Система и способ очистки резервуаров для хранения углеводорода
Изобретение относится к автоматической модульной системе и способу очистки резервуаров для хранения углеводородов. Система очистки резервуаров для хранения углеводородов представляет собой автоматизированную модульную систему, включающую: одну или несколько программируемых очистительных форсунок, выполненных с возможностью подъемного и поворотного перемещения на 360°, которые имеют одно или несколько сопел с диапазоном очистки от 0 до 180°; оборудование впрыскивания и рециркуляции, выполненное с возможностью подачи требуемого давления и потока к очистительным форсункам, предназначенным для впрыскивания химических смесей посредством впрыскивающего насоса или компрессора; оборудование отделения и извлечения нефтяных отходов, выполненное с возможностью центрифугирования ила из резервуара для хранения углеводородов, и отделения твердых частиц; модуль извлечения ила, выполненный с возможностью осуществления рециркуляции на дне резервуара и разбавления всех типов парафинов или нежелательных соединений; резервуар химического смешивания и резервуар приема ила; и оборудование, выполненное с возможностью создания и впрыскивания инертного газа в резервуар на постоянной основе. Технический результат – повышение степени извлечения углеводородов из осадков. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к модульной системе очистки резервуаров для хранения углеводорода, а также к способу очистки, который позволяет извлекать сырую нефть из отработанного ила, содержащегося в резервуарах для хранения углеводорода. Кроме того, настоящее изобретение относится к использованию химических смесей, применяемых во время способа очистки резервуаров для хранения углеводорода.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В современной области техники известны различные системы и композиции, используемые для очистки резервуаров и оставшегося ила. Например, патент US 7594996 раскрывает способ извлечения нефти, содержащий этапы осуществления контакта вязкого нефтепродукта с дисперсионной текучей средой на водной основе, отрицательно заряженной, образующей суспензию текучей среды, и имеющего внутри твердые загрязнения; и переработки суспензии текучей среды для отделения и извлечения нефтепродукта, твердых загрязнений и дисперсионной текучей среды как отдельных продуктов; в котором указанный этап осуществления контакта содержит этапы впрыскивания дисперсионной текучей среды в контакт с нефтепродуктом в условиях относительно высокого давления для образования суспензии текучей среды, проведение суспензии текучей среды через камеру впрыскивания и впрыскивание дополнительной дисперсионной текучей среды, устанавливающей контакт с суспензией, в указанную камеру впрыскивания в условиях относительно высокого давления и сдвига.
Аналогично, патент США № 5,421,903 раскрывает способ промывки нефтяного резервуара и извлечения и обработки остаточной жидкости резервуара, содержащий этапы, на которых:
загружают на первое средство транспортировки первый блок системы, оснащенный всасывающим устройством для всасывания и разгрузки остаточной жидкости из резервуара;
загружают на второе средство транспортировки второй блок системы, оснащенный отделителем нефти от воды для отделения нефтяного компонента из остаточной жидкости, принятой из первого блока системы, устройство для обработки отделенного нефтяного компонента и средство для подачи промывочной жидкости в резервуар;
загружают на третье средство транспортировки третий блок системы, оснащенный генератором инертного газа;
перемещают первое, второе и третье средство транспортировки в резервуар, подлежащий промывке;
взаимно соединяют первый, второй и третий блоки системы с резервуаром с трубопроводом;
управляют работой средства для подачи промывочной жидкости в резервуар для струйной подачи промывочной жидкости в резервуар;
управляют работой всасывающего устройства для всасывания и разгрузки остаточной жидкости из резервуара;
управляют работой отделителя нефти от воды для отделения нефтяного компонента от разгруженной остаточной жидкости;
управляют работой нефтяного компонента устройства обработки для обработки отделенного нефтяного компонента;
промывают резервуар горячей водой; и
подают инертный газ в резервуар во время вышеуказанных обработок.
