Новая технология разделения водомасляных эмульсий

Новая технология разделения водомасляных эмульсий в системах очистки резервуаров хранения и перевозки нефтепродуктов.

Статья из Сборника статей 1-ого Санкт-Петербургского форума «Инновационные технологии в области получения и применения горючих и смазочных материалов» — 2013 год.

Данная статья также опубликована в журнале «Химическая техника» № 4 за 2014 г.

В.М. Седов
НТЦ «Совета Главных Механиков», г.С-Пб.

В.В. Чипизубов
«Лаборатория Фильтровальных Технологий «Криброл», г. С-Пб.

А.П. Картошкин
«Государственный Аграрный Университет», г.С-Пб.

Л.А. Ашкинази
«Международная Академия Прикладных Исследований», г.С-Пб.

Проблема очистки резервуаров, емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов, возникла в период бурного развития нефтедобычи и массового строительства нефтехимических комплексов. В России, где нефтедобыча и переработка ведется достаточно давно и сформирована инфраструктура транспортных мощностей и разветвленная сеть хранилищ нефтепродуктов, проблема зачистки основного фонда хранения и перевозки нефтепродуктов стоит достаточно актуально. Хранение нефтепродуктов со временем характеризуются сложностью удаления осадка на дне и на стенках резервуаров. Как правило, процедуры зачистки происходят на одних и тех же площадках в течение долгого времени в результате чего, как правило, наносится серьёзный ущерб экосистемам на очень больших площадях примыкающих к объектам хранения, перевалки и транспортировки нефтепродуктов. С целью минимизации наносимого вреда окружающей среде, уменьшения экономических издержек при хранении, а так же сохранения не возобновляемых ресурсов были разработаны различные методики очистки резервуаров хранения и перевозки.

Ручная очистка резервуаровРучная чистка резервуаров. К сожалению, по-прежнему является самым распространенным на территории России и СНГ. Разжижение шлама, его откачка в емкости и удаление твердых остатков производится вручную. Такая очистка резервуаров не предусматривает возврата углеводородов заказчику, т.к. вручную их невозможно отделить от воды и мехпримесей — в этом случае шлам просто перевозится на полигон, что приводит к постоянному росту объема нефтешламов и, соответственно, загрязнению окружающей среды.

Плюсы технологии: минимальные стартовые затраты.

Минусы технологии: большие сроки зачистки резервуаров приводят к большим финансовым потерям из-за простоя; «перевалка» шлама из резервуара в амбар; работа с риском для здоровья людей.

Установка МКО-1000 компании «Чистый Мир М». Установки производятся компанией «Чистый Мир М» и являются на сегодняшний день наиболее распространенными установками российского производства. Как правило, изготавливаются на базе 20 — и 40 — футовых стандартных морских контейнеров. Состоят из 3 технических сегментов — емкости технически моющего средства, машинного отделения и емкости под отмытую эмульсию. План работ на МКО -1000 предусматривает после «вскрытия» резервуара откачку жидкой фазы, после чего моющее средство подается для размывания твердых остатков со дна резервуара. Далее очистка резервуаров предусматривает перенос невыбираемого остатка со дна. Размытый моющим средством осадок со дна резервуаров подается на гидроциклон, установленный внутри комплекса МКО-1000. С помощью гидроциклона из эмульсии выделяются механические примеси, сбрасываемые в технологическую емкость, а смесь углеводородов с моющим раствором разделяются гравитационным методом, после чего углеводороды могут быть возвращены заказчику.

Комплекс МКО-1000Комплекс энергозависим — требует подключения электроэнергии и при работе в холодное время года или на тяжелых донных осадках — нагрева моющего средства. Поставляется в комплекте с моющими головками, создающими моющую «сферу» диаметром до 24 метров.

Плюсы технологии: низкая стоимость комплекса; возможность установки контейнеров на шасси контейнеровоза; полностью российские комплектующие.

Минусы технологии: гидроциклоны и гравитация не в состоянии качественно разделить выбираемые донные остатки и обеспечить качественное отделение нефтепродуктов; установка энергозависима; перекачивающие насосы не в состоянии полностью «поднять» все остатки шламов со дна резервуара, поэтому очистка резервуаров требует дополнительного ручного труда.

