АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ РЕЗЕРВУАРОВ

Аннотация. Наиболее важной задачей при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах является обеспечение его надежной эксплуатации на протяжении всего срока службы. В связи с этим, необходимо обязательно контролировать техническое состояние и своевременно проводить зачистку нефтяных резервуаров. Вовремя проведенная зачистка резервуаров от остатков нефтепродуктов, влаги, механических примесей и высоковязких смолистых осадков, обеспечивает бесперебойную работу всего комплекса по транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов.

Ключевые слова: Резервуар, днища, размыв донных отложений, механические примеси, нефтеосадок, нефть, нефтепродукты.

Очистка резервуаров это одна из основных проблем, возникающих при эксплуатации резервуаров.

В стальных вертикальных резервуарах для хранения нефти в результате длительной эксплуатации на дне возникает осадок, который сокращает полезную емкость и затрудняет эксплуатацию резервуаров. Оценка объемов осадка затруднена, поскольку его распределение по площади днища неравномерно: чем дальше от приемо-раздаточных патрубков, тем осадок толще. С течением времени происходит уплотнение осадка, что существенно затрудняет его вымывание. Кроме этого, из-за трудности в очистки резервуаров степень поражения днища коррозией в большинстве случаев остается не выявленной и становится известной только после прорыва днища [1]. Поэтому, чтобы этого не произошло, необходимо своевременно проводить очистку резервуаров.

Согласно ГОСТ 1510-84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» [2] резервуары вертикальные стальные для хранения нефти загрязнены такими осадками как пирофорные отложения, высоковязкие осадки, и очищаются по мере необходимости, а также в случае диагностики резервуара.

Существует три основных способа очистки резервуаров: ручной, механический (механизированный) и механический с применением моющих средств.

Ручной способ очистки резервуаров заключается в удалении твердых остатков и последующем пропаривании горячей водой около 40°С под давлением около 0,25МПа. Откачивание промывочной воды осуществляют специальным насосом.

Суть механизированного способа заключается в использовании специальных моечных машинок –гидромониторов для нагнетания горячей или холодной воды для очистки резервуара.

Преимущество данного метода заключается в небольшом времени очистки, уменьшенном времени простоя резервуара, уменьшении объема вредных для здоровья человека операций, снижении стоимости процесса очистки резервуара.

Недостатками данного способа являются относительно большой расход теплоты для подогрева воды, необходимость в откачке загрязненной воды из резервуара, а так же большие потери легких фракций, которые входят в состав нефтеосадка.

Для повышения качества и интенсивности очистки резервуаров применяют химико-механизированный способ, заключающийся в использовании моющих веществ. Ручной труд в этом способе практически не используется.

В работе [3] проведен анализ существующих методов очистки резервуаров. Авторы привели сравнение ручной очистки резервуаров, установки МКО-1000 отечественной компании «Чистый Мир М», а также зарубежной компанией Комплекс МегаМАКС производства компании «КМТ Интернешнл». Были выявлены достоинства и недостатки каждого из методов и установок. На основании проанализированных данных авторы работы [3] предложили свой вариант установки, направленный на повышение эффективности очистки стальных вертикальных резервуаров для хранения нефти, лишенный недостатков вышеописанных систем.

Для повышения эффективности очистки стальных вертикальных резервуаров используют различные устройства и технологические схемы.

На практике наиболее распространены электромеханические мешалки с применением гидравлического метода удаления и предотвращения образования донных отложений в резервуарах.

В работе [4] описаны недостатки существующих наиболее распространенных электромеханических мешалок при использовании гидравлического метода удаления и предотвращения образования донных отложений в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами. В данной работе авторы пришли к выводу, что проведение очистки с применением нефтепродукта, находящегося в резервуаре, без применения дополнительных устройств, потребляющее дополнительную электроэнергию, позволяет снизить общую энергоемкость процесса размыва отложений.

В продолжение исследования теми же авторами в работе [5] c целью повышения эффективности, надежности и снижения энергоемкости размыва нефтяных донных отложений в резервуарах РВС предложена новая конструкция системы воронкообразного размыва и предотвращения образования отложений.

Механические способы повышения эффективности очистки резервуаров [6] включают применение различных управляемых скребков для удаления осадка с днища резервуара, а также подъемных устройств, позволяющих удалять грязевую массу из резервуара. Недостатки использования данных устройств: подъемные средства нередко ударяются о стенки резервуара, донный остаток размывается неравномерно, не полностью и т.д.

В США предложили обрабатывать извлекаемый донный остаток с целью регенерации некондиционного продукта [6]. Напорно-откачивающие блоки подключаются к коллекторам подачи нефти и откачки размытого нефтеостатка, которые в свою очередь подключаются к приемо-раздаточным трубопроводам резервуара.

Другим способом очистки резервуаров от загрязнений является промывка очищаемого резервуара адсорбентосодержащей эмульсией с дальнейшим ополаскиванием водой. При этом в целях уменьшения себестоимости очистки, в качестве адсорбента используют порошкообразный мел. Работы можно производить при температуре выше нуля. В меловой эмульсии немного компонентов, она взрывобезопасна, а приготовить ее достаточно просто [7].

Одной из последних разработок в области очистки резервуаров является устройство Gamajet HV-8 [8]. Устройство более компактное по сравнению с любой другой приводимой в действие жидкостью системы с подобными характеристиками течения. Ее компактность и легковесность обеспечивают гибкое управление и маневренность.

В работе [9] представлена система размыва донных отложений резервуаров вертикальных стальных с соплами СВК-ЭН, предназначенная для того, чтобы с целью сохранения проектной полезности резервуаров удалять донные отложения, которые естественно выпадают из нефти и нефтепродуктов.

