储罐机械清理洗涤设施清洗工艺与应用

  [5] 王永强，郭宏彬，薛胜雄，等.大罐群机械清洗的对策与实践.流体机械，2013，41(1)：45-48.

  经过温水清洗后，20#油罐中的原油完全被回收，通过开孔进罐检查，罐顶板、罐壁板、罐底板、支柱等清洗得较干净，基本露出防腐漆本色，仅在罐底板靠近罐壁边周围沉积了少量几乎不含油渍的铁锈、砂泥等废渣。打开全部人孔进行强制通风，使罐内空气达到进罐要求，再对罐内残留的油渣、污物等进行清扫，整个清洗过程历时15天。实践证明：根据现场的详细情况采用灵活的工艺流程保证了施工在连续、高效的条件下进行，缩短了清洗工期，为油库

  油水分离装置是带有加热盘管的能将油水混合物粗分的装置，分离出的水再次循环用于罐内清洗。

  储罐机械清洗的主要工艺流程分为油中搅拌、油移送、同种油清洗和热水清洗。流程的开始或结束主要是通过检尺油泥的分布、真空罐能否顺利回收原油、回收泵排气孔取样检查、油水分离装置浮油情况检查、打开人孔检查有没有浮油等来判断。

  向罐内注入惰性气体可以稀释、置换其中的空气，确保罐内的安全作业环境。从操作维护及运行成本考虑，常用变压吸附式制氮机生产氮气，它是空压机、冷干机、空气缓冲罐、碳分子筛罐、氮气缓冲罐及电控系统组合在一起的模块，能产生高纯度氮气。

  氧气监测系统是多点监测罐内和罐外浮顶氧气浓度的装置，由气体取样盘和气体分析与电控系统两部分所组成。它的最大的作用是监测罐内的氧气浓度。

  油罐在长期储存原油时会不断沉积铁屑、砂粒、石蜡、沥青等重质组分，在罐底部形成黑色粘稠胶状物质，俗称油泥，一般5～7年就需要对储罐进行清理洗涤[1]。目前，国内正逐步采用机械清洗技术来代替人工清罐工艺。储罐机械清洗技术原理是罐内气体保持惰性环境的同时利用加热的原油打碎沉淀坚硬的罐底油泥，溶解、稀释后回收，然后再用热水清洗附着罐壁的油污，利用油水的密度不同分离出原油，达到完全回收原油的目的。与传统的人工清罐方式相比，解决了人工清罐费时、在罐区内挖坑放油、破坏罐区环境、危害人体健康等问题[2-3]，有着施工作业快、环保效果好、安全保障高[4]等优点。

  每次同时运行2台清洗机(局部油泥较硬的地方，为了更好的提高喷射压力，只运行了1台清洗机)，随时根据检尺情况调整清洗机的运行时间和顺序，目的是使山形油泥能逐渐溶解，高度逐渐降低。在这样的一个过程中要时刻关注清洗罐(20#罐)与供油罐(16#罐)的油面高度，确保20#罐浮顶能均匀下降，这时可保持回收量为清洗供给量与油泥破碎稀释量之和。由于20#罐内溶于原油的油泥也一起流出且油面不断下降，当20#罐的浮顶支柱着底时，油中搅拌过程结束。

  【摘 要】清洗作业是储罐运行中的一项重要工作,可保证储罐的正常运行.介绍了储罐机械清洗技术工作原理,储罐机械清洗较人工清洗具有非常明显的优势.介绍了清理洗涤设施主要构成,分析了原油储罐清洗的主要工艺流程.结合吐哈油库20#原油储罐油质的特点和现场详细情况,制定了专项清洗方案,给出此次原油储罐清洗的具体工艺流程.应用上述工艺流程,能够更快更好地满足储罐的清洗要求,节省了人力、物力和财力,创造更多的效益.

  【作者单位】合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031;合肥通用机械研究院,安徽合肥230031

  当1个清洗周期结束(18只清洗机清洗1遍)后开始油移送，工艺流程见图6。移送结束后，从16#罐进一些清洗用油再次进行同种油清洗作业，直至20#罐检验测试部位的油泥基本消失，回收油与清洗油的淤渣含量基本一致。

  图6 油移送工艺流程清洗后期采用温水清洗，注入总水量可根据油罐底面至抽吸口的高度、油罐内径与罐底面的倾斜度，循环系统管线及油水分离装置的容积计算出，根据这一原则算出注入总水量约为120 m3，注入的热身水温为65 ℃左右，清洗机的运行是先顶部反复模式，再底部反复模式，先罐中央部位再四周部位。工艺流程见图7。

  将清洗泵、泵前过滤器、换热器、电控柜及其他附件组合在一起的模块称为清洗装置，它利用清洗泵和换热器的加压加热将原油或热水输送到清洗机。

  清洗机也称三维旋转喷枪[5]，其作用是产生三维旋转射流，用来击碎罐内油泥，清洗罐壁。它由气动马达驱动，齿轮箱双轴传动实现了喷嘴的公转和自转。中心传动轴通过一对伞齿轮驱动喷嘴自转，使喷嘴喷射方向与中心轴角度在0～135°之间变化，结合喷嘴绕中心轴的360°公转复合，最终形成了喷嘴喷射方向全方位立体覆盖，即三维旋转射流场。其有3种清洗模式：45°～105°底部反复清洗模式、105°～135°顶部反复清洗模式及0～135°全方位清洗模式。

  [1] 李国兴.机械化清理洗涤设施在原油储罐清洗上的应用.管道技术与设备，2006(3)：40-43.

