BR102012015763A2 - Método para a limpeza de um tanque de armazenamento utilizando skimmer e uso de skimmer. - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA A LIMPEZA DE UM TANQUE DE ARMAZENAMENTO UTILIZANDO SKIMMER E USO DE SKIMMER. A presente invenção refere-se a um método para limpeza de tanque de armazenamento (1) utilizando skimmer (7) possuindo as seguintes etapas: a. Avaliar a viscosidade de uma borra (9) existente no fundo do tanque (1); i. Quando da prença de hidrocarbonetos pesados, inserir um solvente para a solubilização da borra (9); ii. Monitorar o processo de solubilização na borra por meio de obtenção de amostras, repetindo a obtenção de amostras até que não haja modificação na viscosidade da borra amostrada. iii. Drenar a borra (9) solubilizada do interior do tanque de armazenamento (1); iv. Quando não houver a presença de hidrocarbonetos pesados, seguir para a etapa b; b. Misturar a borra (9) remanescente no interior do tanque (1) com água, por meio de agitação, e manter em repouso até a separação água/borra; c. Utilizar pelo menos um skimmer (7) para a remoção da borra (9) remanescente flutuante; e d. Bombear a borra (9) removida pelo skimmer (7). A presente invenção refere-se também ao uso de skimmer (7) na limpeza de tanques de armazenamento (1) de líquidos. Ainda, a presente invenção refere-fe ao uso de skimmer (7) a ser empregado em um método como descrito anteriormente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A LIMPEZA DE UM TANQUE DE ARMAZENAMENTO UTILIZANDO SKIMMER E USO DE SKIMMER". A presente invenção refere-se a um método e ao uso de skimmer para a limpeza de um tanque de armazenamento. Mais precisamente, a presente invenção refere-se a um método e ao uso de skimmer para remoção de borras que se formam na porção interna de tanques de armazenamento.

Descrição do Estado da Técnica Atualmente, indústrias petrolíferas utilizam tanques de armazenamento para armazenar petróleo bruto, e seus derivados, a fim de que, posteriormente, este seja processado ou transportado para outros locais de armazenamento.

Ao longo do tempo de uso, tais tanques de armazenamento a-cumulam em seu interior, sedimentos compostos por cadeias de hidrocarbo-netos pesados, água e sólidos, também denominados de "borras". Caso a borra não seja removida periodicamente, há uma diminuição na capacidade de armazenamento do tanque. Além disso, o excesso de borra pode comprometer a qualidade do petróleo e de seus derivados. A remoção da borra ocorre, normalmente, de forma manual, na qual são empregadas enxadas e raspadores, mais precisamente, são utilizadas pás, baldes e, se necessário, carrinhos de mão. A borra removida manualmente é colocada em tambores e enviada para incineração. Cumpre notar que, dependendo do tamanho do tanque, podem-se utilizar cinco mil tambores para a remoção da borra.

Após a remoção da borra, realiza-se uma limpeza fina e uma desgaseificação do tanque, sendo feita de forma manual, com o uso de solventes, sabão e panos. A desgaseificação é realizada com o objetivo de retirar os vapores de hidrocarboneto presentes no interior do tanque, e consiste em abrir todas as portas do tanque e soprar ar, por meio de ventiladores, em seu interior, de forma a renovar o ar interno.

No entanto, esta técnica de limpeza necessita empregar uma grande quantidade de mão-de-obra operária, uma vez que os operários devem trabalhar em regime de revezamento no interior do tanque. Sendo que o operário permanece vinte minutos dentro do tanque trabalhando e quarenta minutos do lado de fora.

Outro inconveniente apresentado por esta técnica é o fato dos operários estarem expostos a um elevado risco de acidentes e contaminação no interior do tanque.

Além disso, esta técnica apresenta uma baixa eficiência, uma vez que dependendo da dimensão do tanque e da borra existente, o trabalho de limpeza demora de 8 a 12 meses, o que acarreta um alto custo de manutenção, já que se utiliza uma grande quantidade de mão-de-obra, em torno de 40 pessoas, além do fato de o equipamento ficar fora de operação por um longo período.

Sendo assim, não existe no estado da técnica um sistema que remova a borra e desgaseifique os tanques de armazenamento, de forma rápida, eficiente.

Objetivos da Invenção Um primeiro objetivo da presente invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento utilizando um skimmer.