Вместо системы веерных кольцевых сопел может применяться также компактная струя с медленно вращающимся соплом, также обеспечивающая высокую эффективность перемешивания осадка с нефтью [10]. Недостатком подобных систем является то, что со временем трубопроводы обвязки разрушаются, подвижные части сопел засоряются, снижая эффективность размыва [11].

Система предотвращения образования и удаления донных отложений из вертикального стального резервуара РВС-5000 [12] представляет собой комплекс оборудования, предназначенного для размыва донных парафинистых осадков нефти в заполненном нефтью резервуаре и откачки полученной суспензии после размыва осадка в магистральный нефтепровод.

Основным элементом системы размыва донных отложений в резервуаре является устройство «Диоген», устанавливаемое на крышке люк-лаза овальной формы размером 600x900 мм на первом поясе стенки резервуара.

Устройства размыва донных отложений (УРДО) типа «Диоген», «Тайфун» и др., стационарно подключаемые к резервуарам с врезкой в I пояс стенки, позволяют производить очистку РВС от парафиновых отложений за счет направленного воздействия подвижной струи хранимой жидкости, формируемой гребным винтом вала.

Несмотря на несомненные преимущества такого метода очистки РВС, возникают вопросы относительно обеспечения условий безопасной эксплуатации, приведенных выше устройств. Перечисленные УРДО при работе вызывают появление динамических нагрузок с воздействием на тонкостенную оболочку стенки резервуара.

Авторы работы [13] исследовали проблемы воздействия устройств размыва донных отложений типа «Диоген», «Тайфун» и др. на оболочку резервуара. Выяснили, что возможно использовать данные устройства, однако при проектировании совместных систем «устройство размыва+резервуар» необходимо учитывать жесткости опорного кольца и кровли с балочным каркасом.

Большей эффективностью по сравнению с механическим способом очистки резервуаров обладает химико-механические способы. Например, в работе [14] лабораторией наземного хранения нефти и нефтепродуктов ВНИПИнефти разработаны рекомендации по проектированию установок очистки нефтяных резервуаров емкостью 5 и 50 тыс. м3 с плавающей крышей. Для очистки применяют раствор технического препарата МП-72, разработанный Институтом океанологии им. П.П. Шершова Академии наук.

Заключение

Таким образом, проведенный обзор показывает, что очистка резервуара довольно трудоемкий процесс, сопровождается выводом резервуара из эксплуатации на длительный срок. Для предотвращения накопления донных отложений и увеличения продолжительности эксплуатации резервуара между его зачистками рекомендуется оснащение резервуара стационарно установленными системами размыва донных осадков.

Список литературы:

1. Исследование состояния днища вертикального стального резервуара, анализ методик диагностики его состояния и выявления причин его деформации / П.В. Бурков, С.П. Буркова, В.Ю. Тимофеев, А.А. Алёшкина, А.А. Ащеулова // Вестник КузГТУ. – 2013. – №4. – С. 79-81.
2. ГОСТ 1510-84. Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение.
3. Сентюрова, М. В. Технология дооткачки асфальтопарафинистых отложений из стальных вертикальных резервуаров без ухудшения товарных качеств нефти / М. В. Сентюрова, Н. А. Демьянова // Молодежь и наука: сборник материалов IХ Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 385-летию со дня основания г. Красноярска [Электронный ресурс]. – Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2013. — Режим доступа: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2013/section076.html, свободный.
4. Некрасов В.О., Земенков Ю.Д. Перспективные методы повышения эксплуатационных свойств нефтяных резервуаров // Трубопроводный транспорт: теория и практика. – 6 (34). – 2012. – С. 24-26.
5. Некрасов В.О., Левитин Р.Е. Новое устройство для повышения эксплуатационных свойств вертикальных стальных резервуаров // Фундаментальные и прикладные исследования. – № 13. –2014. – С. 223-228.
6. Majumder S.K., Gamajet 8 Owner’s Manual. / Hydrocarbon Processing. – 1980. – v. 60 – № 1. – p. 2-3.
7. А.С. 6342415 (СССР). Способ очистки емкостей от загрязнений нефтепродуктами № 2445948 // А.И. Шаханов. – заяв. 19.01.77. – опубл. 15.11.78. – 1978. –№ 42.
8. Нефтегазовые технологии, 2001, № 5.
9. Дугарова Е. К. Очистка полости вертикальных стальных резервуаров от донных отложений применением веерных сопел СВК-ЭН // Проблемы геологии и освоения недр: труды XX Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского политехнического университета.– Томск: Изд-во ТПУ, 2016. – Т. 2. – С. 909-911.
10. Тюрин Н.А. Устройство, предотвращающее накопление осадков в мазутных резервуарах. – М.: ЦНИИТ Энефтехим. НТРС. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 1980. – № 4. – С. 15-18
11. Штин, И.В. Технология размыва донных отложений в резервуарах типа РВС / И.В. Штин, Б.Г. Хохряков, С.И. Бокалов // Трубопроводный транспорт нефти. – 2001. – №12. – С. 2-5.
12. Валиев М.Р. Современные способы очистки полости резервуаров вертикальных стальных от донных отложений // Проблемы геологии и освоения недр. – 2012. – №18. – С. 13-14.
13. Чепур П. В., Тарасенко А. А. Методика определения необходимости ремонта резервуара при осадках основания // Фундаментальные исследования. –2015. – № 2−8. – С. 1336−1340.
14. Драцковский К.М., Евтихин В.Ф., Николаев В.Н. Очистка нефтяного резервуара с плавающей крышей // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – М.: ЦНИИТЭнефтехим. – №1. – 1981. – С. 10-12.