) (Се)

   - . и? (о) (ее) (95) (о) що іме) 60 б5