cows清罐裝置在原油儲罐中的應(yīng)用

cows清罐裝置在原油儲罐中的應(yīng)用

一、外浮頂原油罐ta-30c棕櫚外浮噸（ta-30c）直徑為60m，高19.03m。浮頂立柱118根，側(cè)壁人孔3個，頂人孔3個，底殼1個，浮頂中央排水孔1個。1998～2004年底,該罐已運營近7年,2條中央排水管道于2003年和2004年先后發(fā)生穿孔漏油、老化、彎曲,排水功能已完全喪失,嚴(yán)重影響了油罐的安全運行,加之罐內(nèi)原油凝點高(30℃)、粘度大、油溫低,罐壁周圍附著許多凝固原油,浮船無法降至最低設(shè)計值1.8m罐高,只能降到3.5m罐高,導(dǎo)致1.7m罐高的原油(折合為4800m3)不能抽出外輸。為此,根據(jù)實際生產(chǎn)需要,決定清洗該外浮頂原油罐(TA-30C)。為滿足清罐要求,首次使用了2×104～10×104m3原油儲罐的專用清洗設(shè)備——COWS(CrudeOilWashingSystem)機械清洗裝置。二、物理清洗技術(shù)原油儲罐的清洗方法分為人工和機械兩種。機械清洗通常采用真空抽吸法、加熱循環(huán)法、熱水循環(huán)法、溶劑油法和機械清洗法。人工清洗為傳統(tǒng)的原油儲罐清洗方式,是簡單地對堆積物進行蒸汽加溫溶解或人工挖掘處理,缺點是蒸汽消耗量大、清罐費時、易污染罐區(qū)周圍的環(huán)境和危害人體健康,經(jīng)濟損失較大。因此,從安全、健康、環(huán)保和罐底油品回收率等方面考慮,決定采用COWS清罐設(shè)備清洗。COWS機械清洗裝置是利用特殊的液體噴射裝置,采用“同種類油品、全封閉、機械自動循環(huán)”的物理清洗技術(shù)。該清洗技術(shù)無需進罐作業(yè),可在清洗的同時向罐內(nèi)注入惰性氣體,在短時間內(nèi)對油罐進行全方位的清洗,使98%的有機沉積物經(jīng)過噴射、擊碎、溶解,完全復(fù)原成標(biāo)準(zhǔn)的原油,實現(xiàn)了安全、健康、環(huán)保式清洗。1、油罐和清罐安全性能(1)罐底的有機物、沉積物全部回收。(2)清罐程序固定化、省時,清洗5×104～10×104m3油罐僅需15～18天。(3)全封閉式清洗,采用惰性氣體置換罐內(nèi)可燃性氣體,安全性能高。(4)無環(huán)境污染,符合世界原油儲罐清洗發(fā)展的趨勢和要求。(5)清罐后罐內(nèi)表面均呈現(xiàn)金屬本色。(6)效率高,不受環(huán)境和氣候的影響。(7)綜合經(jīng)濟效益顯著。2、高壓噴射清洗罐COWS機械清洗裝置是將清洗油的溶解作用與清洗機的機械作用相結(jié)合的方法來清除油泥,即先將供油罐的清洗油輸送到清洗裝置,經(jīng)清洗泵加壓后送入高壓噴射機,使清洗油通過機內(nèi)的噴嘴擊碎、溶解和分散清洗罐內(nèi)部不同部位的油泥,然后,將溶解后的油通過回收管道流入回收裝置進行抽吸和過濾,經(jīng)回收泵將油輸至供油罐(見圖1)。清洗用的高壓噴射清洗機按環(huán)行平均架設(shè)在被清洗罐浮船的支柱上,安裝數(shù)量根據(jù)罐的容積決定,通常5×104m3油罐需安裝高壓噴射清洗槍22支左右,每支清洗槍的覆蓋有效半徑按15m配置,輻射面積為1000m2,可自行上下移動、左右旋轉(zhuǎn),在油罐內(nèi)向三維立體方向噴射,根據(jù)供油的排量和壓力,可以同時輪流使用2～6支噴槍,以保證油罐內(nèi)不同部位都被噴射到。在清洗時,要向清洗罐內(nèi)通入惰性氣體,以防止清洗機噴射作業(yè)時產(chǎn)生的靜電引起罐內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸,一般要確保罐內(nèi)氧氣質(zhì)量濃度低于8%(原油揮發(fā)性油氣爆炸極限的下限約為11.3%)。