Um segundo objetivo da invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento que seja realizada de forma rápida e eficiente.

Um terceiro objetivo da invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento, sem que seja necessário o ingresso de operários no seu interior, preservando a saúde e a integridade dos trabalhadores.

Um quarto objetivo da invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento com baixa geração de resíduos, minimizando o impacto ambiental.

Um quinto objetivo da presente invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento onde não sejam utilizados produtos químicos para a limpeza do tanque.

Um sexto objetivo da presente invenção é prover o uso de um skimmer para a limpeza de um tanque de armazenamento.

Um sétimo objetivo da presente invenção é prover um método para a limpeza de um tanque de armazenamento que não seja necessário realizar a desgaseificação do tanque.

Breve Descrição da Invenção Os objetivos são alcançados através de um método para limpeza de tanque de armazenamento utilizando skimmer possuindo as seguintes etapas: a. Avaliar a viscosidade de uma borra existente no fundo do tanque; i. Quando da presença de hidrocarbonetos pesados, inserir um solvente para a solubilização da borra; ii. Monitorar o processo de solubilização da borra por meio de obtenção de amostras, repetindo a obtenção de amostras até que não haja modificação na viscosidade da borra amostrada; iii. Drenar a borra solubilizada do interior do tanque de armazenamento; iv. Quando não houver a presença de hidrocarbonetos pesados, seguir para a etapa b; b. Misturar a borra remanescente no interior do tanque com á-gua, por meio de agitação, e manter em repouso até a separação á-gua/borra; c. Utilizar pelo menos um skimmer para a remoção da borra remanescente flutuante; e d. Bombear a borra removida pelo skimmer.

Os objetivos são alcançados também através do uso de skimmer na limpeza de tanques de armazenamento de líquidos.

Ainda os objetivos são alcançados através do uso de skimmer empregado em um método como descrito anteriormente.

Breve Descrição dos Desenhos Figura 1 — representa uma vista em perspectiva de um tanque para armazenamento de fluidos 1, com um canhão articulado 2 instalado em uma boca de visita 3, uma bomba externa 4 com sucção instalada no dreno 5, constituindo um circuito fechado de circulação.

Figura 2 - representa uma vista em perspectiva de um tanque para armazenamento de fluidos 1, com um trocador de calor externo 6, constituindo um circuito fechado de aquecimento.

Figura 3 - representa uma vista frontal de um skimmer flutuante 7 sobre uma camada de água 8 e hidrocarboneto 9.

Figura 4 - representa uma vista frontal de um tanque para armazenamento de fluidos 1, com a montagem de um skimmer flutuante 7 dentro do tanque. Externamente existe a bomba de recuperação de hidrocarboneto 10 e tanque provisório de hidrocarboneto 11.

Figura 5 — representa uma vista frontal de um tanque para armazenamento de fluidos 1, com uma bomba de drenagem de água 14, um dispositivo separador de água e hidrocarboneto externo 12, conectado a um dreno 5, com descarga para uma canaleta de águas pluviais 13 e tanque provisório de hidrocarboneto 11.

Descrição Detalhada das Figuras A figura 1 ilustra um tanque de armazenamento 1 dotado de uma boca de visita 3, um dispositivo misturador 2, uma bomba 4 e um dreno 5r No interior do tanque de armazenamento 1 existem hidrocarbonetos leves e pesados, também denominados borras 9.

Para realizar a limpeza do interior do tanque de armazenamento 1, isto é, retirar as borras 9 do interior do tanque de armazenamento 1, deve-se realizar as seguintes etapas: a. Avaliar a viscosidade de uma borra existente no fundo do tanque; i. Quando da presença de hidrocarbonetos pesados, inserir um solvente para a solubilização da borra; ii. Monitorar o processo de solubilização da borra por meio de obtenção de amostras, repetindo a obtenção de amostras até que não haja modificação na viscosidade da borra amostrada; iii. Drenar a borra solubilizada do interior do tanque de armazenamento; iv. Quando não houver a presença de hidrocarbonetos pesados, seguir para a etapa b; b. Misturar a borra remanescente no interior do tanque com á-gua, por meio de agitação, e manter em repouso até a separação á-gua/borra; c. Utilizar pelo menos um skimmer para a remoção da borra remanescente flutuante; e Bombear a borra removida peío skimmer. Primetramente, deve-se avaliar a viscosidade da borra 9 existente no interior do tanque 1, isto é, deve-se avaliar se a borra 9 pode ser succionada por uma bomba externa 4. A borra 9 pode ser encontrada em dois estados diferentes: • Cadeias de hidrocarboneto leve (fluido), sendo que sua viscosidade está entre 1 cP e 100 cP; • Cadeias de hidrocarboneto pesado (viscoso, gelatinoso ou parafina), sendo que sua viscosidade está entre 100 cP e 10.000 cP. Caso a borra 9 seja avaliada como cadeia de hidrocarboneto leve, a mesma pode ser succionada pela bomba 4, sem que haja danos ao sistema de sucção.

