我國原油儲罐清洗技術的發(fā)展與應用

我國原油儲罐清洗技術的發(fā)展與應用

根據(jù)國家規(guī)定，儲水池的維修期限為5.7年，以及在維修和更換機油之前，應進行清潔。因此,在儲罐運行5~7年后,需要對沉積在罐底的油泥進行徹底清理和回收,并將接觸油泥的罐內壁清洗干凈。1國內油罐清潔技術的發(fā)展我國油罐清洗技術主要有人工清洗法、機械清洗法和目前正在開發(fā)利用的改進的機械清洗技術。1.1人工清罐作業(yè)傳統(tǒng)的人工清罐方法為蒸汽蒸罐清洗。將罐內油品液位降至最低后,關閉進出油閥門或加盲板,之后通蒸汽蒸罐。蒸罐后冷卻,待罐內油氣濃度達標后,工人進罐挖出淤渣并將罐徹底擦干凈。之后發(fā)展起來的熱水或熱油循環(huán)清洗儲罐大大降低了勞動強度,但仍需人工挖出剩下的淤渣。人工清罐作業(yè)中,容易產生人員的油氣中毒或者油氣著火、爆炸事故,對人的健康和生命安全帶來極大的威脅。同時,人工清罐的效率低下,清洗效果較差,環(huán)境污染和資源浪費嚴重,不符合環(huán)境和發(fā)展的客觀要求,逐漸被淘汰。1.2cows儲罐清洗工藝20世紀90年代,國內開始引進儲油罐機械清洗技術,主要清洗1萬~15萬m3的原油儲罐,如COWS儲罐清洗技術。COWS(CrudeOilWashingSystem)是由日本大鳳工業(yè)株式會研制的一種油罐機械清洗技術。該技術利用從油罐中抽取出來的同種油品通過噴射系統(tǒng)清洗罐內的油層和油渣,并全部回收罐底的油品,整個過程封閉式進行,不會改變油品質量。該技術經過了黃島油庫、中海油湛江分公司潿洲終端廠、吐哈油庫、華德石化等外浮頂原油儲罐清洗應用的成功檢驗,取得了良好的效果,目前已得到廣泛推廣應用。COWS設備主要由回收系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、噴槍、氣體監(jiān)測系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)等組成。清洗工藝流程為:首先用惰性氣體,一般為氮氣,填充油罐,以防清洗槍噴射作業(yè)時產生靜電引起罐內混合氣體爆炸;然后進行同種油品清洗,清洗出來的油品需要抽送到過濾器過濾,之后加壓升溫后再由噴射系統(tǒng)噴出,沖洗油罐內殘渣,不斷循環(huán)清洗;當罐內油品基本回收后,需要進行添加清洗劑的溫水清洗,之后對油水混合液進行分離回收和循環(huán)利用。清洗過程中要注意控制氧氣濃度、清洗機的布置及安裝深度、每個工序的開始與結束、抽吸口液位高度等。罐群清洗作業(yè)時,除常規(guī)清洗設備,還可能需要配備柴油發(fā)電機組、水處理系統(tǒng)及蒸汽鍋爐等。為了達到預定的噴射清洗壓力,輸油配管的長度不能過長,因此罐群清洗時更需注重管線的合理布置,減少設備和配管拆裝次數(shù),提高清洗效率。對于高凝點原油(凝點在-50~39℃),清洗時,需要用熱水或蒸汽對剛停止工作噴槍連接的支配管內的積油及時進行掃線處理,防止凝固堵管。若發(fā)生過濾器堵塞,需要立即停泵清洗濾網,停車時間較長時,要通入蒸汽對清洗管線進行掃線。施工前一定要科學設計配管安裝路線,預留吹掃口和切換閥門。COWS儲罐清洗技術具有周期短、安全環(huán)保、清洗效果好、原油回收率高等優(yōu)點,大大提高了經濟效益和社會效益,減少了資源浪費,符合HSE管理體系要求。但設備投資較大,占用場地大,準備和收尾工作量大,對專業(yè)技能要求高。另外,還有高壓射流清洗、噴丸清洗、浸沒式噴射清罐器等機械清洗方式,但清洗效果都不是很理想,并未廣泛使用。1.3內浮頂罐清洗技術經過十多年的發(fā)展,機械清洗逐漸應用普遍,但也暴露出許多不足之處,如油泥檢測困難、撇油工藝落后、清洗機及噴頭裝置不夠完善、大型儲罐清洗及內浮頂罐清洗存在技術難題、清洗后開孔通風階段外逸廢氣污染環(huán)境等等,制約著清洗施工的效率、適用范圍及環(huán)境保護。結合國外先進技術及我們多年的經驗,可以對這些方面嘗試進行改進及完善。方舟等利用Fluent軟件,模擬研究了含中心體式噴嘴在大型儲罐清洗中的清洗效果,結果顯示,含中心體式的噴嘴能更好地解決圓柱形噴嘴清洗過程中射流發(fā)散嚴重、有效靶距過短、清洗效果差等問題。