當(dāng)油罐內(nèi)的油泥被清除后,關(guān)閉供油管道至清洗裝置的閥門,開啟油水分離槽到清洗裝置的閥門,使油水分離槽中的熱水通過清洗泵,加壓至清洗噴射機上,通過噴嘴對罐底熱水清洗,同時在熱水沖洗的過程中再加入油污專用清洗劑(海特-H),這樣可以徹底溶解附著在罐底的油污,使罐底完全露出金屬本體。經(jīng)干燥處理,潔凈度可以達(dá)到同種類油品、全封閉、機械自動循環(huán)清洗的標(biāo)準(zhǔn)。三、cow清罐技術(shù)的實際應(yīng)用效果1、裝置工藝流程(1)對潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)進行風(fēng)險評估,并根據(jù)風(fēng)險評估結(jié)果,制定并優(yōu)化清洗設(shè)備的吊裝、運輸及其器材的現(xiàn)場布置方案。(2)從生產(chǎn)流程中將潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)隔離出來,將其液位降到3.5m的罐高。(3)由于潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)底部只有一個脫水口,所以清罐后的原油經(jīng)回收裝置流入事故罐(T-A19)后,再通過事故泵送至原油區(qū)重新處理,其工藝流程見圖2。(4)確定使用終端廠造氮機產(chǎn)出的氮氣(N2含量高于98%)作為惰性氣體。(5)檢測、安裝、連接清罐設(shè)備及其器材,更換已磨損的吊裝索具,并進行氣密性和運行測試。2、罐內(nèi)殘油,無法切換罐內(nèi)殘油,無法按規(guī)格規(guī)定的條件多切換罐內(nèi)的火炬放空2004年12月19日22:00,按照既定方案開始用回收裝置將潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)罐殘油移送到事故罐,但由于受冷空氣的影響,終端廠的環(huán)境溫度約為10℃,罐內(nèi)溫度約為32℃,而安裝的管道是裸露無保溫層的,所以抽出的原油流動性很差,無法用回收泵抽出罐內(nèi)殘油。因此,為加快循環(huán)清洗的速度,經(jīng)研究分析,決定更改原定的清洗工藝流程(見圖3),不再將儲罐B/A作為供油罐,而是改用原油外輸小泵(排量為500m3/h),將進儲罐B/A的生產(chǎn)熱油(85℃左右)轉(zhuǎn)到清洗流程中,再通過清洗槍將高溫原油射進該外浮頂原油罐(TA-30C),待罐內(nèi)殘油溶解后再經(jīng)回收裝置送入事故罐。3、外浮頂原油罐在具備清洗條件進行試壓成功后,于2004年12月21日15:00啟動外輸小泵,將65℃的生產(chǎn)原油導(dǎo)入清洗流程,由于外輸小泵的排量和壓力均大于清洗泵的運行流量(200m3/h)和壓力,因此清罐初期直接將65℃的生產(chǎn)原油通過清洗管道經(jīng)高壓噴槍清洗油罐。根據(jù)實際清洗需求和有關(guān)要求,噴槍由2支增加至5支,并將噴槍的壓力控制在700～750kPa后,再將生產(chǎn)原油的溫度升至85℃。12月22日,當(dāng)潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)的液位上升到4m時停止進油,利用原有的儲運流程,改用外輸大泵(1500m3/h)將罐內(nèi)的油抽到儲罐B,在這期間同時啟動回收裝置將該外浮頂原油罐(TA-30C)罐內(nèi)的油抽到事故油罐,以加快清洗速度。一旦該外浮頂原油罐(TA-30C)液位降到3.5m,發(fā)生外輸大泵抽空現(xiàn)象,液位無法繼續(xù)下降時,就必須先關(guān)閉外輸大泵,再次啟動外輸小泵,向該外浮頂原油罐(TA-30C)注入生產(chǎn)熱油,進一步溶解罐底殘油,當(dāng)罐的液位升到4m時,再按照上述方法往外抽油。