Caso a borra 9 seja avaliada como cadeia de hidrocarboneto pesado, deve-se realizar um processo de solubilização, que consiste em aplicar um solvente no interior do tanque 1.

Mais precisamente, o solvente é circulado no interior do tanque 1 por meio de pelo menos uma bomba 4, que realiza uma agitação do conteúdo no interior do tanque 1. Cumpre notar que o volume de solvente no interior do tanque 1 deve ser suficiente para permitir a operação da bomba 4 instalada na porção externa do tanque 1.

Ainda cabe salientar que o solvente deve ser circulado dentro do tanque, de forma altamente vigorosa, caso contrário a agitação não será suficiente para solubilizar a borra. Por conta disso, os agitadores convencionais instalados no interior do tanque, sejam elétricos ou a jato, não são adequa- dos para a solubilização da borra, visto que o objetivo dos mesmos é apenas a homogeneização do produto armazenado.

Preferencialmente, o solvente circulado no interior do tanque 1 deve ser aquecido a temperaturas entre 30 °C e 90 °C. O aquecimento pode ser realizado por meio de uma serpentina de aquecimento do tanque 1 ou por meio de um trocador de calor externo 6, como ilustrado na figura 2.

Preferencialmente, a agitação deve ser realizada por pelo menos 48 horas e no máximo 96 horas.

Um dreno 5 é situado no costado do tanque 1, mais precisamente, em drenos preexistentes ou realizando furos no costado do tanque 1. O ponto de descarga da bomba 4, localizado na boca de visita 3, deve ser restringido ao entrar no tanque 1, através da diminuição do diâmetro do tubo de descarga. Desta forma, mantém-se a pressão requerida pelo sistema, o que proporciona um fluxo laminar e direciona a energia de alto impacto para a borra, de modo a solubilizá-la. A bomba é composta, preferencialmente, de motores de pelo menos 298,2 kW (400 HP), com pressão mínima de 517,1 kPa (75 PSI) e vazão mínima de 700 m3/h (0,1944 m3/s). A sucção da bomba deve ser localizada em um dreno 5 e a descarga em outro ponto 2, caracterizando um regime fechado de circulação.

Em uma concretização alternativa, a agitação da borra 9 é realizada por um canhão articulado 2, posicionado na boca de visita 3, como mostrado na figura 1. O canhão articulado 2 possui movimento horizontal e vertical. Quando em operação, o canhão articulado 2 é movimentado horizontalmente em um grau a cada 30 minutos, totalizando uma varredura de pelo menos 140°. Após a conclusão de um ciclo horizontal, isto é, após se movimentar pelo menos 140°, o canhão articulado 2 é elevado verticalmente em um grau, repetindo novamente a movimentação horizontal. O canhão articulado deve ser elevado verticalmente de -20° até +10°, em relação à horizontal. O solvente utilizado no processo de solubilização é, preferenci- almente, o próprio fluido armazenado no interior do tanque 1 (petróleo), no entanto, outros fluidos podem ser utilizados como solventes, como, por e-xemplo, LCO (Light Cycle Oil), óleo diesel, querosene, nafta, etc.

Após isto, deve-se monitorar o processo de solubilização através de viscosímetros portáteis, mais precisamente, são colhidas amostras do fluido presente no interior do tanque 1 a cada 30 (trinta) minutos. As amostras são medidas pelo viscosímetro portátil e caso não haja modificação na viscosidade de três amostras medidas sucessivamente, o nível de solubilização desejado é atingido e o processo de solubilização é suspenso.

Cabe salientar que o tempo de colhimento das amostras deve ser realizado no mínimo a cada 30 minutos, caso seja realizado antes deste tempo, a variação da viscosidade da borra sofrerá pequenas variações, o que não é desejado durante sua monitoração.

