IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Актуальность

Очистка резервуаров от остатков нефтепродуктов - одна из значимых проблем эксплуатации резервуаров. В нефтепродуктах, хранимых в резервуарах, происходят различные процессы и превращения (окисление, разложение и др.) Эти процессы влияют на выделение и накопление нефтяных отложений на внутренних стенках сосудов и резервуаров.

Причиной образования осадка на стенках резервуара является выделение и осаждение твёрдой фазы нефти.

Образование осадка в емкостях связано с выделением и последующим осаждением твердой фазы. Выделение твёрдой фазы, в свою очередь, зависит от некоторых факторов. К ним относятся физико-химические характеристики нефти, температура, климатический фактор. А количество накопленного осадка – от состояния внутренних стенок сосудов, их конструкции, частоты проведения технологических операций и множества других факторов.

Осадок на стенках резервуара распределяется неравномерно. Отложения большей плотности скапливаются на днищах резервуара. Они состоят из твёрдых песчано-глинистых частиц, парафинов, а также подтоварной воды. Меньше всего отложений – в зоне приёмно-раздаточных патрубков. В этой зоне осадки почти отсутствуют. Самое большое количество отложений накапливается на стенке, противоположной приёмно-раздаточным патрубкам. Через небольшое количество времени этот осадок уплотняется. Поэтому в некоторых зонах его трудно удалить.

Периодически нужно проводить очистку резервуаров для надёжной и долговечной работы резервуаров.

Поиск новых и качественных способов и технологий для очистки резервуаров является актуальной задачей. Так как известные методы очистки от отложений не достаточно безупречны и совершены. Применяют различные оборудования, которые потребляют большое количество энергии, а также являются дорогостоящими. Иногда используют моющие средства, которые в свою очередь, тоже имеют ряд недостатков. К ним можно отнести плохую регенерацию, вред окружающей среде (вывоз на свалку или слив в водоёмы), медленное окисление на воздухе.

Цель работы

Изучить способы очистки резервуаров от нефтепродуктов, которые распространены в настоящее время, произвести патентный поиск, сделать выводы и подвести итоги по исследовательской работе.

Методы исследования

Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Теоретическое исследование выполнено на основе использования опыта, теории и накопленного экспериментального материала. Выводы сформулированы по результатам анализа литературы, патентного поиска и интернет источников.

Задачи исследования

Изучить научную литературу и произвести анализ данных источников: книг, учебников, журналов, научных публикаций, докторских и кандидатских диссертаций, а также интернет статей. Также провести патентный поиск, с целью изучения новых способов очистки резервуаров от нефтепродуктов, проанализировать его, выявить достоинства и недостатки каждого способа, рассмотреть оборудование, которое используется в процессе очистки резервуаров, и предложить своё решение проблемы по данной теме.

1. Литературный обзор

1.1 Обзор по технической литературе

В учебном пособии «Очистка и диагностика резервуаров для нефти и нефтепродуктов», автором которого является Гарей Гималетдинов, рассмотрены требования к очистке различных типов резервуаров, оборудования и средства, которые используются при очистке, различные методы очистки ёмкостей и сосудов, а также меры и техника безопасности при выполнении работ по очистке резервуаров.

Для очистки резервуаров от донных отложений применяются различные способы, технологические средства и схемы. Выбираемый способ очистки и оборудование зависят от множества факторов. Например, от типа резервуара, его вместимости, количества отложений, их химических, физических и механических свойств.

По мнению автора, основные способы очистки резервуаров и емкостей делятся на три вида: ручной, механический (механизированный) и механизированный способ очистки с применением моющих средств. Также в пособии рассмотрены достоинства и недостатки каждого из этих методов.

Автор рассматривает ряд конструкций механических очистных устройств, и анализирует их достоинства и недостатки. Например, оборудование, включающее управляемые скребки и подъёмные устройства. Назначение первых – очистка днищ резервуаров, вторых – удаление грязевой массы из ёмкостей. Недостатками данных конструкций являются:

1. удары о стенки резервуаров, при работе подъёмных средств, что сказывается на долговечности и надёжности эксплуатации резервуара;

2. неполное удаление отложений, из-за неравномерного размыва донного остатка.

Поэтому на дне резервуара остаётся небольшое количество нефтепродукта [4].

В другом учебнике под названием «Ремонт магистральных трубопроводов и оборудования нефтеперекачивающих станций», авторами которых являются Галеев В.Б., Сощенко Е.М. и Черняев Д.А. рассматриваются механический и химико-механизированный способы очистки.

Для механического способа применяется такое оборудование, как инжекторы-гидроэлеваторы, паровые эжекторы и пеногенераторы.

Инжекторами удаляется осадок, для чего этот осадок предварительно разбивают струёй воды под давлением от 5 до 6 кг/см² и превращают в водную эмульсию.

Другой способ - удаление грязи при помощи парового эжектора, который прикрепляют к концу зачистного шланга. В эжектор подают пар под давлением от 6 до 7 кг/см². Осадок, засасываемый в эжектор, разогревается струей пара, превращается в легко перекачиваемую массу и откачивается по резервуара.

Для очистки резервуаров успешно применяют пожарные пено-генераторы ПГ-50 и ПГ-100 . При подаче воды под давлением до 8 кг/см² - в генераторе образуется сильный вакуум. Под его действием нефтяные отложения поднимаются по конусу и далее захватываются сильным потоком поды.