С другой стороны, Заявка США 20060142172 раскрывает композицию для удаления парафина, тяжелого асфальтена, нефти и других грунтов из нефтяных скважин и нефтеперерабатывающего оборудования, содержащую около 1-50% C10-C15 нафталина, обедненного смесью ароматических растворителей, содержащую менее 1% нафталина и менее 50 частей на миллион толуола с температурой вспышки около 100°, и до 10-50% других добавок.
Несмотря на существование систем очистки резервуаров и композиций очистки резервуаров, ни одна технология не позволяет извлекать значительное количество углеводородов для повторного использования.
В настоящее время имеются финансовые потери из-за неизвлеченной сырой нефти, которая разрушается термической десорбцией (разрушается приблизительно 100% материала).
Более того, в способах очистки и системах очистки, известных до настоящего времени, существует высокий риск отравления из-за присутствия газов, поскольку оператор должен попадать в один и тот же резервуар; более того, существуют риски взрывов из-за типа используемого оборудования и инструментов.
Таким образом, возникает необходимость в автоматизированных системах, которые позволяют извлекать больший процент углеводородов, содержащихся в осадках резервуара.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поэтому, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить автоматизированную модульную систему очистки резервуаров для хранения углеводорода, которая может быть установлена на участках любого типа. В дополнительном варианте выполнения система может быть полу-автоматизированной модульной системой.
Более того, настоящее изобретение предоставляет систему, которая позволяет уменьшать время очистки на более 80%, по сравнению с современными системами области техники.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить способ очистки, содержащий использование химических смесей, которые действуют в качестве продуктов очистки и извлечения, соответственно.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в предоставлении способа очистки, выполняемого системой настоящего изобретения, который позволяет достигать до 90% извлечения углеводородов, присутствующих в отходах.
Вышеуказанное измерено посредством, например:
Свойства отходов
Вода <1 %
Твердые отходы <1%
API = 13,0
Масла и парафины: 30 %
Еще одна задача изобретения заключается в предоставлении способа и системы, которые позволяют очищать резервуары для хранения углеводорода и извлекать их для повторного использования, таким образом, соответствуя национальным и международным руководствам по охране окружающей среды.
Дополнительная задача изобретения заключается в уменьшении окончательной утилизации твердых частиц для защиты окружающей среды от утилизации в замкнутом пространстве и разрушения.
Краткое описание фигур
Фигура 1 представляет собой схему, на которой показана установка и распределение системы настоящего изобретения согласно предпочтительному варианту выполнения.
Фигура 2 представляет собой схему этапов способа и распределение системы очистки резервуаров для хранения углеводорода в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Некоторые аспекты настоящего изобретения теперь будут описаны подробно посредством дополнительной ссылки на приложенные чертежи, на которых показаны преимущества настоящего изобретения (но, не ограничиваясь этим). Фактически, несколько вариантов выполнения изобретения могут быть выражены многими путями и не должны быть истолкованы как ограничения вариантов выполнения, описанных в настоящем документе; эти примерные варианты выполнения предоставлены так, чтобы настоящее изобретение было исчерпывающим и полным, и будет полностью передавать объем изобретения специалисту в области техники. Например, если не указано иное, что-либо описанное как первое, второе или подобное, не должно интерпретироваться как особый порядок. Как используется в описании и дополнительно в сопровождающей формуле изобретения, формы единственного числа, содержат ссылки множественного числа, если контекст явно не указывает иное.
Различные аспекты настоящего изобретения относятся к системе и способу очистки резервуаров для хранения углеводорода.
В первом аспекте настоящее изобретение раскрывает мобильную и модульную автоматизированную систему очистки, которая позволяет очищать резервуары для хранения углеводорода без необходимости привлечения персонала. Более того, система настоящего изобретения является универсальной и может быть приспособлена к различным типам резервуаров, согласно их типу и расположению. В дополнительном варианте выполнения, система настоящего изобретения может быть полу-автоматизированной системой.
