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油罐清洗技术的发展现状

2019-10-16 11:45:47浏览:11 来源:清洗联盟   

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油罐清洗技术的发展现状

1引言 

原油是一种由多种烃类物质组成的黑褐色、 黏稠的复杂混合物,其中最主要的成分是烷烃, 其他还包括硫、磷、氮、氧等元素。原油与水互不 相溶,但是可以和水一起形成乳状液,还可以与 许多其他的有机溶剂相溶。 当原油长时间在油罐中储存时,由于重力、压 力、温度的综合影响,原油中的一些杂质和重油性 组分便会缓慢沉降,进而在油罐罐壁和罐底聚积, 变成黑色、黏稠的胶状沉积物,即油罐底泥 。随 着原油储存时间的增长,这些底层油泥不断增 多,严重影响罐内储存原油的质量,减少油罐的 有效容积,降低油罐的使用效率,还会对油罐底 部造成腐蚀。因此,必须对油罐进行定期检查维 修和清洗除垢 。我国石化行业的油罐一般要求 每5、6年检查清洗一次。

 2 油罐清洗技术 

目前,原油储罐的清洗技术主要包括人工清 洗技术、化学清洗技术和机械清洗技术。我 国原油储罐清洗技术正从原来的人工清洗向机 械自动化清洗方向发展。 

2.1 人工清洗法

 依靠工作人员进入油罐内部对积累在油罐 罐底及罐壁的沉积物进行清除的清洗方法称为 人工清洗法。工作人员进入已经进行过一些预 处理后的油罐内部,使用清洁工具对油罐罐底及 罐壁进行人工清除污垢。 在人工清洗法中最常见的一种方法是蒸汽 蒸罐,其中包含空罐、蒸罐、通风、气检、进人、推 出、油泥另外处理等步骤。具体步骤为:当油罐 使用了一段时间,应该做清洗处理时,首先应将 油罐中的原油尽可能多的抽出油罐,此为“空 罐”;然后将清水和蒸汽送入油罐中,此为“蒸 罐”,当罐内温度上升到一定程度后,一些原油就 会在高温的作用下从罐底污泥中脱离,漂浮到水 面上,此时将水层表面的浮油抽出油罐,这就是 一次“蒸罐”处理,进行多次“蒸罐”可以回收更多 的油;之后将人孔打开通风,此为“通风”;开启罐 底清扫孔,使贮泥槽接收部分流动的底泥和油 水,等到底泥不再流动时,从罐中取样气体进行 检测,此为“气检”;当测爆检测合格后,工作人员 才能从人孔进入油罐内部,此为“进人”;进入油罐内部后,工作人员使用专业清洗工具对罐底和 罐壁进行清理,然后将清理过程中产生的污物推 出罐外,此为“推出”;最后使用热风烘干油罐,并 对剩余的油泥进行另外的处理,此为“油泥另外 处理”。 这种清洗方法存在一些不足之处:首先,虽 然油罐内空气已经过测爆检验,但工作人员还是 身处于有一定危险的环境中,存在安全隐患;第 二,废气与废渣的处理会污染周围环境;第三,罐 内加热盘管等设备容易被破坏,而且蒸罐易导致 原油轻组分挥发;最后,劳动强度大,花费的时间 和资金较多。 

2.2 化学清洗法 

使用化学药剂对积累于油罐内壁的污垢进 行清理的方法称为化学清洗法。淤泥和化学药 剂发生化学反应后,生成的物质与化学药剂水溶 液相溶,可流出罐外,而且反应过程中产生的气 泡会扩大污垢与罐壁之间的间隙,使污垢松散脱 落,加快除垢的效率。反应过程中的化学药剂除 了可以穿过污泥接近清洁的罐壁外,还可以把烃 类物质吸收起来,并分离、溶解原油,使其形成稳 定的溶液。具体步骤为:向油罐内注入化学药剂 及水溶液之前,先抽出油罐中的原油,然后注入 化学药剂溶液使其能够淹没罐底油泥,并加入一 些稀释剂来回收烃类物质,之后升高罐内温度使 反应进一步进行,最后使用储油装置存放反应后 生成的烃类物质,使用隔油池处理废水。 这种清洗方法有几个优点:第一,处理后的 废物残渣相对较少;第二,部分油品可以回收再 利用;第三,减轻了油罐清洗所需的物力与人力; 第四,适合对一些内部结构复杂的罐体进行清 洗。该方法的缺点是:化学清洗法对于反应过程 中的各种条件均有严格的要求,若是达不到相关 条件就可能得不到理想的清罐效果,如果产生重 大失误,还可能会造成严重事故;而且化学反应 过程生成的废液不易处理。 

2.3 机械清洗法 

先使用机械设备在油罐内部进行搅拌或冲 洗,然后由工作人员进入罐内进行辅助清理残渣 的清洗方法称为机械清洗法。机械清洗法主要 有热水(油)循环法、高(低)压水射流法以及原 油清洗系统(cows)等方法。 

2.3.1 热水(油)循环法 

热水循环法的主要步骤为:先将水注入油罐 内部,此水中可加入一些添加剂使得污泥更易溶 解,然后打开油罐搅拌器使污泥与水混合从而稀 释污泥,并向油罐里面通入蒸汽来提升温度;当 温度升高到一定程度后,开启油罐循环系统连通 注水管道,使得向油罐内注入的水连续循环,为 了使油罐底部的污泥完全溶解,注入油罐内部的 水要保持一定的温度;接着将通过循环系统的油 品进行油水分离,回收原油;最后,排空油罐内部 的积水,由工作人员进入罐内清理残渣,并通入 热风烘干油罐。热油循环法中加入的介质是油 类物质,其他步骤与热水循环法类似。这种清洗 方法需要向油罐内注入的热水或热油很多,热能 消耗的比较大。 