Химико-механизированный способ основывается на применение моющих средств. В последнее время для очистки резервуаров применяют различные моющие средства типа МЛ, представляющие композиции синтетических поверхностно-активных веществ с добавками электролитов. Такой метод очистки основан на гидродинамическом и физико-химическом воздействии струи моющего раствора на нефтяные остатки.

В резервуар вводят моечную машину - гидромонитор. Под действием раствора осадок размягчается, уменьшается его сила поверхностного натяжения; получаемую благодаря этому эмульсию откачивают из резервуара. Раствор легко удаляет адсорбированный нефтепродукт и ржавчину с верхних поясов и крыши резервуара, что способствует быстрой дегазации последнего. Резервуары из-под нефти и темных нефтепродуктов очищают горячим (от 45 до 700 С) водным раствором моющего препарата МЛ-2, концентрация которого составляет от 0,15 до 0,35% но весу.

Зачистные машины с раскладывающимися подвесками опускают в резервуар через отверстия, прорезаемые в крыше, а струйный насос наводят в люк-лаз резервуара.

Моющая жидкость в зачистные автоматические машины подается насосом 5Н-5Х2 под давлением от 12 до 16 кг/см². Расход жидкости составляет от 28 до 32 м³/ч. Жидкость срезает отложения и превращает их в жидкую массу, которая откачивается струйным и затем фекальным насосами [2].

1.2 Обзор по научным публикациям, журналам

В статье "Очистка и утилизация отходов хранилищ в горюче-смазочных материалов", авторами которой являются Одарюк Виктория Андреевна и Нигметов Геннадий Максимович, научного журнала "Технологии гражданской безопасности"рассматриваются такие темы, как очистка резервуаров от нефтепродуктов и регенерация продуктов зачистки [5].

Способ очистки, который описан в этой статье, заключается в следующем:

1. разогрев остатка нефтепродукта системой подогрева;

2. удаление остатка нефтепродукта;

3. предварительная дегазация в случае наличия в резервуаре остатка нефтепродукта;

4. промывка внутренних поверхностей резервуара техническими моющими средствами (ТМС);

5. удаление продуктов зачистки;

6. чистовая обработка днищевой поверхности.

Данный способ является комбинированным, т.к. включает в себя ручной и химико-механизированный метод очистки. К достоинствам этого способа можно отнести: высокое качество очистки, сокращение времени работ. Основными недостатками являются: большой расход тепловой энергии на подогрев и перекачивание воды, необходимость проведения подготовительных работ, связанных с установкой дополнительного оборудования, дороговизна используемого специального реагента.

В статье «Новая технология очистки ёмкостей», автором которой является Светлана Кривенко, журнала «Топливный регион», был рассмотрен способочистки резервуаров, предложенный холдинговой компанией «Чистый Мир М».

Компания специализируется на ликвидации нефтяных загрязнений. За достаточно короткий срок ее специалистами была разработана современная безотходная технология очистки поверхностей, нефтешламов, грунтов и других объектов от нефтяных соединений и отходов, которая базируется на комплексном применении новых научно-технических разработок в областях электрохимии и физики низкотемпературной плазмы (патент на изобретение № 2194636 "Способ очистки поверхностей от углеводородных соединений").

Этот способ очистки проходит в 4 стадии:

1. отделение углеводородных соединений от поверхностей при использовании принципиально новых технических моющих средств (ТМС);

2. разделение жидких нефтешламов на составляющие способом гидротермального низкотемпературного крекинга;

3. утилизация твердых фракций нефтешламов методом плазменно-каталитического сжигания;

4. вакуумное выпаривание подтоварной воды [6].

В статье «Автоматический способ зачистки резервуаров АЗС», автором которой является Светлана Кривенко, журнала «Современная АЗС» рассматривается проектирование и эксплуатация очистного комплекса МКО-1000.

Компания "Чистый Мир М" проектирует, изготавливает и эксплуатирует мобильные и стационарные очистные комплексы МКО-1000 для обслуживания различных объектов. Принципиальная отличительная особенность новой технологии очистки - использование водного раствора технических моющих средств, которые отделяют углеводородные соединения от поверхности и создают с нефтепродуктами неустойчивую эмульсию [9].

Зачистка резервуаров осуществляется в несколько стадий:

1. на первой стадии, в случае присутствия в зачищаемой емкости на начало работы большого количества топлива, оно откачивается в накопительный резервуар комплекса;

2. вторая стадия - зачистка емкости;

3. третья стадия - дегазация и осушение емкости принудительной вентиляцией;

4. на четвертой стадии топливо из накопительной емкости, пройдя двухступенчатую очистку через систему фильтров, возвращается в очищенный и осушенный резервуар.

Преимущества автоматической зачистки резервуаров:

1. длительность выполнения работ по зачистке пяти резервуаров АЗС (без остановки станции) или одного резервуара под светлые нефтепродукты объемом до 5 тыс. м³ не превышает одного рабочего дня

2. технические возможности комплекса МКО-1000 позволяют отделять от нефтепродукта подтоварную воду и механические примеси, возвращая заказчику чистое топливо. Из практики: потери на одной емкости АЗС объемом 25 м³ составляют от 20 до 50 л, в зависимости от степени загрязнения резервуара и наличия в нем воды

3. качество зачистки несравненно выше традиционного ручного способа очистки, причем отмывается 100% поверхности резервуара. После принудительной дегазации в резервуаре можно проводить огневые работы.

4. замкнутый технологический цикл и регенерация раствора моющего средства позволяют избежать дополнительных затрат по утилизации замазученной воды и нефтешламов.