Технологический комплекс «Техноспас». Установка практически полностью совпадает с принципом работы установки МКО-1000. Так же собирается на базе 20 и 40-футовых контейнеров. По информации производителя, установка комплектуется приборами газового контроля для предотвращения опасности воспламенения или взрыва, а также вентилятором для принудительной дегазации. Установка для очистки резервуаров комплектуется импортными мембранными насосами с большим ресурсом работы. Поставляется также в комплекте с ручным шанцевым инструментом. В качестве дополнительной опции может быть укомплектована собственной транспортабельной котельной, также возможен нагрев электротэнами.

Плюсы технологии: низкая стоимость комплекса; возможность установки контейнеров на шасси контейнеровоза; рукава и шланги перевозятся в специально приспособленных желобах внутри установки.

Минусы технологии: гидроциклоны и гравитация не в состоянии качественно разделить выбираемые донные остатки и обеспечить качественное отделение нефтепродуктов; установка энергозависима; перекачивающие насосы не в состоянии полностью «поднять» все остатки шламов со дна резервуара, что требует дополнительного ручного труда.

Система БЛАБО от компании «Ореко». Состоит из 4 (и более) 20-футовых контейнеров, выгружаемых рядом с резервуаром заказчика. Для работы на резервуаре требуется прорезание определенного количества отверстий в крышке резервуара, в которые устанавливаются моющие головки, обеспечивающие 100% покрытие площади резервуара. Установка оснаСистема БЛАБО от компании «Ореко»щается мощным, 2-фазным декантером, обеспечивающим высококачественное отделение твердой фазы, после чего углеводороды отделяются от воды и моющего раствора с помощью центробежного сепаратора. За счет этого обеспечивается качество разделения, недостижимое российским аналогам — из установки выходит сухой шлам, вода/моющий раствор и углеводороды, которые передаются заказчику. Установка полностью автоматизирована, качество отмывки находится на высоком уровне.

Плюсы технологии: высокое качество очистки резервуаров; высокое качество очистки углеводородов, воды и мехпримесей.

Минусы технологии: сложный монтаж с необходимостью прорезания отверстий в крыше резервуара; энергозависимость; очень высокая стоимость.

Комплекс МегаМакс производства компании «КМТ Интернешнл». Данная установка мобильна, быстро разворачивается и сворачивается, с большой скоростью производит очистку резервуаров и полностью независима от возможностей заказчика. Ей не нужно электричество, горячая вода и пар. Установка смонтирована на 2 трейлерах уникальной конструкции, примерно соответствующих размеру 40-футового контейнера. При этом она скомпонована таким образом, что задействовано даже свободное пространство между осями полуприцепа. Шлам на установках Mega MACS разделяется в несколько этапов.

Комплекс МегаМАКСНа первом этапе откачиваемый шлам проходит через вибросепаратор, специально сконструированный для данной установки. Далее очистка резервуаров предполагает поступление шлама в специальную емкость, где тяжелые мехпримеси оседают на дне и выводятся с помощью специальных шнеков, а углеводородная пленка собирается скиммером. Неразделенная эмульсия воды и шлама подается далее на 3-фазную декантерную центрифугу, где происходит отделение воды. Для финишной сборки шламовой пленки установка обеспечена вакуумным агрегатом производительностью более 2000 куб.м. воздуха в час, позволяющей эффективно очищать дно резервуара. В комплект входит мини-трактор для сбора особо тяжелых шламов со дна резервуара без применения ручного труда, а также роботизированная пушка на треноге, управляемая удаленно.

Плюсы технологии: высокое качество очистки резервуаров; высокое качество очистки углеводородов, воды и мехпримесей, полная энергонезависимость, короткие сроки развертывания / свертывания и отмывки резервуара.

Минусы технологии: высокая стоимость.

Таблица 1. Сравнительные рабочие характеристики комплексов.

Характеристика МКО-1000 Техноспас БЛАБО МегаМакс УМЗРК-18
Страна производитель Россия Россия Дания США Россия
Максимальный размер резервуаров 50 000 м3 50 000 м3 Не ограничен Не ограничен Не ограничен
Скорость разворачивания комплекса 3 дня** 3 дня** 1 неделя*

2-4 недели**

4 часа*

8 часов**

3 часа**
Производительность на примере резер- вуара 50 000 м3 2 месяца** 2 месяца** 2 недели** 2 недели** 2 недели**
Количество контейнеров 1х40фт 1х40фт 4х20фт 2 полуприцепа 1х40фт
Мобильность опция опция нет да да
СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ
Модуль нагрева нет нет опция да да
Генератор нет нет опция 2 шт. 1 шт.
Типы приводов электро электро гидро гидро электро

