8.9. Размывочные головки

Для предотвращения выпадения осадков в резервуарах устанавливают специальные устройства – размывочные головки. Нефть и нефтепродукты, выходя из головки в виде веерной струи радиусом 10÷11м, смывают с днища резервуара осадок, содержащий парафин, минеральные соли, механические примеси и другие отложения. Продукт можно подавать к размывочным головкам по специально замкнутому циклу. Давление продукта для размыва осадка должно быть не менее 0,2 МПа. Величина щели веерного сопла определяется расчётом в зависимости от количества нефти, подаваемой в резервуар.

Для перемешивания нефти в резервуаре можно применять различные перемешивающие устройства (например, мешалки, грибные винты), которые устанавливаются в люк-лазе резервуара. Оптимальный угол наклона грибного винта к днищу резервуара составляет 20÷60°. Перемешивание нефти улучшается, если в период работы изменять направление и угол наклона перемешивающих устройств.

Донные отложения представляют собой высоковязкую массу различной подвижности в зависимости от содержания парафинисто-смолистых веществ, продуктов коррозии, минеральных частиц и подтоварной воды. Вода подтоварного слоя эмульгирована в нефтеостатке. Обводнённость нефтеостатков – результат отстоя нефтепродуктов, попадания атмосферных осадков через неплотности люков арматуры, пропаривания резервуаров острым паром для удаления плотных отложений. Образующаяся стойкая эмульсия воды в нефтепродуктах значительно затрудняет удаление остатков из резервуара, так как примеси воды в количестве 20÷25% значительно изменяют вязкость подтоварного слоя. При 60÷80% воды осадок практически превращается в малоподвижную массу. Особенно резко повышается вязкость нефтеостатка при понижении температуры. Удаление такого загустевшего нефтеостатка возможно лишь при достаточном предварительном подогреве.

Большое влияние на состав нефтеостатков оказывают смешение различных сортов нефтепродуктов, многократные подогревы и длительные сроки эксплуатации резервуара без периодической очистки, т.е. происходит накопление большого количества осадков, их уплотнение и образование твёрдой массы.

Очистка осуществляется ручным, механизированным и химико-механизированным способами.

Ручной способ (название условное, т.к. способ часто сочетается с использованием средств малой механизации) применяют для очистки резервуаров небольшой ёмкости. Резервуар сначала пропаривают, затем все поверхности промывают горячей водой (30÷50°С) из брандспойта при давлении 0,2÷0,3 МПа. Для подачи воды используют насосы или эжекторы. Промывочную воду вместе с отмытым нефтеостатком откачивают насосом. Твёрдые остатки и песок убирают лопатами, совками, вёдрами и т.д.

Механизированный способ заключается в том, что в резервуары для отмывки осадков подают горячую воду (70÷80°С) под давлением 1÷1,2МПа через специальные моечные машинки-гидромониторы. Струя воды механически разрушает отложения и равномерно омывает всю поверхность, после этого промывочная вода с загрязнениями откачивается насосом на очистные сооружения. К механическим способам очистки относят удаления особо тяжёлых мазутных остатков из резервуара бульдозером (в стенке резервуара прорезают специальный проём). Механический способ очистки позволяет значительно уменьшить объём ручного труда, сократить время на производство работ и снизить их стоимость. Недостатки способа: большой расход энергии на подогрев и перекачивание воды, недостаточное качество очистки поверхности.

Химико-механизированный способ очистки осуществляется теми же техническими средствами, что и механизированный способ, но вместо воды используют моющие препараты. Преимущества способа в сравнении с механизированным заключается в повышении качества очистки и сокращении времени работ.

Для размыва донных отложений может быть использована установка УЗР-1, смонтированная на шасси автомобиля КрАЗ-256. Метод очистки основан на гидродинамическом воздействии струи воды на малоподвижные отложения. Привод насосов осуществляется от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности. Для размыва отложений используется размывочная автоматическая машинка РАМ-1, представляющая собой гидравлический цилиндр с поршнем. Моющая жидкость под давлением подаётся по гибкому шлангу на сопло, а часть жидкости отводится на золотник и придаёт поршню возвратно-поступательное движение. Шток поршня перемещает сопло в горизонтальной плоскости относительно оси машинки, для угловых перемещений сопла в вертикальной плоскости служит копирное устройство. В зависимости от характера осадка на машинке можно регулировать различные перемещения сопла. Расход моющей жидкости машинкой РАМ-1 составляет 28÷32 м/ч. Масса машинки 36кг. Расход рабочей жидкости струйного насоса составляет 40÷45м³/ч при давлении 1МПа. При промывке горячей водой её расход составляет 14÷15т/ч. Установку УЗР-1 обслуживают 2 человека. Очистка резервуара ёмкостью 5000м³ длится 51час.