5. ручной труд и пребывание оператора внутри резервуара сведены к минимуму, что благоприятно характеризует технологию с точки зрения безопасности труда.

1.3 Обзор по научным исследованиям

В диссертации «Средства очистки и контроля внутренних поверхностей резервуаров методом углекислотного бластинга», автором которой является кандидат технических наук Васильцов Артем Сергеевич,были рассмотрен метод криогенного бластинга, а также исследован метод очистки углекислотного бластинга.

Криогенный бластинг состоит в распылении на очищаемую поверхность сухого льда под высоким давлением. Этот способ похож на пескоструйную очистку, только абразивом выступает сухой лёд, а возможность повреждения поверхности снижена в несколько раз. Сухой лёд, подаваемый под очень высоким давлением к поверхности очищаемого объекта, взрывается у поверхности и «отрывает» грязь, которая предварительно подверглась молниеносному охлаждению, стала хрупкой. Поверхности, очищенные льдом, не получают никаких повреждений. Сам абразив – сухой лёд, при операции очищения поверхности просто испаряется. Нет надобности, собирать и утилизировать чистящие реагенты.

Углекислотный бластинг – специальная технология, разработанная для очистки внутренних поверхностей резервуаров, используемых под хранение горюче-смазочных материалов. При этом методе происходит распыление на очищаемые поверхности углекислого газа, при этом имеет значение не только давление, но и высота струи и движение сопла при очистке.

Основными преимуществами предлагаемого метода и криогенной системы очистки являются высокая производительность работ и значительное увеличение взрывобезопасности процесса очистки. А также возможность применения углекислотного бластинга для очистки резервуаров при отрицательных температурах окружающей среды, что дает неоспоримое преимущество перед методами с применением в качестве моющих средств воды и водных моющих растворов [11].

В диссертации «Развитие технологий и технических средств для борьбы с отложениями в нефтяных емкостях», автором которой является кандидат технических наук Кононов Олег Владимирович, были рассмотрены причины образования отложений в резервуаре и проанализированы такие методы, как ручной, механический, гидравлический, гидромеханический, зачистки резервуаров с помощью роботов, а также тепловой способ очистки.

Самым распространенным в 1920-е годы являлся ручной способ очистки. Этот способ часто комбинировали с механическим способом, т.к. применялись различные механизмы. Он весьма трудоемок и вреден, требовал проведения дополнительных мероприятий по обеспечению безопасности ведения работы для рабочего персонала, а также вывода емкости из эксплуатации. В последующем множество недостатков этого способа позволили отнести его в разряд бесперспективных [3].

Самым рациональным и универсальным способом борьбы с нефтяными отложениями является гидравлический способ. Способ заключается в том, что на донные отложения оказывали воздействия струи воды или нефти.

Больше всего разработок технических средств, устройств и систем для удаления отложений из резервуаров основано на гидромеханическом способе. Оборудованием служит вращающийся трёхструйный брандспойт, закрепленный на конце шланга высокого давления.

В механическом способе очистки резервуаров применяются переносные технические средства, например, бульдозеры и мини-тракторы. Достоинством этого метода является сокращение времени на производство работ, но имел ряд существенных недостатков: большие затраты, низкое качество очистки днища, необходимость ручной очистки, нарушение целостности резервуара, повреждение днища [12].

1. Патентный поиск

2.1 Календарный план и патентная документация ФОРМА ЗАДАНИЯ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №__4__

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) ___Способы очистки резервуаров от нетфепродуктов____

шифр работы (темы)_____________________КНИРС3МАб-1________________________________

Этап работы _Курсовое проектирование_, сроки его выполнения_____1.09.2016-28.12.2016_____

Задачи патентных исследований: _поиск патентов-аналогов, для проверки уникальности своего изобретения___________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований	Подразделения-исполнители (соисполнители)	Ответственные исполнители (Ф.И.О.)	Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание	Отчётные документы
Патентный поиск на тему: «Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов»	www.fips.ru	И. А. Лаптева	1.09.2016-28.12.2016	Заполнение таблицы 3.1. Патентная документация
			28.10.2016-4.11.2016	Заполнение таблицы 3.2 Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государ-ственной регистрации
			6.11.2016-12.11.2016	Заполнение таблицы.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Руководитель ___________ Т.И. Башкова _______________

патентного подразделения ^{личная подписьрасшифровкадата}

Руководитель подразделения ___________ М.Ю. Сарилов _______________

исполнителя работы ^{личная подписьрасшифровкадата}

РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА № 3МА

К заданию №_4_ от _2016_ г.

Студенту__И. А. Лаптевой__________

Группы _3МАб-1_ по теме _____Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов____

Стадия ___________________________Курсовое проектирование_____________________

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

ФОРМА ОТЧЕТА О ПОИСКЕ

1. Поиск проведен в соответствии с заданием _зав. Кафедра МАХПСарилова М.Ю.