В предпочтительном варианте выполнения, Фигура 1 показывает систему (1) настоящего изобретения и ее распределение, которая содержит одну или более очистительных форсунок (2) резервуаров из одного или нескольких сопел, выполняющих уникальные отдельные поворотные и подъемные перемещения, позволяющие быстрое самопрограммируемое переопределение для секторной очистки. В другом аспекте, сопло форсунки имеет диапазон очистки от 0 до 180°, в то время как форсунка способна поворачиваться на 360°, охватывая всю область, подлежащую очистке, и уменьшая время промывки. Более того, предотвращено привлечение персонала в ограниченные пространства для очистки.
В другом аспекте, форсунки (2) являются программируемыми согласно типу очистки, либо во время этого этапа, либо до него.
В другом аспекте, система (1) содержит оборудование (C2) впрыскивания и рециркуляции, установленное на переносных салазках, для подачи требуемого давления и потока к очистительной форсунке (форсункамам) (2). Управление потоком достигается посредством клапана, содержащегося во всасывающем насосе, который не показан.
Оборудование (C2) впрыскивания и рециркуляции выполняет впрыскивание химических смесей посредством впрыскивающего насоса или компрессора (A1) на вакуумной стороне первичных насосов. Весь шлипс защищен от давления посредством предохранительного пропускного клапана на разгрузке.
В соответствующем аспекте настоящего изобретения, система также содержит оборудование отделения и извлечения нефтяных отходов (не показано), которое работает с мощностью по меньшей мере 50 л.с. и емкостью по меньшей мере 3300 г. В предпочтительном варианте выполнения, оборудование отделения и извлечения имеет емкость процесса приблизительно 10-20 м3/ч.
В предпочтительном аспекте, нефтяные отходы оборудование отделения и извлечения центрифугирует ил, поступающий из резервуаров для хранения, уменьшая на порядок микрон (согласно плотности/твердым частицам/числу галлонов в минуту/ROP). Твердые частицы, отделяемые таким оборудованием, имеют диапазон по меньшей мере 3 дюйма, и достигают разгрузки по меньшей мере 1000 м по горизонтали, в зависимости от полученного материала.
В дополнительном аспекте система (1) содержит модуль (С1) извлечения для достижения рециркуляции на дне резервуаров-сборников и, следовательно, разбавления всех типов парафинов или других нежелательных соединений.
В предпочтительном варианте выполнения, система (1) настоящего изобретения может содержать резервуар (C3) химического смешивания и резервуар (C4) для приема ила, которая может также содержать один резервуар (C3/C4) различной емкости в соответствии с требованиями очистки.
В дополнительном аспекте, система (1) также содержит оборудование (N2) для создания инертного газа, предпочтительно азота (N2), при этом оборудование (N2) проводит впрыскивание газа на постоянной основе. Впрыскивание выполняют для уменьшения концентрации кислорода ниже по меньшей мере 6%.
Оборудование (N2) поддерживает постоянный поток по меньшей мере 500 м3/ч и давление до 300 фунтов на квадратный дюйм.
Будучи модульной, система (1) может быть программируемой самими операторами. Это позволяет отслеживать потребности в области, в тех случаях, когда необходимо нагнетать больше давления, потока или химических веществ для достижения параметров, описанных выше. Кроме того, настоящее изобретение предоставляет возможность устанавливать мобильную лабораторию (LAB) и иметь эклектический генератор (GE), готовый поддерживать правильную работу всей системы.
В другом аспекте настоящего изобретения, используют химические смеси (Q1), которые соответственно обеспечивают извлечение и очистку, и которые применимы в системе (1) настоящего изобретения.
В одном варианте выполнения очищающая смесь может содержать нефтерастворимый асфальт и концентрат диспергатора парафина, которая диспергирует, разрывает молекулярные цепи и смачивает твердые частицы, содержащиеся в слоях резервуара, для облегчения извлечения парафина и нефтяных осадков.