В конце 80-х годов ХХв. начал применяться другой способ размыва донных отложений, который заключался в том, что весь объём нефти внутри резервуара приводился в интенсивное движение с помощью специальных устройств, формировавших направленный поток нефти с изменяющимся направлением. Под его действием происходил размыв накопившихся осадков и их гомогенизация в объёме нефти, которая откачивалась в это время из резервуара в магистральный нефтепровод. При этом осадки перемешиваются и растворяются в нефти, не ухудшая её товарных свойств. Нефть транспортируется потребителям, принося ощутимую выгоду за счёт исключения технологических потерь тяжёлых фракций нефти.

В этих устройствах струя нефти создаётся с помощью специального винта. В зависимости от его конструкции получают короткую расширяющуюся струю с большой опорной площадью и малой скоростью или длинную узконаправленную струю малого поперечного сечения с большой скоростью потока. Эффективность разрушения осадков зависит от скорости, длины и зоны досягаемости струи нефти.

Все известные устройства размыва (миксеры, мешалки) можно разделить по принципу действия на две группы. Одни создают интенсивное перемешивание всего объёма нефти, предотвращая образование осадков и обеспечивая гомогенизацию всего объёма жидкости, другие создают длинную затопленную узконаправленную струю, размывающую небольшие площади осадков в месте их соприкосновения со струёй.

Устройства первой группы позволяют получить широкую короткую струю, приводящую в турбулентное движение весь объём нефти и предназначены для предотвращения образования донных отложений в процессе эксплуатации резервуара, нов силу малой длины струи они не эффективны при размыве отложений на всей площади днища. Эти устройства не имеют автоматического привода, поэтому через назначенные промежутки времени (2÷3ч) необходимо вручную переставлять их в другое положение и вновь запускать в работу.

Устройства второй группы, создающие длинную затопленную струю и имеющую малое поперечное сечение и размывающую небольшой участок осадков в направлении её движения. Такая струя в меньшей степени перемешивает весь объём нефти, но если ей придать сканирующее движение по днищу резервуара, то в зону размыва попадает практически вся площадь днища резервуара. Такие устройства способны размыть донные отложения, накопленные за годы и превратившиеся в плотную трудноразделяемую массу. Если струе придать медленное (до 6° в час) движение, то меняющий направление поток нефти способен обеспечить интенсивное перемешивание всей массы нефти в резервуаре, т.е. предотвратить дальнейшее образование донных отложений. Эти устройства имеют автоматический привод возвратного углового перемещения вала и могут работать непрерывно в течение нескольких суток, автоматически перемещая затопленную струю по всей поверхности днища резервуара и обеспечивая эффективное перемешивание и размыв донных отложений.

В настоящее время применяют различные комплексы размыва донных отложений серии «Диоген», не уступающие лучшим зарубежным аналогам, такие как «Диоген-700», «Диоген-500» (рис. 8.28.).

Устройство размыва осадка «Диоген-500» ТУ 3791-005-00139181-00 состоит из взрывозащищённого асинхронного электродвигателя с плоскозубчатой ремённой передачей, торцевого уплотнения, сферического уплотнения, привода вала на опорах качения, шарнирного узла автоматического привода поворота, пропеллера, электросилового и управляющего оборудования. Основные технические характеристики устройств размыва донных отложений «Диоген» приведены в таблице 8.8.

Таблица 8.8.

Основные технические характеристики устройств размыва донных отложений «Диоген»

Рис. 8.28. Устройство для размыва донных отложений «Диоген-500/700»

Рис. 8.29. Устройство для размыва донных отложений «Тайфун»

ООО НПО «Сибирский машиностроитель» разработало и выпускает устройство для размыва донных отложений «Тайфун» (рис. 8.29.). Этими устройствами можно оснащать резервуары ёмкостью от 1000 до 50000м³.

Устройства «Тайфун» обеспечивает быстрый размыв донных отложений, даже накопленных в резервуаре за десятилетия. Конструкция устройства рассчитана на работу в жидкостях с вязкостью до 40 сСт. Устройство создаёт направленную затопленную струю жидкости, циклически перемещающуюся над днищем резервуара за счёт автоматического привода поворота. При стационарном оснащении резервуара устройством «Тайфун» отпадает необходимость в прежних неэффективных и громоздких гидравлических системах размыва осадков. Периодическое включение устройства «Тайфун» в работу (один раз в месяц на 12÷14 часов) предотвратит образование донных отложений на протяжении всего срока службы резервуара. Устройство снабжено защитными устройствами и может работать на открытом воздухе без специальных защитных сооружений.

Высокая надёжность и долговечность устройства обеспечены за счёт применения в конструкции волновых редукторов с промежуточными телами качения, специальных защитных устройств и использования в конструкции коррозионно-стойких материалов. Основные технические характеристики устройств «Тайфун» в таблице 8.9.

Таблица 8.9.