^{должность и фамилия ответственного руководителя работы}

№ __4__ от ____01.09.2016_______ и Регламентом поиска № 3МА от ___01.09.2016____

2. Этап работы ________________Курсовое проектирование_______________________

^{при необходимости}

3. Начало поиска __ 1.09.2016_____ Окончание поиска ________28.12.2016________

4. Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

6. Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица 3.1. Патентная документация

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*	Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*	Название изобретения (полной модели, образца)	Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)
1	2	3	4	5
Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов	Патент РФ 2 526 849 В08В 9/08 G09В 25/02	Богданов Виталий Сергеевич (RU) 2012150412/05, 26.11.2012	Способ исследования процесса очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов	Прекратил действие, но может быть восстановлен
	Патент РФ 94 045 283 В08В 9/08 В08В 101/02	Тофтейорг Текнолоджи АПС (DK) 94045283/12, 16.09.1994	Способ для очистки нефтяного резервуара	Нет данных
	Патент РФ 2 225 270 В08В 9/093	Чушкина Зоя Юрьевна 002116442/2, 19.06.2002	Способ очистки резервуаров от вязких отложений нефти и нефтепродуктов и устройство для его осуществления	Действует
	Патент РФ 2 548 077 В08В 9/093	Миррико Холдинг ЛТД (VG) 2013110766/05, 12.03.2013	Способ очистки резервуаров от вязких отложений нефти и нефтепродуктов и устройство для его осуществления	Действует
	Патент РФ 2 314 882 В08В 9/093	Гильманов Хатмулла Габдуллович (RU) 200610581/12, 26.02.2006	Способ очистки резервуара от донных отложений и устройство для его осуществления	Не действует
	Патент РФ 2 160 641 В08В 9/08 В08В 101/02	Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина 99126192/12, 20.12.1999	Устройство очистки внутренней поверхности резервуара для хранения или перевозки нефтепродуктов	Не действует
	Патент РФ 2 442 632 В01D 17/00 В08В 9/093	Общество с ограниченной ответственностью «КОАТЕК» (RU) 2010109051, 12.03.2010	Способ очистки резервуара от нефтешламов	Не действует

Таблица 3.2. Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчёты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска	Наименование источника информации с указанием страницы источника	Автор, фирма (держатель) технической документации	Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)
1	2	3	4
Способы очистки резервуаров от нефтепродуктов	www.fips.ru стр. 2	Богданов Виталий Сергеевич (RU), Попов Владимир Никитович (RU)	20.05.2014
	www.fips.ru стр. 2	Ян Стумпе Хуммер [DK]	10.10.1996
	www.fips.ru стр. 2	Чушкина Зоя Юрьевна (RU)	10.03.2004
	www.fips.ru стр. 3	Рамазанов Рустам Рашитович (RU), Малыхин Игорь Александрович (RU), Спирихин Андрей Константинович (RU) , Бакиров Нияз Лябипович (RU), Бызов Алексей Юрьевич (RU)	10.04.2015
	www.fips.ru стр. 4	Гильманов Хатмулла Габдуллович (RU), Халилов Вячеслав Шамильевич (RU), Халилов Игорь Вячеславович (RU), Курбатов Антон Игорьевич (RU), Абдрахимов Юнир Рахимович (RU), Ахмадеев Булат Дамрович (RU), Загретдинов Айрат Фанилевич (RU)	20.01.2008
	www.fips.ru стр. 5	Богданов В.С	20.12.2000
	www.fips.ru стр. 3	Исьянов Фарит Талгатович (RU), Корх Леонид Моисеевич (UA), Акрам Тарраф (SY), Расветалов Виктор Александрович (RU)	20.02.2012