В предпочтительном варианте выполнения, очищающая смесь может содержать смесь производных бензола, в частности, она может содержать смесь ксилолов.
Следующая таблица показывает предпочтительный вариант выполнения композиции очищающей смеси настоящего изобретения:
| Компонент | % (объемное содержание) |
| Ксилольная смесь | 30 - 70 |
| Фракция C6 - C10 | 30 - 50 |
В другом аспекте настоящего изобретения, смесь для извлечения содержит концентрат для быстрой и безопасной обработки тяжелого и вязкого ила в слоях резервуара. Указанная смесь для извлечения достигает от около 89% до около 99% нефти, содержащейся в иле/осадке, содержащемся в резервуаре. Кроме того, смесь предпочтительно содержит химическое вещество, которое работает, разделяя эмульсии на три: нефтяные фракции, воду и твердые частицы, без использования тепловой обработки, которая обычно является дорогой и опасной.
В одном варианте выполнения, смесь для извлечения может содержать производные бензола и другие органические соединения.
В предпочтительном варианте выполнения, смесь для извлечения может содержать ксилолы и сложные эфиры жирных кислот.
Следующая таблица показывает предпочтительный вариант выполнения композиции смеси для извлечения настоящего изобретения:
| Компонент | % (объемное содержание) |
| Ксилольная смесь | 30 - 60 |
| Фракция C6 - C10 | 30 - 50 |
| Эпоксидированные сложные эфиры жирных кислот | 2 - 10 |
В другом аспекте настоящего изобретения, предоставлен способ очистки резервуаров для хранения углеводорода, который описан схемой на Фигуре 2.
В этом смысле химические смеси настоящего изобретения (для очистки и извлечения) впрыскивают (A) в резервуар для хранения углеводорода оборудованием впрыскивания и оборудованием (C2) рециркуляции. В то же время, достигают рециркуляции (B), предпочтительно через нижнюю часть резервуара, и всасывания сливов нефти; а также извлечения (C) ила модулем (5) извлечения, позволяющим тонко измельчать любой агломерируемый продукт, вызывая его разбавление. По мере продолжения процесса, подают (D) приемник ила/резервуар для смешивания химических веществ (C3/C4), в котором различные химические вещества смешивают и возвращают (E) в модуль (С1) извлечения для рециркуляции/освобождения сливов нефти.
В одном аспекте способа, резервуар для хранения углеводорода является инертным, когда ил начинает опускаться, а между куполом и слоем ила, содержащимся в резервуаре, создается пространство.
Цель впрыскивания инертного газа в резервуар заключается в вытеснении любого кислорода, который может попадать в пространство, созданное между слоем ила и куполом. Впрыскивание инертного газа будет зависеть от требования, необходимого работой.
Перед впрыскиванием азота, проводят поверхностное уплотнение периметра резервуара и опор купола для снижения попадания кислорода и утечки инертного газа, подлежащего впрыскиванию.
В предпочтительном варианте выполнения, поток инертного газа, подлежащего впрыскиванию, будет иметь переменный диапазон от 150 до 350 м3/ч, в зависимости от работы.
На следующем этапе производят отбор проб (F) полученных продуктов. Если условия (G) выполнены, то продукты передают в оборудование отделения и извлечения (не показано) для получения сырой нефти и различных твердых частиц. В противном случае, продукты возвращают (H) в резервуар (C3/C4). Наконец, извлеченные продукты возвращают в контейнер для повторного использования/коммерциализации. Более того, когда разбавление и извлечение ила из внутренней части резервуара для хранения углеводорода завершено, форсунки перемещают, чтобы охватывать большую часть резервуара на этапе активации. Это начинается с рециркуляции воды посредством оборудования (C2) впрыскивания и рециркуляции, которое будет запрограммировано на воздействие на стенки, дно и купол резервуара.