高易等總結得出將聲納探測法、新型密閉撇油裝置、新型清洗機及噴頭等應用于機械清洗,能夠更好地解決儲罐實際清洗過程中的問題。黃崇林等對機械清洗裝置進行了國產化設計改造:采用國產ZA150-3000泵代替型號為1FWM150×100的日本進口回收泵和清洗泵;將臥式U形管換熱器改造為立式螺旋板換熱器;對原有的氣體分析儀移動到清洗裝置內,且增加了測量探頭;用SKH562真空泵替代原有的日本SKH562R水環(huán)真空泵;開發(fā)了國產型清洗機替代原有AMK76清洗機,使噴嘴實現(xiàn)360°立體噴射;采用星三角啟動替代原有的直接啟動等。通過這些方面的國產化改造,使裝置更適合于我國石油儲罐的清洗作業(yè),提高了清洗效率,更加節(jié)能環(huán)保。申曉黎對COWS清洗施工過程中的地面裝置、工藝處理方案、清洗機在單盤上的位置布置、同種油清洗工程、溫水清洗工程、防爆措施選擇方面等存在的問題進行了解決,優(yōu)化了工藝方案,并成功應用于華德石化大型儲油罐的清洗作業(yè),在確保安全的前提下,提高了清罐效率和質量。為了安全高效地進行內浮頂罐的清洗,馮杰、劉金寶等開始將機械清洗技術應用于國內油田。針對內浮頂罐機械清洗存在的難點及風險開展了各項預防措施,并在清洗結束后,對清洗效果進行了評價,對存在的問題進行分析總結,提出了有效的改進措施。機械清洗在內浮頂罐清洗作業(yè)中有望得到廣泛應用。何桂英等針對機械清洗中的廢氣、廢水、廢渣及噪聲等環(huán)境污染問題,提出了相應的處理和改進措施。尤其是針對開孔通風階段的外逸廢氣,要有組織收集,經充分燃燒或活性炭凈化等無害化處理后再排放。但上述改進設計能否有效地應用于實際清洗作業(yè),是否適合所有國內油田,或者其中的不足如何彌補,還有待進一步研究。2相關規(guī)范和標準目前大部分罐區(qū)都采用機械清洗方式,大大提高了經濟性和安全性,但儲罐清洗過程中的安全隱患仍不容忽視,需要一項全面規(guī)范的標準對儲罐清洗作業(yè)進行規(guī)定,提高安全管理的水平。國內關于儲罐清洗的相關標準有:Q/SY165-2006《油罐人工清洗作業(yè)安全規(guī)程》、SY/T6696-2007《儲罐機械清洗作業(yè)規(guī)范》、SY/T6820-2011《石油儲罐的安全進入和清洗》和SY/T5921-2011《立式圓筒形鋼制焊接儲罐操作維護修理規(guī)程》。盡管有至少以上四個規(guī)范,但儲罐清洗作業(yè)規(guī)程并非規(guī)范越多越好,而是需要全面系統(tǒng)地為清洗作業(yè)進行指導和安全規(guī)定。但上述規(guī)范主要是石油行業(yè)標準,執(zhí)行力有限,且不能涵蓋全部問題,相互之間又重復交叉,甚至部分細微處存在矛盾,給清洗作業(yè)的安全開展帶來很多問題。而國外儲罐清洗的標準則較為全面完整,如美國消防協(xié)會NFPA326-2010《儲油罐和容器的進入、清洗和維修安全防護標準》。NFPA326-2010標準中對清洗人員資質、清洗前安全檢查、罐內介質隔離措施、氣體檢測、氣體置換方式、允許作業(yè)級別標識、儲罐進入、清洗方式等都有細致明確的規(guī)定,值得我們借鑒。制定出全面系統(tǒng)的、適合國內油田的儲罐清洗標準,加強儲罐清洗的安全性管理,迫在眉睫。另外,在惰性氣體、二氧化碳、燃油和化學物質移除可燃性蒸汽的適用性等方面,國內還需要加強研究,進一步提升儲罐清洗技術。3靜電的施工使用。在進行訴訟時,機械清洗較人工清洗更為安全,但仍存在產生靜電的安全隱患。在清洗系統(tǒng)中,泵的葉輪與介質、空壓機的皮帶與皮帶輪、噴槍噴嘴處的介質與空氣、清洗介質與罐壁或罐底板、介質流經過濾網、介質在管段內流動,不斷發(fā)生接觸與分離,或者高速摩擦,都容易產生大量靜電。操作人員也會產生大量靜電。如果不加以控制和排放,一旦放電,很容易引發(fā)安全事故。因此,對容易產生靜電的設備,必須要使用防爆電器設備,而且要設置可靠的接地,人員須穿防靜電服,施工時佩戴防靜電手套,使用防靜電工具,提高安全意識。要綜合采取各項靜電預防控制措施,從根本上減少靜電的產生,并對已產