Таблица В.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования	Источники информации	Технические решения, реализующие тенденции
		в объектах организаций (фирм)	в исследуемом объекте
1	2	3	4
1. Устранение указанных недостатков известных технических решений 2. Повышение эффективности исследований процесса вакуумной очистки горизонтальных, нефтеналивных резервуаров 3. Повышение точности измерения расхода при удалении нефтеотходов переменного состава при различной температуре	Патент РФ 2 516 849	НПЗ	Изобретение относится к технологии чистки и предотвращения загрязнений резервуаров, и может найти применение в нефтяной и связанных с ней отраслях промышленности. Предложенный способ заключается в том, что в резервуар подают техническую воду, после её удаления заполняют рабочей жидкостью в виде имитатора остатков нефтепродуктов, затем перекачивают рабочую жидкость при заданной температуре в вакуумируемую сборную ёмкость через соединительный трубопровод с фиксированным гидравлическим сопротивлением, и регистрируют параметры очистки по времени и уровню рабочей жидкости в резервуаре и сборной ёмкости. [13]
1. Повышение эффективности очистки резервуаров от нефтепродуктов путём нагрева и распыления флюидизирующего агента.	Патент РФ 94 045 283	НПЗ	Способ заключается в том, что остатки нефти флюидизируют с помощью агента. Остатки нефтепродукта выпускают из резервуара в жидком состоянии и разделяют на фракции, причём в качестве флюидизирующего агента используют в основном часть остатков нефти, удалённых из резервуара, который после очистки и нагрева рециркулирует в резервуар, и распределяют посредством распыления над слоем остатков нефти. [14]
1. Повышение эффективности очистки полости резервуаров, в том числе, его внутренней поверхности с одновременном усовершенствованием конструкции устройства, предназначенного для очистки.	Патент РФ 2 225 270	НПЗ	Данное устройство содержит средства для разжижения, разогрева, перемещения и перемешивания нефтяных отложений, включающие эжекторное средство и средство для отвода и транспортировки разжиженных отложений. Эжекторное средство выполнено в виде монитора, состоящего из полой штанги. Через неё подают в резервуар рабочее тело в виде водяного пара, газа или жидкости. В верхней части штанги установлено крепёжное приспособление, в нижней части расположены пары эжекторных головок, расположенных на разных уровнях под углом друг к другу. Каждая эжекторная головка выполнена в виде сопла с конфузорно-диффузорной насадкой для подсасывания, разогрева, разжижения, гомогенизации отложений и перемещения разжиженных отложений.[15]
1. Создание безопасного и эффективного способа проведения работ по очистке резервуаров от донных отложений с последующей их переработкой в условиях отрицательных температур окружающей среды.	Патент РФ 2 548 077	НПЗ	Процесс очистки включает разогрев резервуара теплоносителем, подачу размывающего агента, разжижение и перемешивание донных отложений, отвод и транспортировку разжиженных отложений на стадию переработки. При этом разогрев внутреннего объёма резервуара и донных отложений до плюсовой температуры и поддержание положительной температуры в течении всего технологического процесса очистки осуществляют посредством подачи под давлением водяного пара с использованием парогенератора, а размыв, разжижение и перемешивание отложений осуществляют с использованием дистанционно управляемых роботизированных пушек, снабжённых системой видеонаблюдения и освещения, помещаемых внутрь резервуара через нижние технологические люки. Отвод разжиженных отложений осуществляют насосами. Размыв и перемещение осуществляют размывающим агентом в зависимости от температуры окружающей среды до 310 под давлением от 1,0-10,0 МПа. Мойку кровли, стен, днища осуществляют посредством орбитальных моющих головок, размещаемых в люках кровли резервуара.[16]
1. Повышение эффективности очистки от донных отложений 2. Экологическая безопасность 3. Удешевление	Патент РФ 2 314 882	НПЗ	Изобретение относится к области транспортировки и хранения нефти, нефтепродуктов и может быть использовано для очистки стационарных резервуаров. Способ включает очистку стенок и дна под воздействием струи нагретого рабочего агента под давлением в поле центробежных сил, при этом перед воздействием нагретого рабочего агента заливают нефть, затем на смесь донных отложений и нефти воздействуют струёй пара с температурой 110-130 в соотношении 1:(3-5). Отстаивают в течение 1-2 суток, удаляют смесь нефти и экстрагированного продукта из донного осадка, потом осуществляют слив воды и выгрузку механических примесей. Устройство включает корпус, трубу для подачи рабочего реагента и кольцевой коллектор, снабжённый струйными форсунками, расположенными на внутренней и наружно поверхности кольцевого коллектора на расстоянии 1,5 м друг от друга.[17]
1. Повышение качества очистки внутренней поверхности резервуара, любой конфигурации при любом типе нефтепродукта без повреждения его внутренней поверхности.	Патент РФ 2 160 641	НПЗ	Устройство включает рукав для подвода моющей жидкости или пара, сообщённый с распылительной многосопельной головкой, средство изменения положения головки, на которой также установлены средства механической очистки внутренней поверхности резервуара. Многосопельная головка выполнена в виде двухсекционного корпуса, первая секция которого сообщена с рукавом для подвода моющей жидкости, а вторая установлена с возможностью вращения относительно предыдущей. С боковой поверхностью второй секции сообщены патрубки, на конце предыдущей. С боковой поверхностью второй секции сообщены патрубки, на конце каждого из которых имеется перпендикулярно установленная к данному патрубку реактивная головка с распылительным соплом. Средства механической очистки внутренней поверхности резервуара выполнены в виде скребков, которые укреплены на нижней стороне патрубков и реактивных головках.[18]
1. Снижение выбросов углеводородов при очистке резервуара. 2. Увеличение эффективности очистки. 3. Снижение энергозатрат.	Патент РФ 2 442 632	НПЗ	Изобретение относится к области добычи и переработки нефти, в частности к переработке и утилизации нефтесодержащих осадков – нефтешламов, накапливающихся в резервуарах хранения нефти и тёмных нетфепродуктов. Способ очистки резервуаров от нефтешлама включает подачу нефти на осадок нефтешлама в придонную часть резервуара для разрушения и разбавления нефтешлама, отвод образующейся при этой смеси из нижней части резервуара с последующим нагревом в теплообменнике до температуры плавления парафинов и возвращение в резервуар путём распределения над осадком в придонной части резервуара при помощи установленного над резервуаром распределителя потока, снабжённого гибкими трубопроводами. Смесь подвергают многократной циркуляции по схеме «резервуар – теплообменник – распределитель потока» до образования продукта с температурой кристаллизации, не превышающей температуру окружающей среды.[19]

2.2 Анализ патентов-аналогов

После проведения патентного поиска можно сделать вывод о том, что существует множество аналогов различных способов очистки и модернизаций оборудования для их осуществления. Однако, не все патенты на сегодняшний день действительны. Целью создания изобретения является устранение указанных недостатков в уже известных технических решениях.

Существуют патенты, суть которых заключается в усовершенствовании и комбинировании уже известных способов. Запатентованные способы, описанные выше, считаются комбинированными, т.к. в них используются и специальное техническое оборудование, и моющие средства, и в некоторых случаях ручная очистка. Они базируются на таких процессах, как нагрев какой-либо из сред, например, моющей жидкости, водяного пара, отложений и т.д., и подача среды под давлением. Чаще всего основными целями таких изобретений являются увеличение качества очистки, снижение выбросов в атмосферу, удешевление.