Adicionalmente, cumpre notar que o tempo de solubilização varia entre 48 horas e 120 horas.

Posteriormente à suspensão do processo de solubilização, o solvente existente dentro do tanque é drenado para um tanque provisório de hidrocarboneto 11, permitindo a continuidade do processo.

Depois da drenagem do solvente, ainda existem restos de borra 9 no interior do tanque 1. Estes remanescentes da borra 9 são misturados com água. Cumpre notar que o volume de água 8 no interior do tanque 1 deverá ser 50% do volume de borra 9 remanescente, podendo ser aumentado para permitir a operação plena da bomba 4, isto é, o volume de água dependerá da capacidade de sucção da bomba 4.

Cabe salientar que a água misturada à borra 9 remanescente é água não salina, o que permite o seu posterior descarte nas estações de tratamento e sistemas de água pluvial, sem impactos ao meio ambiente.

Preferencialmente, a água misturada no interior do tanque 1 deve ser aquecida a temperaturas entre 30 °C e 90 °C. O aquecimento pode ser realizado por meio de uma serpentina de aquecimento do tanque 1 ou por meio de um trocador de calor externo 6, como ilustrado na figura 2. A água deve ser misturada à borra por meio da bomba externa 4 ou por meio do canhão articulado 2, por pelo menos 48 horas. Cumpre notar que a realização da mistura da água com a borra é realizada de maneira análoga à aplicação do solvente no processo de solubilização.

Concluído o tempo de mistura de água/borra, a mistura deve ser deixada em repouso por pelo menos 4 horas no interior do tanque, para que haja a separação das fases água/borra. Sendo que a água 8 ficará no fundo do tanque 1, isenta de borras 9 e, consequentemente, a borra 9 irá flutuar.

Após a espera do tempo de separação água/borra, coloca-se no interior do tanque 1 pelo menos um skimmer 7, para a remoção da borra 9 remanescente flutuante. O skimmer 7 é dotado de um rolo em forma de chanfros, utilizado para recolher a borra 9 flutuante. Cumpre notar que outros tipos de rolos podem ser utilizados, uma vez que para cada viscosidade existe um tipo de rolo.

Além disso, o skimmer 7 ainda pode ser dotado de um sistema de propulsão por hélice ou outros meios, sendo controlado, preferencialmente, por um controle remoto, no entanto, outros tipos de controle podem ser utilizados como, por exemplo, cordas e polias.

Por meio deste sistema de propulsão e controle, desloca-se o skimmer 7 para os pontos onde há concentração de borra 9 dentro do tanque de armazenamento 1. O acionamento do skimmer 7 pode ser mecânico, hidráulico, pneumático ou elétrico.

Como se pode notar na figura 3, o skimmer 7 fica sobre a camada de água 8, recolhendo apenas a camada de borra 9. A borra 9 recolhida pelo skimmer 7 é bombeada para um tanque provisório de hidrocarboneto 11, localizado na porção externa ao tanque 1, por meio de uma bomba de recuperação de hidrocarboneto 10, como ilustrado na figura 4.

Cumpre notar que o skimmer deve operar até que o teor de hi-drocarbonetos na água residual seja de no máximo 1%. A água restante no interior do tanque 1 é drenada por meio da bomba de drenagem de água 14. Por questões ambientais, a água drenada deve conter um teor máximo de 1% de hidrocarboneto, sendo que este valor pode variar para mais ou para menos, conforme as regulamentações locais para descarte da água.

Caso o teor de hidrocarboneto presente na água drenada seja menor ou igual a 1%, a água pode ser descartada diretamente nas canaletas de águas pluviais 13, sem que haja risco de contaminação do meio ambiente.

Caso haja requisito ambiental para reduzir o teor de hidrocarboneto abaixo de 1%, a água drenada deve ser previamente tratada. O tratamento ocorre por meio de um dispositivo separador de água e hidrocarboneto externo 12, e consiste em drenar a água restante no interior do tanque 1 diretamente para o dispositivo separador 12, que tem por objetivo separar a água da borra 9. Sendo que a água é descartada nas canaletas de águas pluviais 13 e a borra 9 é drenada para o tanque provisório de hidrocarboneto 11, como mostrado na figura 5.