  [2] 王安军，袁浩S原油储罐清洗技术在吐哈油库的应用.管道技术与设备，2012(5)：46-49.

  清洗初期的油中搅拌采用对流式搅拌，即从16#原油储罐抽吸的原油经过清洗装置加热加压，泵送至清洗机后喷射进20#原油储罐内，溶解稀释清洗机周边的油泥，使之成为具有流动性的原油。回收装置再从20#罐内抽吸具有流动性的原油，经过滤器后进入真空罐，经回收泵泵出输送到16#原油储罐。工艺流程见图4。

  吐哈油库20#外浮顶原油储罐2001年投入到正常的使用中以来始终没清洗，经罐内检尺和油品取样发现，原油中含有大量杂质和淤渣，油泥黏度大，油泥平均深度约1 500 mm.考虑油泥总量大，局部油泥高度会更高，制定了专项清洗工艺方案。考虑清洗机的有效清洗作业半径为10～12 m，在浮顶均匀布置了18只清洗机，见图3。清洗机的喷嘴沿浮顶支柱导向孔插入罐内，在气动马达的驱动下，喷嘴沿轴做360°圆周方向运动的同时做上下摆动，射流轨迹呈螺旋状，基本覆盖了罐内浮盘下、罐壁及罐底需要清洗的整个区域。一般情况下同时运行2台清洗机。

  油移送是指用回收装置将清洗罐中有流动性的油通过抽吸口移送到接收油罐中的过程，这个接收油罐可以是供油罐，也可以是其他备用罐。通常抽吸口是油罐下部的脱水管口。油移送常常穿插在油中搅拌和同种油清洗的过程中进行。

  用清洗机喷射供油罐提供的干净热油，击碎、溶解油罐内的油泥，使其流动、分散化，用回收装置将其抽出过滤后移送到接收油罐，无用的残渣通过清洗过滤器取出、弃掉。清洗机先设定为底部清洗模式，从靠近抽吸口依次向远离的方向运行；在油泥变得较少时，清洗方式转换为全方位模式，清洗顺序也变为从中间开始，依序移向外围。

  在油泥堆积高度较高，致使油罐单盘支柱不能着底(通常约2 m以上)、清洗介质无法打在罐壁上时，为降低油泥高度，需进行油中搅拌。其方法是插入油中的清洗机先在脱离离合的情垂直向下喷射热油击碎、溶解周围的油泥，等清洗机周边的油泥有了流动性，再合上离合使清洗机转动起来，通过搅拌方式使更大范围的油泥分散开来，从而使得更多的油具有流动性。该项作业有2种方式：即循环式搅拌和对流式搅拌。循环式油中搅拌作业，大多数都用在油泥总量不大，但局部堆积很高的情况，这种作业是一个小循环的过程，油只在清洗罐和设备之间循环；对流式油中搅拌作业，大多数都用在油泥总量大的情况，这种作业是一个大循环的过程，油在供油罐、设备和清洗罐之间循环。若条件允许，建议使用对流式搅拌，清洗机的工作顺序是沿抽吸口位置由近至远，由山形堆积油泥的周边向中间进行。

  当罐内出现约10～20 cm的气相空间后，开始向罐内注入氮气，同时罐内氧气浓度是通过氧气监测系统多点实时监测的。为了确认和保证整个清洗作业处于绝对安全环境下，时刻监控罐内氧气浓度，保持罐内氧气浓度低于8%。

  清洗中期的同种油清洗采用对流式清洗和循环式清洗，即在油泥较多(平均高度高于450 mm)时采用了对流式清洗，过程和工艺同对流式搅拌；在油泥较少时采用了循环式清洗，回收装置的线#罐抽吸原油，经清洗装置的清洗泵和换热器加压加热后输送至20#罐浮顶上的清洗机，经喷射溶解、稀释罐内的油泥。工艺流程见图5。

  储罐机械清理洗涤设施最重要的包含回收装置、清洗装置、清洗机、制氮机、氧气监测系统和油水分离装置等。为了功能和结构的集约化，把功能相近的设备集中在一个撬装模块里，从而分成回收装置、清洗装置及制氮机等多个模块。设备系统原理图如图1所示。

  将回收泵、真空泵、真空罐、电控柜及其他附件组合在一起的模块称为回收装置，它的功能是利用真空罐产生的负压条件，引入清洗罐内的液态原油或油水混合物，然后使用回收泵输送至指定地方。

  通过同种油清洗工程，基本上除掉了油罐内的油泥，但为了进一步进行脱油，要进行热水清洗(冷水在油水分离装置内加热到60～70 ℃)。用清洗装置抽取油水分离装置中的热水，加压后用清洗机喷射到油罐的各个部位(清洗机入口处不低于0.6 MPa)，在往油罐中加入了一定量(主要是依据脱水口的高度决定，让油层处在脱水口的抽吸位置，见图2)的热水后，用回收装置抽出油水混合物泵入油水分离装置内，经油水分离后，将浮油用外加收油泵移送给接收油罐。如此循环，边加热边进行清理洗涤，最终把残油移送干净。