Есть аналоги, в которых объектом модернизации является установка или оборудование, с помощью которых и проводят очистку резервуаров. Главными целями этих аналогов является повышение качества и эффективности очистки, уменьшение объёма ручного труда и малое потребление энергии. К данной группе патентов можно отнести выше описанное запатентованное устройство (рис.1), которое содержит средства для разжижения, разогрева, перемещения и перемешивания нефтяных отложений. Также устройство включает в себя эжекторное устройство и средство для отвода и транспортировки отложений. На устройстве имеются эжекторные головки, через которые осуществляется распыление водяного пара, газа или жидкости (патент РФ 2 225 270).

Рисунок 1 – Устройство для очистки резервуаров

Проанализировав патенты, можно сделать вывод о том, любое изобретение имеет свои достоинства и недостатки.

К достоинствам этой группы патентов можно отнести: значительное сокращение времени на производство работ и уменьшение объёма ручного труда, вредного для здоровья человека, т.к. почти все вышеперечисленные способы очистки осуществляются при помощи какого-либо оборудования, снижение выбросов углеводородов, уменьшение повреждений внутренних стенок резервуаров.

К недостаткам можно отнести расход тепловой энергии на подогрев и перекачивание воды и необходимость проведения подготовительных работ, связанных с установкой дополнительного оборудования, сложность конструкций оборудований, дороговизна.

3 Способы очистки резервуаров 3.1 Основные теоретические сведения

Способы очистки резервуаров делятся на 3 типа: ручной, механический, химико-механизированный способ с использованием моющих средств.

Ручная очистка резервуаров от нефтешламов является наиболее распространенным методом очистки. Чаще всего, ручной способ используют при очистке резервуаров небольшой ёмкости. При данном способе очистки резервуар сначала пропаривают, затем промывают горячей водой при температуре 30 – 50° С из пожарного ствола (брандспойт) при давлении 0,2 – 0,3 МПа. Оборудованием, которое применяют для подачи воды, являются насосы и эжекторы. Промывочную воду с отмытым нефтешламом откачивают насосом. Твердые остатки и песок убирают лопатами, совками, ведрами.

Данный метод имеет следующие недостатки: значительный риск для здоровья и безопасности людей, вывод емкости из эксплуатации, загрязнение окружающей среды, транспортировка, захоронение и переработка нефтеотходов.

Однако этим способом можно удалить все виды сгустившихся и твердых отложений и получить любое требуемое качество очистки.

При механическом способе очистки в резервуары промывают горячей водой при температуре 70 – 80° С при давлении 1 – 1,2 МПа через специальные моечные машинки-гидромониторы. Способ заключается в том, что струя воды механически разрушает отложения и равномерно отмывает всю поверхность. Промывочная вода с загрязнениями откачивается насосом на очистные сооружения [8].

К достоинствам механического способа относятся: значительное сокращение времени на производство работ, уменьшение объёма ручного труда, вредного для здоровья человека и снижение стоимости работ.

К недостаткам можно отнести большой расход тепловой энергии на подогрев и перекачивание воды, необходимость проведения подготовительных paбот, связанных с установкой дополнительного оборудования, необходимость откачки загрязнённой воды на очистные сооружения.

Суть химико-механизированного способа в том, что очистка резервуаров производиться теми же техническими средствами, что и механизированный способ, но с помощью растворов моющих средств, улучшающих отделение осадка от стенок, днища и внутренних конструкций резервуаров. Эти вещества вводятся в осадок и вследствие химических реакций разжижают его до текучего состояния. Полученная суспензия откачивается в отстойник для специальной переработки [20].

Применение данных растворов способствует повышению качества очистки, интенсивности процесса очистки, характеризуется незначительной степенью применения ручного труда, сокращение времени работ.

Основными недостатками способа, которые ограничивают возможности его практического применения, являются дороговизна используемого специального реагента, необходимость дальнейшей очистки растворов моющих средств и утилизации реагента, данный способ, также как и механический, требует подготовительных работ, связанных с установкой дополнительного оборудования.

Современные технические моющие средства (ТМС), используемые при очистке резервуаров, должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. обеспечивать в относительно короткие сроки высокое качество очистки поверхности металла;

2. многократно использоваться по системе замкнутого цикла;

3. иметь простую технологию проведения работ при высокой степени автоматизации;

4. быть взрывобезопасными и негорючими в условиях использования;

5. обладать биологической разлагаемостью и нетоксичностью;

6. не вызывать коррозии металла;

7. способствовать регенерации промывочных растворов и утилизации отмытых нефтеостатков;

8. быть экономически и технологически выгодными.

Самым трудоемким и требующим соблюдения повышенных требований по безопасному ведению работ является подготовительный процесс по откачке отложений. Для выполнения этих работ применяют следующие способы [1]. Использование струи воды с высоким давлением для размыва отложений. Размыв осадка нефтью. Разжижение осадка с помощью растворителей. Разогрев донных отложений теплоносителями. Способ размыва водой относится к самым дешевым, более быстрым и относительно безопасным способом подготовки отложений к откачке. Таким способом производят очистку топливных резервуаров. Для этой технологии предусматривается использование автономных размывающих головок, которые устанавливаются в резервуаре и размывают осадок струей воды под давлением. Данный способ имеет ряд существенных недостатков. Для размыва отложений в топливных резервуарах упрощенно используют ручные брандспойты или гидромониторы. В воду добавляют различные химические вещества с целью лучшего отделения осадка от стенок и днища топливного резервуара. Размытые отложения откачивают шнековым насосом для последующей фильтрации и переработки в емкость для отстоя. При втором способе очистка резервуаров от нефтешламов производится нефтяными гидромониторами в закрытом резервуаре. Для этого разогретую струю нефти под давлением направляют на отложения, размывают и перемешивают их с последующей откачкой для отделения твердых фракций. После удаления механических примесей нефть опять разогревают и подают на монитор. Третий способ предусматривает применение растворителей для разжижения донных отложений при помощи химических веществ. Эти вещества вводятся в осадок и вследствие химических реакций разжижают его до текучего состояния. Полученная суспензия откачивается в отстойник для специальной переработки.