通過反復(fù)的循環(huán)溶解,在12月25日,該外浮頂原油罐(TA-30C)液位降到1.9m罐高,為確保浮船支柱安全著底,防止浮船由于真空產(chǎn)生變形,開始注入惰性氣體,在浮船達(dá)到最低設(shè)計值1.8m罐高時,雖又多次出現(xiàn)罐底因為殘油粘度大而引起泵抽空現(xiàn)象,但都成功利用熱油循環(huán)溶解的方法得以解決。12月29日上午,在該外浮頂原油罐(TA-30C)的殘油基本溶解完后,開始進入循環(huán)清洗作業(yè)。2005年1月1日潿洲終端廠5×104外浮頂原油罐(TA-30C)第一輪循環(huán)清洗的結(jié)束,檢測結(jié)果表明,罐內(nèi)大部分油都已經(jīng)溶解,但罐側(cè)壁局部仍有大約0.4～0.6m的凝堵物,為了確保清洗的質(zhì)量,進行了第二輪循環(huán)清洗,直至1月2日止。罐內(nèi)殘油全部溶解后,開始進行溫水清洗,清洗后的污水通過回收裝置流入事故罐處理,避免了環(huán)境污染。由于供熱設(shè)備能力不足,利用終端廠清水罐T-A34(3000m3)可以加熱的條件,提前將清水罐內(nèi)的水加熱至80℃,然后通過管道送入油水分離槽中,最后經(jīng)清洗裝置實現(xiàn)溫水清洗。1月6日,為徹底清洗罐底,在溫水沖洗的過程中加入了海特-H油污專用清洗劑,經(jīng)溫水3次循環(huán)清洗,檢測結(jié)果合格,該外浮頂原油罐(TA-30C)清洗結(jié)束。1月7日打開人孔通風(fēng)。為了保證通風(fēng)效果,確保罐內(nèi)作業(yè)的安全,取消了自然通風(fēng)24h后即可進罐作業(yè)的計劃,而改用終端廠大排量風(fēng)機,并在各個通風(fēng)口懸掛“通風(fēng)期間,禁止入內(nèi)”的警告標(biāo)志,進行進罐作業(yè)風(fēng)險評估,修改了《進罐作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序》,對進罐人數(shù)、罐內(nèi)作業(yè)時間、勞保要求、作業(yè)工具、作業(yè)時的通風(fēng)條件等都進行了詳細(xì)的說明和規(guī)定。1月8日,在罐內(nèi)各個部位檢測合格后,才按照進罐程序開始作業(yè),并嚴(yán)格填寫《有限空間作業(yè)許可證》。在進罐作業(yè)的整個過程中,始終保證人孔外面有人監(jiān)護。2005年1月10日,潿洲終端廠5×104m3外浮頂原油罐(TA-30C)清罐完成。4、清罐質(zhì)量,回收率高通過開孔進罐檢查,罐內(nèi)底部、罐壁、密封圈、中央排水管、支柱等清洗較為干凈,設(shè)備露出金屬本色,僅在罐底板靠近罐壁邊周圍沉積了少量幾乎不含油漬的鐵銹、砂泥等廢渣。該次清罐達(dá)到了預(yù)定目標(biāo),高效、快捷,工期短、回收率高,清罐現(xiàn)場干凈、整潔,真正實現(xiàn)了安全、健康、環(huán)保式清洗。按罐內(nèi)凝堵堆積物所占外浮頂原油罐1.7m的罐高計算,此次清罐回收的原油約4130t,回收率超過99.6%,按3000元/t計算,回收資金為1239×104元,環(huán)保處置人工清除的鐵銹、砂泥等廢渣20t,產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。四、清洗作業(yè)的質(zhì)量控制(1)清罐前必須對現(xiàn)場進行細(xì)致勘察,了解罐內(nèi)原油物性,避免更改工藝流程而影響施工進度。(2)清罐前期不啟動柴油發(fā)電機而用原油外輸小泵進行清洗