гидро

пневмо

Автоматизация минимальная минимальная полная полная частичная
Фильтрация фильтры фильтры фильтры сепаратор+ фильтры картридж «Криброл»
Центробежная сепарация циклон циклон декантер + сеп. + цикл. 3-ф декантер нет
Вакуумный насос нет нет нет да да
Моющие головки да да да да да
Робот. механизмы нет нет нет да нет

* по информации от производителя

** по оценке экспертов [1].

При сравнительном анализе выше перечисленных технологических комплексов (Таб. 1) прослеживается, следующая тенденция — энергозависимость комплексов, существенно увеличивает затратную часть на их обслуживание, что на прямую, увеличивает расходы заказчиков. Исключение составляет комплекс УМЗРК-18, с блоком разделения водомасляных эмульсий «Криброл/М-18»[2], который был разработан с участием Лаборатории Фильтровальных Технологий «Криброл»тм [3] и предназначен для замыва емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов. Уникальность данного комплекса в том, что для замыва ёмкостей не требуется большое количество электроэнергии и воды, которая после замыва не переходит в категорию промышленных отходов, а используется для замывов следующих резервуаров

Рисунок 1. Схема внутреннего устройства комплекса УМЗРК 18.

Рис. 1. Схема внутреннего устройства  комплекса УМЗРК 18Принцип работы комплекса УМЗРК-18, с блоком разделения водомасляных эмульсий «Криброл-МЭ/18».

Специально разработанный водный раствор при температурах +60 /+90 о С, эффективно отмывая ёмкость от нефтепродуктов, сливаясь через штатную горловину, поступает в грязеотделитель, в котором, остаются механические загрязнения. Далее очищенная водотопливная эмульсия подаётся на блок разделения «Криброл», где происходит отделение водного раствора от нефтепродукта. Нефтепродукт подаётся на котёл, который в автоматическом режиме поддерживает необходимую температуру в ёмкости, в которую поступает отделённый водный раствор. Нагреваясь, водный раствор снова подаётся в следующую ёмкость на моющую головку и процесс повторяется Рис.1.

Комплектующие имеющие ограниченный ресурс:

Технические характеристики:
Вес

Габариты

Необходимый объем воды

Необходимый объем моющего раствора

Общее потребление электричества

Количество разделительных картриджей

Передвижной трал

Количество моющих головок

20 тонн

12100 Х 2500 Х 2600мм

35 м3

200 л.

50 кВт

18 шт.

2 шт.

1 шт.

Рисунок 2. Принцип работы картриджей «Криброл»тм. [6]

Рис. 2. Принцип работы картриджей «Криброл»
  • Очищаемое топливо.
  • Очищенное топливо.
  • Вода и биологические загрязнения.

Подача очищаемого топлива может осуществляться с низу в верх и с верху в низ. В некоторых случаях производитель допускает расположение картриджа горизонтально. При горизонтальном расположении картриджа регенерация картриджа от воды может осуществляться не в полной мере, что напрямую сказывается на эффективности очистки и усложняет технические решения при изготовлении оборудования.

Рисунок 3. Схема работы блоков разделения «Криброл-МЭ»

Рис. 3. Схема работы блоков разделения «Криброл-МЭ»
  • Патрубок для подачи водомасляных эмульсий в камеру накопления.
  • Патрубок для дренажа воды отделённой от нефтепродукта.
  • Патрубок для выхода отделённого нефтепродукта.
  • Патрубок подачи горячей воды для регенерации картриджей «Криброл»тм.
  • Патрубок для вывода скопившихся и отмытых от картриджей загрязнений.

Рисунок 4. Установка для разделения водомасляных эмульсий «Криброл-МЭ/14» для работ под давлением 5-40 bar.

Установка для разделения водомасляных эмульсий «Криброл-МЭ/14» для работ под давлением 5-40 bar

Помимо стационарных блоков, компания «Криброл»тм производит мобильные установки для разделения водомасляных эмульсий. Уникальная способность установок «Криброл»тм — разделение воды, топлив и газов не зависимо от их пропорционального соотношения (фото 1, 2).

