• Русский Русский
    • english English

Устройства для зачистки нефтешламовых накопителей и резервуаров

При добыче, транспортировке и переработке нефти происходит образование и  накопление нефтешламов. В общем виде все нефтешламы могут быть разделены на три основные группы: грунтовые, придонные и резервуарного типа. Первые образуются в результате проливов нефтепродуктов на почву в процессе производственных операций, либо при аварийных ситуациях. Придонные шламы образуются за счет оседания нефтеразливов на дно водоемов, а нефтешламы резервуарного типа – при хранении и перевозке нефтепродуктов в емкостяхразной конструкции.

В упрощенном виде нефтешламы представляют собой многокомпонентные устойчивые агрегативные физико-химические системы, состоящие  из нефтепродуктов, воды и минеральных добавок (песок, глина, окислы металлов и т.д.). Главной причиной образования  нефтешламов является физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов  с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями. В результате таких процессов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений. Попадание в объем нефтепродукта влаги и механических загрязнений приводит к образованию водно-масляных эмульсий и минеральных дисперсий. Поскольку любой шлам образуется в результате взаимодействия с конкретной по своим условиям окружающей средой и в течение определенного промежутка времени, одинаковых по составу и физико-химическим характеристикам шламов в природе не бывает. Соотношение нефтепродуктов, воды и механических примесей (частицы песка, глины, ржавчины и т.д.) колеблется в очень широких пределах: углеводороды составляют 5-90%, вода 1-52%, твердые примеси 0,8-65%. Столь значительного изменения состава нефтешламов, диапазон изменения их физико-химических характеристик тоже очень широк. Плотность нефтешламов колеблется в пределах 830-1700 кг/м3, температура застывания от –3°С до +40-50°С.

При попадании воды в объем нефтепродуктов происходит образование устойчивых эмульсий типа «вода-масло», стабилизация которых осуществляется наличием природных стабилизаторов из разряда асфальтенов, смол и парафинов.

Устойчивость эмульсий типа «вода-масло» объясняется  наличием на поверхности капелек эмульсии структурно-механического барьера, представляющего собой двойной электрический слой на межфазной поверхности. Концентрация таких веществ возрастает в объеме нефтепродуктов по мере увеличения их молекулярного веса (переход к тяжелым фракциям нефти). Помимо образования эмульсий в среде нефтепродуктов в процессе перевозки и хранения происходит образование полидисперсных систем при взаимодействии жидких углеводородов и твердых частиц механических примесей.

При длительном хранении  нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев, с характерными для каждого из них свойствами.

Верхний слой представляет собой обводненный нефтепродукт с содержанием до 5% тонкодисперсных мехпримесей и относится к классу эмульсий «вода в масле». В состав этого слоя входят 70-80% масел, 6-25% асфальтенов, 7-20% смол, 1-4% парафинов. Содержание воды не превышает 5-8%. Часто органическая часть свежее образованного верхнего слоя нефтешлама по составу и свойствам близка к  исходному нефтепродукту.

Средний, сравнительно небольшой по объему слой представляет собой эмульсию типа «масло в воде». Этот слой содержит 70-80% воды и 1,5-15% механических примесей.

Следующий слой целиком состоит из отстоявшейся минерализованной воды с плотностью 1,01-1,19 г/см3.

Наконец, придонный слой (донный ил) обычно представляет из себя твердую фазу, включающую до 45% органики, 52-88% твердых механических примесей, включая окислы железа. Поскольку донный ил представляет собой гидратированную массу, то содержание воды в нем может доходить до 25%.

В процессе переработки шламов могут быть применены различные технологические приемы в зависимости от  физико-механических характеристик нефтешлама.  Собранные нефтешламы жидко-вязкой консистенции подвергаются разделению на нефтепродукт, воду и твердые механические примеси. Эта фаза переработки имеет своей целью извлечение из шламов нефтепродуктов с исходными свойствами и их использование по прямому назначению. Существуют два основных способа фазового разделения жидковязких нефтешламов – механический и химический. Для более глубокой очистки нефтепродуктов иногда прибегают к комплексной технологии.  Для осуществления операции межфазного разделения жидковязких нефтешламов в настоящее время разработано большое количество технологических аппаратов, включая сепараторы, центрифуги, гидроциклоны различных конструкций.


Описание технических решений, предлагаемых компанией ENCE GmbH

Предлагаются варианты комплексных систем и дополнительных устройств, позволяющих убирать шлам из нефтешламовых накопителей (отстойников), а также использоваться для зачистки резервуаров объемом до 50000 м3 . Как правило, для решения задач зачистки накопителей и резервуаров в условиях нефтегазовых предприятий Республики Казахстан, невозможно использовать установки и устройства, рекомендуемые той или иной компанией-производителем. В каждом случае необходимо решать конкретную инжиниринговую задачу для соблюдения оптимальности критерия «производительность-цена-качество».

Главными преимуществами таких комплексных систем являются:

  1. 1.Возврат нефти из нефтешлама в оборот в товарном виде, что, несмотря на достаточно высокую начальную стоимость комплексов, приводит к окупаемости затрат в срок от 1 до 2 лет.
  2. 2.Минимальное содержание нефтепримесей в твердом остатке, что дает возможность использовать твердую фазу например, для укладки в полотно дорог.
  3. 3.Содержание нефти на уровне 1,5-2,5% в водной фазе, что позволяет проводить биологическую очистку  воду в кратчайшие сроки.
  4. 4.Производительность комплексов составляет до 10 – 15 тысяч тон/год перерабатываемого нефтешлама.