В дополнительном варианте выполнения, способ может содержать ручную очистку резервуара для хранения углеводорода удалением всех уплотнений периметра и опор резервуара для хранения углеводорода, может быть размещена система вентиляции (Venturi) для вентиляции всех возможных созданных газов во время процесса.
Визуальный осмотр внутренней части резервуара будет выполнен после вентиляции резервуара. Небольшие порции твердых частиц, которые захвачены в конструкциях резервуара, будут удаляться вручную посредством модуля (С1) извлечения, отходы которого будут выброшены в гондолу для транспортировки и окончательной утилизации.
ПРИМЕРЫ
Примеры, описанные подробно ниже, в отношении объекта настоящего изобретения, никоим образом не ограничивают объем настоящей Заявки.
Пример 1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО ОЧИСТКЕ РЕЗЕРВУАРА TV-5002 500 000 БАРРЕЛЕЙ, РАСПОЛОЖЕННОГО В МОРСКОМ ТЕРМИНАЛЕ DOS BOCAS
Перед установкой системы очистки, ил измеряли для идентификации того, какой сектор и точка вакуума подходит для начала процесса.
Во время расположения системы очистки, коврики типа пепельницы были установлены для защиты пола в случае любого разлива.
Процесс начинается с создания вакуума в сливе нефти диаметром 4 дюйма, модуль извлечения ила создает вакуум 25 футов ртутного столба с разгрузкой 7 бар, что позволяет тонко измельчать все агломерированные продукты, вызывая их дисперсию, затем будет выполнено впрыскивание химических смесей с дна (сливы нефти), и форсунками для растворения ила, расположенного в первом секторе резервуара. Это разрушает ван-дер-ваальсовые связи молекулярных цепей топливной нефти и парафинов, возвращая их в жидкое состояние.
Впрыскивание химических смесей и впрыскивание рециркулированного ила в купол резервуара достигается форсунками, подходящими для работы во взрывоопасных зонах, которые способны достигать взрыва радиусом от 25 до 30 м с эффективностью разрушения ила 70 см благодаря их конструкции и в соответствии с условиями эксплуатации, необходимыми в данной области.
Конструкция форсунок позволяет устанавливать их на опорах (ножках) купола резервуара, достигая различных стратегий для их расположения и лучшей производительности во время процесса.
Система впрыскивания и рециркуляции ответственны за рециркуляцию ила и химических веществ со скоростью потока от 80 до 110 м3/ч при давлении от 8 до 15 бар.
Во время процесса очистки, два контейнера 70 м3 были использованы для хранения и смешивания осевшего ила и химических смесей. Эти контейнеры служили для поддержания постоянного и эффективного процесса рециркуляции.
Область процесса была разграничена и отслеживалась сотрудниками службы безопасности для обеспечения безопасности рабочего персонала.
Во время извлечения ила и химических смесей, и процесса разбавления и рециркуляции, отбирают образец рециркулированного продукта для анализа насыщения химическими веществами, с последующим их извлечением из углеводородов и проведением, при необходимости, физического отделения.
Во время процесса рециркуляции разбавленного ила были выполнены исследования общего содержания механических примесей и воды в нефти для определения количества твердых частиц, воды и нефти, содержащихся в партии разбавленного ила.
Механическое отделение было выполнено оборудованием отделения и извлечения, посредством горизонтальной центрифуги, установленной на стойке, которая имеет производительность отделения от 10 до 20 м3 при около 3000 оборотах в минуту, в зависимости от условий работы.
Отделенную твердую фракцию смеси, содержащейся в иле, помещали в гондолы для транспортировки и окончательной утилизации, имея необходимые разрешения на такую деятельность.
Жидкая фракция (извлеченная сырая нефть) была доставлена в PEMEX с предварительной авторизацией от DIAVAZ для верификации качества продукта.
Инертизация резервуара была достигнута оборудованием для создания азота.
Этот этап инертизации резервуара происходит, когда ил начинает опускаться, а между куполом и слоем ила, содержащимся в резервуаре, создается пространство.