2.3.2 高(低)压水射流法 

高压水射流法属于射流清洗法,主要步骤 为:在使用高压泵将水加压至 10~35 MPa之前, 先要抽出罐中的原油,并进行通风,然后成为清 洗液的水经高压喷射至油罐内壁,清除表面污 泥,清洗处理完成后排出罐内积水,由工作人员 进罐清理残渣,再通风烘干油罐。低压水射流法 只须将水加压至 0.5~1.6 MPa,然后利用专门的 三维集束射流喷嘴就可以把水喷至需要清洗的 油罐内部,清除罐内污物,并且使用溶剂泵排出 污水,最后由工作人员进入罐内清理,再通风烘 干油罐。 这种方法的优点在于:首先,工作人员在油 罐内部工作的时间有了很大程度的缩短,这样便 降低了危险,也在一定程度上保障了安全;其次, 其能达到很高的清洗效率;第三,减少了工作人 员的劳动强度;最后,对环境的污染程度也不 大。但其缺点在于:高压射流过程中产生的压力 比较大,可能会对油罐内壁造成破坏,而且清洗 过程中会发出刺耳的噪声、杂音;射流清洗所使 用的泵耗功较多,不利于节能环保。 

2.3.3 COWS原油清洗系统 

原油清洗系统(Crude Oil Washing System,COWS)的主要工作步骤为:先使用有关管道连接 清洗装置与油罐,之后向油罐内壁喷射清洗介 质,冲洗罐内污物;然后利用抽取系统将污泥抽 出罐外,过滤回收;接着向罐内注入温水,清洗残 余油泥,并使用油水分离器回收尽可能多的原 油;最后人工进罐清理,并通风烘干油罐。 该方法有“同种类油品、全封闭、机械自动循 环”的特点,并使用专用的液体喷射装置。优点 有:回收油品效率高;清洗时间短;劳动强度小, 安全性高;对环境的污染程度小;清洗效果很 好。缺点是:整个装置占地面积大,投入的资金 也较多,准备过程和收尾过程需要做的事情很 多,而且对工作人员的专业技能有很高的要求。

 3 油罐清洗机器人

 3.1 油罐清洗机器人介绍 

专门用于清洗罐底污泥的自动化机器人称 为油罐清洗机器人,包含了运动、清洗、控制等专 业技术,可替代工作人员进罐清洗油罐,通常用 于内部结构复杂的油罐中,对沉积于罐壁和罐底 的不易清除的污泥、杂质等有害物质进行清洗。 清洗机器人主要有3个功能:移动、清洗和吸 附。其中,移动方法包括履带式移动、车轮式移 动、腿足式移动和多层框架式移动;吸附方法包 括磁吸附、真空吸附和推力吸附;清洗方法包括 水射流清洗、超声波清洗、等离子清洗、激光清洗 和机械力清洗 。在清洗机器人的移动方法中, 履带式移动很容易适应各种地面环境,有较好跨 越障碍的能力,但其在转向方面有所不足;车轮 式移动可以达到很高的速度,而且很容易控制; 腿足式移动有很强的承载能力,但速度很慢;综 合来看,由于车轮式移动方法速度高、易操控,故 其更适合油罐清洗机器人。 

3.2 清洗机器人的特点 

清洗机器人的特点包括:所需清洗的物质为 组成复杂的混合物,常年沉积于罐底,很难清理; 通常在有毒、高危的环境下工作;需要清洗到油 罐内部各个角落,清洁程度不易控制;罐内空间 有限,需要机器人能灵活移动;必须根据工作环 境及所需清洗的污物情况来决定清洗方法及清 洗介质;有些污泥含有易燃易爆成分,这就需要 机器人具有防爆性能。 

4 清洗后残余油泥处理方法 

含油污泥的处理方法有:热水洗涤法、固液 分离法、化学破乳法、浓缩干化法、脱水焚烧法及 生物处理法等。通常的处理工序为:浓缩、调理、 脱水、排放和综合利用。目前,含油污泥处理技 术主要有以下几个发展方向:调质-机械分离技 术处理工艺、溶剂萃取处理工艺、高温处理工艺 和综合利用处理工艺。 调质-机械脱水分离处理工艺是现阶段发展 成熟、使用广泛的一种方法。一般步骤为:油罐清 洗完成后,使用集泥池收集油罐底部污泥,经加热 调质改性、分离后,回收油相,排出泥相及废水;即 清罐、调质改性、旋流粗分、离心、三相分离,最终, 回收油品、完成对污水及污泥的处理。 

5 结语 

如今,我国对石油的需求总量越来越大,石 油储存装置体系也就变的重要了起来。近些年 来,国家开始关注能源、环保问题,对于油罐清洗 技术来说,原来的人工清罐方法存在很大的安全 隐患,而且会污染环境,不应该继续采用这种方 法来清洗油罐,因此,使用有关机械设备代替工 作人员进入罐内清洗油罐是当今的发展趋势,这 样不仅可以回收更多的原油,提高清洗效率,还 可以减少环境污染,实现节能环保。 目前,不同油罐清洗技术均已得到了一定程 度的发展,今后,机器人清洗技术也将被广泛的 使用,残余油泥也会被处理的越来越少量、越来 越无害。我国的石化行业正在向自动化方向发 展,综合利用国内外先进的自动化清洗技术,一 定可以研发出适合我国的、更加节能环保的自动 化储罐清洗系统。

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