Cabe salientar que a água descartada nas canaletas deve possuir um teor de hidrocarboneto inferior a 100 PPM (partes por milhão). O dispositivo separador de água e hidrocarboneto externo 12 é, preferencialmente, um separador de placas coalescentes oleofílicas. No entanto, outros tipos de separador podem ser utilizados, como, por exemplo, separador por meio de flotação.

Além disso, o dispositivo separador de água e hidrocarboneto externo 12 deve permitir uma vazão de descarte de no mínimo 50 m3/h (0,01389 m3/s).

Em uma concretização alternativa, o skimmer 7 pode ser utilizado para a limpeza de um tanque de líquidos em geral (não mostrado), tal como petróleo, óleos, etc.

Uma vantagem apresentada pela invenção é o fato de não se empregar produtos químicos, sejam desengraxante, surfactante ou emulsifi-cante, para a limpeza do tanque.

Estes produtos químicos impedem o tratamento biológico da á-gua remanescente, podendo causar danos aos sistemas de tratamento de efluentes.

Além disso, o uso de produtos químicos, normalmente, inviabiliza o custo da limpeza, visto que exige um grande volume de produtos, associado a um elevado custo de tratamento da água residual.

Outra vantagem deste método consiste no fato de ser necessário apenas 45 dias para realizar a limpeza do tanque, e apenas quatro operários para trabalhar na parte externa do tanque.

Mais uma vantagem apresentada por este método consiste no fato de não ser necessária a desgaseificação do tanque, visto que, quando o tanque é preenchido com a água, que será misturada com a borra remanescente, os vapores de hidrocarboneto são misturados com a água.

Alcança-se assim, um método para a limpeza de um tanque de armazenamento utilizando um skimmer que é realizado de forma rápida e eficiente, e que não utiliza produtos químicos para a limpeza do tanque.

Alcança-se também um método para a limpeza de um tanque de armazenamento, em que não é necessário o ingresso de operários no interior do tanque, além de possuir uma baixa geração de resíduos, o que minimiza o impacto ambiental.

Além disso, com a presente invenção não é necessário realizar a desgaseificação do tanque.

Adicionalmente, alcança-se o uso de um skimmer para a limpeza de um tanque de armazenamento.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitados tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (11)

1. Método para limpeza de tanque de armazenamento (1) utilizando skimmer (7) sendo caracterizado pelo fato de possuir as seguintes etapas: a. Avaliar a viscosidade de uma borra (9) existente no fundo do tanque (1); 1. Quando da presença de hidrocarbonetos pesados, inserir um solvente para a solubilização da borra (9); ii. Monitorar o processo de solubilização da borra por meio de obtenção de amostras, repetindo a obtenção de amostras até que não haja modificação na viscosidade da borra amostrada; iii. Drenar a borra (9) solubilizada do interior do tanque de armazenamento (1); iv. Quando não houver a presença de hidrocarbonetos pesados, seguir para a etapa b; b. Misturar a borra (9) remanescente no interior do tanque (1) com água, por meio de agitação, e manter em repouso até a separação á-gua/borra; c. Utilizar pelo menos um skimmer (7) para a remoção da borra (9) remanescente flutuante; e d. Bombear a borra (9) removida pelo skimmer (7).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda a seguinte etapa: e. Reduzir o teor de hidrocarbonetos presentes na água por meio de um dispositivo separador portátil de água e hidrocarbonetos externos (12).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da viscosidade dos hidrocarbonetos pesados na etapa a. estar situada entre 100 a 10.000 cP.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente utilizado na etapa a.i. é um hidrocarboneto.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o hidrocarboneto é selecionado entre: petróleo, óleo diesel, querosene, LCO, nafta e/ou mistura dos mesmos.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo da etapa a.í. emprega pelo menos uma bomba (4) ou pelo menos um canhão articulado (2), montados em circuito fechado.

7. Método de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a água utilizada na etapa b. é água não salina.

8. Método de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a agitação realizada na etapa b. é realizada com água a-quecida entre 30 °C e 90 °C.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o período de separação água/borra é de no mínimo quatro horas.

10. Uso de skimmer (7), caracterizado pelo fato de ser utilizado na limpeza de tanques de armazenamento (1) de líquidos em geral.

11. Uso de skimmer (7), caracterizado pelo fato de ser empregado no método como definido nas reivindicações 1 a 8.