При очистке резервуаров крупных размеров обычно остатки нефтепродуктов подогревают, разбавляют их более лёгкими нефтепродуктами, а также применяют вакуумный отсос. Однако ни один из этих методов не обеспечивает полного удаления остатков тяжелых нефтепродуктов, и завершающий этап очистки резервуаров обычно заключается в использовании механических скребков. Поэтому чаще всего данные методы комбинируют свыше перечисленными (ручным, механическим и химико–механизированным способами).

Очистка резервуаров от отложений – опасная и трудоёмкая работа, которая требует значительных материальных расходов. Даже самый прогрессивный метод зачистки – химико-механизированный не ликвидирует ручной труд и присутствие людей в загазованной зоне внутри резервуара.

3.2 Способ, основанный на применении размывающих головок

По моему мнению, самый оптимальный и эффективный способ очистки резервуаров - это способ, в котором применяется оборудование с размывающими головками. Этот способ является комбинированным, в котором сочетаются три выше перечисленных способа – это ручной, механизированный и химико-механизированный. Т.е. способ, в котором применяются техническое оборудование, технические моющие средства, и если необходима ручная доочистка резервуаров.

Сначала нужно провести предварительную дегазацию резервуара. Для того чтобы обеспечить, взрывобезопасные условия для работы людей с техническим оборудованием. Для понижения концентрации паров в резервуаре устанавливают фильтры и применяют ТМС. Моющими средствами промывают внутренние поверхности резервуаров с помощью моющих машин.

ТМС распыляют на поверхности резервуаров в течение 20 - 25 минут. И так несколько циклов. Затем происходит откачка эмульсии и нефтешлама из ёмкости.

Следующим этапом является размыв и удаление остатка тёмного нефтепродукта с помощью размывающих головок. Данное устройство крепится к приемо-раздаточной трубе резервуара. Остаток содержит в себе парафиновые отложения, механические примеси, продукты коррозии металла. Удаление этого остатка заключается в следующем. Через сопло размывающих головок нефть или нефтепродукт выходит в виде струи под давлением. Струи смывают с днища и стенок резервуара осадок. Удаляется технологический остаток с помощью насосных установок [1].

1 – стенка корпуса резервуара; 2 – размывающая головка; 3 - опора скользящая; 4 – приёмо–раздаточный патрубок

Рисунок 2 - Размещение размывающих головок внутри резервуара

1 – опорное кольцо; 2 – клапан; 3 - гайка; 4 – шток; 5 – стенка 6 – регулируемая гайка; 7 – шток; 8 - болты

Рисунок 3 - Размывающая головка

Затем снова производится промывка резервуара раствором ТМС при температуре 50 - 60 , давлении 1 МПа и дегазация. Для проведения дегазации все смотровые и замерные люки резервуара должны быть открыты.

Последним этапом этого способа является ручная доочистка, если она необходима. Перед заходом оператора в резервуар производится контрольный анализ воздуха в нём на содержание паров нефтепродукта. В целях безопасности оператор оснащён специальным костюмом, обувью, противогазом с маской и страховочным поясом. Также в резервуарах устанавливаются фильтры для очистки воздуха.

Струйная очистка резервуаров является наиболее дешёвым способом очистки, по сравнению с другими. В свою очередь, очистка резервуаров – вредный и экологически опасный процесс для людей и окружающей среды. Также другим недостатком является большие затраты на энергию и водопотребление.

Заключение

Донные отложения – это высоковязкая масса, состоящая из парафинов, смолистых веществ, механических примесей, продуктов коррозии и подтоварной воды. Выпадение осадка и его накопление может привести к образованию большого слоя парафина. Осадок может занимать около 1/4 ёмкости резервуара, что затрудняет дальнейшую эксплуатацию. Например, большое количество осадка может мешать опусканию плавающей крыше резервуара или забить сливное устройство. Поэтому периодически нужно проводить очистку резервуаров для надёжной и долговечной работы резервуаров.

Проведя патентный поиск и литературный обзор, я убедилась в том, что на сегодняшний день очистка резервуаров является одной из распространённых проблем. Так как известные методы очистки от отложений не достаточно безупречны и совершены. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Запатентованных изобретений на данную тему найдено очень много, но не все они были внедрены в производство, и на данный период времени многие из них не действительны. Именно поэтому поиск новых и качественных способов и технологий для очистки резервуаров является актуальной задачей. Цель создания качественного и эффективного способа очистки – это устранение указанных недостатков в уже известных технических решениях.

Я пришла к выводу, что самым оптимальным способом является комбинированный способ очистки, с применением такого оборудования как, размывающие головки. В нём сочетаются три основных способа - это ручной, механизированный и химико-механизированный. Я считаю, что при применении этих способов в отдельности, не достигается максимальная эффективность очистки резервуаров.

Список использованных источников

1. Резервуары для нефти и нефтепродуктов. Конструкции и оборудование. Том 1. / Ф. Ш. Ахметов [и др.]. – СПб : Недра, 2010. – 476 с.

2. Галеев, В. Б. Ремонт магистральных трубопроводов и оборудования нефтеперекачивающих станций / В. Б. Галеев, Е. М. Сощенко, Д. А. Черняев. – М. : Недра, 1976. – 358 с.

3. Коршунов, Е. С. Промысловый транспорт нефти и газа / Е. С. Коршунов, С. Г. Едигаров. – М. : Недра, 1975. – 296 с.

4. Гималетдинов, Г. М. Очистка и диагностика резервуаров для нефти и нефтепродуктов : учеб. пособие / Г. М. Гималетдинов. – Уфа : Моногра-фия, 2011. – 295 с.

5. Одарюк, В. А. Очистка и утилизация отходов хранилищ в горюче-смазочных материалов / В. А. Одарюк, Г. М. Нигметов // Технология гражданской безопасности. – 2011. - №3. – С.67-83.

6. Кривенко, С. Автоматический способ зачистки резервуаров АЗС / С. Кривенко // Топливный регион. – 2003. - №1.

7. Александров, В. Н. Совершенствование систем предотвращения накопления донных нефтяных отложений в резервуарах большой вместимости / В. Н. Александров, В. А. Галканов, Б. Н. Мастобаев [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2001. — № 2. - С. 70–72.

8. Чурикова, Л. А. Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных остатков / Л. А. Чурикова, Е. А. Конашева, А. Т. Утегалиев // Технические науки в России и за рубежом: материалы V международной научной конференции. – 2016. – С.71 - 75.

9. Кривенко, С. Новая технология очистки ёмкостей / С. Кривенко // Современная АЗС. – 2006. - №10.

10. Вургафт, А. В. Образование донных отложений при перевозке парафинистых нефтей в танкерах/ А. В. Вургафт // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - 1973. №4. - С. 28- 32.

11. Васильцов, А. С. Средства очистки и контроля внутренних поверхностей резервуаров методом углекислотного бластинга : дис. …канд. техн. наук: 05.11.13 / Васильцов Артем Сергеевич. – Красноярск, 2011. – 111 с.

12. Кононов, О. В. Развитие технологий и технических средств для борьбы с отложениями в нефтяных емкостях : дис. …канд. техн. наук: 07.00.10 / Кононов Олег Владимирович. Уфа, 2010. - 24 с.

13. Пат. 2516849 Российская Федерация, В 08 В 9/08, G 09 В 25/02. Способ исследования процесс очистки резервуаров от остатков нефтепродукта / Богданов В. С., Попов В. Н. ; заявитель и патентообладатель Богданов В. С. - № 2012150412/05; заявл. 26.11.2012 ; опубл. 20.05.2014, Бюл. №14. – 2 с. : ил.

14. Пат. 94045283 Российская Федерация, В 08 В 9/08, В 08 В 101/02. Способ для очистки нефтяного резервуара / Ян Стумпе Хуммер ; заявитель и патентообладатель Тофтейорг Текнолоджи АПС - № 94045283/12; заявл. 16.09.1994 ; опубл. 10.10.1996. – 2 с. : ил.

15. Пат. 2225270 Российская Федерация, В 08 В 9/093. Способ очистки резервуаров от вязких нефтяных отложений и вязких отложений нефтепродуктов и устройство для его осуществления / Чушкина З. Ю. ; заявитель и патентообладатель Чушкина З. Ю. АПС - № 2002116442/12; заявл. 19.06.2002 ; опубл. 19.06.2002. – 2 с. : ил.

16. Пат. 2548077 Российская Федерация, В 08 В 9/093. Способ очистки резервуаров, предназначенных для хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов при отрицательных температурах окружающей среды / Рамазанов Р. Р., Малыхин [и др.]. ; заявитель и патентообладатель Миррико Холдинг ЛТД АПС - № 2013110766/05; заявл. 12.03.2013 ; опубл. 12.03.2013. – 3 с. : ил.

17. Пат. 2314882 Российская Федерация, В 08 В 9/093. Способ очистки резервуаров от донных отложений и устройство для его осуществления / Гильманов Х. Г., Халилов В. Ш., Халилов И. В., Курбатов А. И., Абдрахимов Ю. Р., Ахмадеев Б. Д., Загретдинов А. Ф. ; заявитель и патентообладатель Гильманов Х. Г. АПС - № 206105816/12; заявл. 26.02.2006 ; опубл. 20.01.2008, бюл. №14. – 4 с. : ил.

18. Пат. 2160641 Российская Федерация, В 08 В 9/08, В 08 В 101/02 . Устройство очистки внутренней поврехности резервуара для хранения или перевозки нефтепродуктов / Богданов В. С. ; заявитель и патентообладатель Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина. АПС - № 99126192/12; заявл. 20.12.1999 ; опубл. 20.12.2000, бюл. №35. – 5 с. : ил.

19. Пат. 2442632 Российская Федерация, В 01 D 17/00, В 08 В 9/093 . Способ очистки резервуара от нефтешламов / Исьянов Ф. Т., Корх Л. М., Акрам Тарраф, Расветалов В. А. ; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «КОАТЕК». АПС - № 2010109051/05; заявл. 12.03.2010 ; опубл. 20.08.2011, бюл. №26. – 3 с.

20. Лерке, Г. Э. Исследование и разработка системы размыва и предотвращения накопления парафинистого осадка в нефтяных резервуарах большой емкости : автореф. дис. …канд. техн. наук. Г. Э. Лерке — Уфа: ВНИИСПТнефть, 1981. - 25 с.

Код для цитирования: Скопировать