Цель впрыскивания инертного газа в резервуар заключается в вытеснении любого кислорода, который может попадать в пространство, созданное между слоем ила и куполом.
Впрыскивание инертного газа будет зависеть от потребности, требуемой работой.
Перед впрыскиванием азота периметр резервуара и опоры купола были внешне уплотнены для снижения входа кислорода и утечки инертного газа, подлежащего впрыскиванию.
Поток инертного газа, подлежащего впрыскиванию, варьируется от 150 до 350 м3/ч, в зависимости от работы.
Когда разбавление и удаление ила из внутренней части резервуара завершено, форсунки перемещали, чтобы охватывать большую часть резервуара на этапе активации.
Затем, рециркуляция воды была инициирована средствами форсунок, которые были запрограммированы для воздействия на стенки, дно и купол резервуара.
Наконец, маленькие порции твердых частиц, захваченных в конструкциях резервуара, были вручную удалены посредством CIP для извлечения твердых частиц, который имеет вакуумную емкость до 50 м, и были выброшены в гондолы для транспортирования и конечной утилизации.
Многие модификации и другие варианты выполнения изобретения придут на ум специалисту в области техники, к которой относится это изобретение, который имеет преимущество в знаниях, представленных в предыдущем описании и приложенных чертежах. Следовательно, изобретение не должно быть ограничено конкретными раскрытыми вариантами выполнения, но модификации и другие варианты выполнения должны содержаться в объеме приложенной формулы изобретения. Хотя здесь использованы конкретные термины, они использованы только в родовом и описательном смысле, а не с целью ограничения.
1. Система очистки резервуаров для хранения углеводородов, отличающаяся тем, что она представляет собой автоматизированную модульную систему, включающую:
одну или несколько программируемых очистительных форсунок (2), выполненных с возможностью подъемного и поворотного перемещения на 360°, которые имеют одно или несколько сопел с диапазоном очистки от 0 до 180°;
оборудование (C2) впрыскивания и рециркуляции, выполненное с возможностью подачи требуемого давления и потока к очистительным форсункам (2), предназначенным для впрыскивания химических смесей посредством впрыскивающего насоса или компрессора (A1);
оборудование отделения и извлечения нефтяных отходов, выполненное с возможностью центрифугирования ила из резервуара для хранения углеводородов, и отделения твердых частиц;
модуль (C1) извлечения ила, выполненный с возможностью осуществления рециркуляции на дне резервуара и разбавления всех типов парафинов или нежелательных соединений;
резервуар (C3) химического смешивания и резервуар (C4) приема ила; и
оборудование (N2), выполненное с возможностью создания и впрыскивания инертного газа в резервуар на постоянной основе.
2. Система по п. 1, в которой оборудование (C2) впрыскивания и рециркуляции для подачи требуемого давления и потока к очистительным форсункам (2) установлено на переносных салазках.
3. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой оборудование отделения и извлечения нефтяных отходов имеет по меньшей мере мощность 50 л.с. и по меньшей мере емкость процесса от 10 до 20 м3/ч.
4. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой оборудование для создания и впрыскивания инертного газа имеет постоянный поток по меньшей мере 500 м3/ч и давление до 300 фунтов на квадратный дюйм.
5. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой инертный газ представляет собой азот.
6. Система по любому из предыдущих пунктов, которая дополнительно включает мобильную лабораторию (LAB) и электрический генератор (GE).
7. Химические смеси, используемые в системе по любому из предыдущих пунктов, включающие очищающую смесь и смесь для извлечения, при этом очищающая смесь включает в объемном содержании от 30 до 70% ксилолов и от 30 до 50% углеводородов C6-C10, а смесь для извлечения включает в объемном содержании от 30 до 60% ксилолов, от 30 до 50% углеводородов C6-C10 и от 2 до 10% эпоксидированных сложных эфиров жирных кислот.