Установки «Криброл»тм

Фото 1. Мобильная установка для очистки дизельных топлив

Фото 1. Мобильная установка дл очистки дизельных топлив

Фото 2. Магистральная установка для очистки трюмных вод

Фото 2. Магистральная установка для очистки трюмных вод

Результат очистки нефтесодержащей воды показан на фото 3:

Фото 3. Содержание нефтепродуктов до и после установки

Фото 3. Содержание нефтепродуктов до и после установки

До: 2562,5 мг/см3

После: 1,29 мг/см3

Анализ воды по ПНДФ 14,1:2,5-95 показал снижение концентрации нефтепродуктов в воде с 2562,5 мг/дм3 до 1,29 мг/дм3, что соответствует требованиям к подпиточной воде предприятий нефтеперерабатывающей промышленности — не более 1,5 мг/дм3 (« Ведомственные указания по техническому проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятии нефтеперерабатывающей промышленности — ВУГП-97» Минтопэнерго РФ) и требованиям к воде, сливаемой в городскую канализацию — не более 5 мг/дм3.

Пример очистки сточных вод компанией «Sentrax» в Эстонии (фото 4).

  • Вертикальные резервуары-отстойники.
  • Вода, слитая из вертикальных отстойников в бетонный резервуар.
  • Магистральная установка, отделяющая воду от нефтепродуктов.
  • Отделённый от воды нефтепродукт.


Фото 4. Пример очистки сточных вод компанией «Sentrax» в Эстонии

Содержание нефтепродуктов в воде:

На входе в установку — 124 мг/дм3

на выходе — 5.9 мг/дм3

Результат очистки дизельной эмульсии в лаборатории компании «Green Chemicals» — Италия (фото 5).

  • Дизельное топливо – «стандарт».
  • Эмульсия: вода — 43%, дизельное топливо — 57%.
  • Очищенное дизельное топливо (содержание воды — 0.05%).
  • Вода отделённая от дизельного топлива.


Фото 5. Результат очистки дизельной эмульсии в лаборатории компании «Green Chemicals» - Италия

Сравнительный график рабочих показателей лучших европейский фильтроэлементов и картриджа «Криброл»тм (рис. 5)

Ось X — Содержание воды в дизельном топливе в (%)
Ось Y -Эффективность влагоотделения в (%).
 

Испытания проводились по (ISO-16332). Рисунок 5.

Рисунок 5. Испытания проводились по (ISO-16332).

Результат проведённых испытаний на Атырауском Нефтеперерабатывающем заводе — Казахстан (фото 6)

Произведена очистка бензинов К-1 и К-2 на установке ЭЛО-АВТ-3. Результаты заключений лаборатории ИЦ «ЦЗЛ» ТОО «АНПЗ»:
Бензин К-1 содержание воды — «до»: 71,2 ppm., «после»: 21,7 ppm.
Бензин К-2 содержание воды — «до»: 135,2 ppm., «после»: 42,5 ppm.

До фильтра Крибролтм: 71,2 ppm.

После фильтра Крибролтм: 21,7 ppm.


Фото 6. Результаты очистки бензинов

Результаты проведённых стендовых испытаний по ГОСТ 14 146-88 проводимых в лаборатории топливной аппаратуры и лаборатории топлив и масел УГК ОАО «Минский Моторный Завод» — Беларусь (фото 7).

По результатам тестирований принято решение об агрегатных испытаниях на различных агрегатах производства УГК ОАО «ММЗ».[8]

  • Общий вид стенда (тестовый прозрачный корпус).
  • Фильтр «Криброл»тм: А — отделённая вода.
  • Разрез тела фильтра после тестирования: Б — отделённые мехпримеси.
  • Результат: В — исходное дизельное топливо, Г- топливо после очистки.
  • Общий вид стенда автомобильный двухступенчатый корпус.

Результат: отделение воды — 100 %


Фото 8. Стендовые испытания по ГОСТ 14 146-88 в  лаборатории топливной аппаратуры и лаборатории топлив и масел УГК ОАО «Минский Моторный Завод»

Все вышеперечисленные показатели подтверждают необходимость эксплуатации нашего оборудования для решения целого ряда проблем в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях, так как использование оборудования на основе картриджей «Криброл»тм, существенно снижает эксплуатационные затраты, себестоимость, повышает качество продукции и исключает экологические риски на различных этапах в цепочке «скважина-потребитель». Приобретаемые качественные характеристики топлив отвечают принятым международным нормам. Технологии изготовления материалов, картриджи и оборудование имеют Российские и Европейские патенты [7]. Оборудование и комплектующие имеют все необходимые сертификаты [8].

Литература:

Свяжитесь с нами

Имя

e-mail


Введите код с картинки captcha