Описание технологических схем оборудования.


Принципиальная схема технологического комплекса в общем виде включает в себя:

- Системы (устройства) извлечения нефтешлама из отстойников и резервуаров;

- Системы первичной переработки шлама;

- Системы фазоразделения нефтешламов.


Системы (устройства) извлечения нефтешлама из отстойников и резервуаров


Для забора нефтешлама из накопителей, предлагается использование: погружных насосов, расположенных на специальных понтонах (настилах) с системой подогрева прилегающей к ним области площадью 50-70 м2 и образования зумпфового приямка (области), к которой могут подвигаться шламовые «айсберги» (которые могут образовываться при температуре +20-30ОС).

Отбор нефтешламовой массы и перемещение ее в блок подготовки может осуществляться с берега отстойника с помощью экскаватора с длинной стрелой (до 18 метров), на котором установлен специальный ковш с вращающимся решетчатым барабаном и подающимся в него через змеевик пара   для нагрева нефтешлама при его перемешивании.

забор нефтешлама из отстойников забор нефтешлама из отстойников


Экскаватор с вращающимся решетчатым барабаном

Для резки нефтешламовой поверхности и разделения ее на отдельные куски могут быть применены специальные установки высокого давления, которые могут перемещаться по понтону или берегу отстойника.

установа высокого давления установа высокого давления


Установки высокого давления

перемещение нефтешлама, амфибия

Перемещение нефтешламовых «айсбергов» может быть осуществлено с помощью скиммеров, бонов, специальной амфибии. При перемещении  нефтешламового «айсберга» в зумпфовый приямок  происходит  нагрев нефтешлама  и перевод в состояние, достаточное для забора насосом.


перемещение нефтешлама, амфибия перемещение нефтешлама, амфибия


Амфибия с навесным оборудованием – экскаватор, нож

Для зачистки резервуаров используется специальный гидротрактор, заносимый через имеющиеся люки резервуара по частям и собираемый внутри резервуара за 4-5 человеко/часов. Специальный насос, который также заносится в резервуар, позволяет перекачивать разжиженный нефтешлам в установку предварительной подготовки.

устройство для очистки резервуаров, гидротрактор устройство для очистки резервуаров, гидротрактор



устройство для очистки резервуаров, гидротрактор  устройство для очистки резервуаров, гидротрактор  устройство для очистки резервуаров, гидротрактор  устройство для очистки резервуаров, гидротрактор

Гидротрактор с различными видами навесного оборудования



устройство для забора нефтешлама

Заборное устройство нефтешлама с дистанционным управлением


После того, как нефтешлам вынут из накопителей, в работу подключается установка предварительной обработки для удаления любого тяжелого материала, как например камни и др. Потом центрифуга разделяет шлам на 3 фазы: нефть, вода и твердые частицы. Теплообменник устанавливается в системе рециркуляции. Пропускная способность с продуктом такого типа через одну систему будет около 4-5 м3/ч. Блок-схему процесса можно представить в виде, приведенном ниже.

схема обработки нефтешламов

схема обработки нефтешламов



Cистема предварительной обработки шлама

Система позволяет безопасно и эффективно нагревать, перемешивать, циркулировать и осветлять шлам. Благодаря использованию паровых змеевиков, нефтяной шлам можно безопасно нагревать до необходимой температуры для получения оптимальной сепарации в декантаторе. Миксеры  перемешивают нефтяной шлам для фильтрации любых твёрдых веществ и предотвращают образование осадка. Для дальнейшего улучшения эффективности, для шлама, которому необходим дополнительный нагрев для получения хорошего качества сепарации, может быть задействован теплообменник. Это даёт возможность увеличить нагрев без задержек в производстве.

Когда шлам нагрет и гомогенизирован, он закачивается при контролируемой скорости в трёхфазный горизонтальный декантатор через смесительный трубопровод и химическую дозирующую систему.



Химическая дозирующая система

Химические флокуливующие средства также подаются в центрифугированный сырьевой трубопровод через  смесительный трубопровод. Это позволяет хорошо перемешивать шлам с химическими агентами. Дозирующая система состоит из двух резервуаров, так как для эффективного  перемешивания порошка и воды требуется время. Для корректной работы флокуливующие средства необходимо перемешивать не менее часа. Пока один резервуар перемешивает, другой питает пульпопровод декантатора. Размер резервуаров сконструирован таким образом, чтобы опустошаться как раз за час. За это время  питание может быть переключено на полный резервуар, где флокуливующие агенты основательно перемешаны.



Трёхфазный горизонтальный декантатор

Статичная декантация - это процесс, в котором взвешенные твёрдые вещества в жидкости в контейнере отделяются.  Декантатор позволяет нефтяному шламу быть разделённым на три фазы: воду, нефть и твёрдые вещества.


трехфазный декантор


трехфазный декантор трехфазный декантор трехфазный декантор

Нефть

Вода

Твердая фракция

Содержание воды до 2,5%

Содержание нефти до 2,5%  

Содержание нефти до 2,5%


Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH