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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Rückgewinnung des Rohöls aus Rückständen, bestehend aus zu Ölschlammverdicktemundsedimentier- tem Rohöl in einem Lager- oder Transportbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die ölhaltigen Rückstände mittels hydrodynamischer Energie aus unter Druck in die Rückstände eingedüstem Rohöl oder Fraktionen daraus wieder in die Flüssigphase zurücksuspendiert oder gelöst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die hydrodynamische Energie übertragende Rohöl oder Fraktionen daraus mittels schwenk- und/oder drehbaren Düsen eingedüst und die in die Flüssigphase zurücksuspendierten oder -gelösten Rückstände mittels Drainage abgesaugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Drainage entnommene Flüssigphase zu neuerlichem Eindüsen zurückgeführt wird
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Drainage entnommene Flüssigphase aufihren Viskosi- tätsgrad überprüft und solange zum Eindüsen rückgeführt wird, bis ein vorbestimmter Viskositätsschwellwert erreicht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Drainage entnommene Flüssigphase filtriert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verflüssigung der Rückstände der Behälter entleert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der den zu verflüssigenden Rückstand beinhaltenden Behälterteil abgedichtet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der nach aussen abgedichtete BehälterteiI zur Verdrängung von Sauerstoff mit einem Inertgas gespült wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der nach aussen abgedichtete Behälterteil unter Inertgasüberdruck gehalten wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Anordnung: - mindestens eine in den abgedichteten Behälterraum (9) hineinragende Düse (12), daran angeschlossen eine erste Pumpe (21) zum Einpumpen von frischem Rohöl oder Fraktionen daraus; - mindestens einen Umlenkhahn (15) im Fliessweg der ersten Pumpe mit dem Zweck, die aufgeschlämmteSedimentlösung aus dem Behälterraum (9) in Rezirkulation zu bringen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zweite Pumpe (20) und einen nachgeschalteten Umlenkhahn (16) für ein mit dem Einspritzvorgang simultanes Abpumpen der aufgeschlämmten Sedimentlösung aus dem abgedichteten Behälterraum (9), entweder zur Rezirkulation oder zur Überführung in einen Vorratsbehälter.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Zwischenschaltung eines Filters (23) zwischen Behälterauslauf (5) und zweite Pumpe (20).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Filter (23) ein Viskositätsmessgerät (24) geschaltet ist.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10,11, 12 und 13, gekennzeichnet durch folgende Anordnung: - eine Mehrzahl von in den abgedichteten Behälterraum (9) hineinragende schwenkbare Düsen (12) an einzelnen Zuleitungen (13), zusammenlaufend in eine Hauptzuleitung (14); - daran angeschlossen ein erster Mehrweghahn (15), dessen einer der übrigbleibenden Anschlüsse auf den Ausgang einer ersten Pumpe (21) führt und ein anderer Anschluss auf den Anschluss eines zweiten Mehnveghahns (16); - an einen übrigbleibenden Anschluss des zweiten Mehrweghahns (16) ist der Ausgang einer zweiten Pumpe (20) und an einen andern eine Ölrückführleitung zu einem Vorratsbehälter angeschlossen; - der Eingang der ersten Pumpe (21) ist an einen Frischölbehälter (30) angeschlossen;
; - der Eingang der zweiten Pumpe (20) ist an den Behälterauslauf (5) zum abgedichteten Behälterauslauf (9) angeschlossen; - zwischen Eingang der zweiten Pumpe (20) und Behälterauslauf(5) sind ein Filter (23) und ein Viskositätsmessgerät (24) angeordnet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich je ein Durchflussmesser in der Leitung (32) für die Frischölzufuhr und in der Leitung (22) zum Absaugen der Sedimentaufschlämmung bzw. in der Ölrückführleitung (26) zur Rückführung der Sedimentaufschlämmung in den Vorratsbehälter (30) angeordnet ist.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet derRohölgewinnung und betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung des Rohöls aus Rückständen, bestehend aus zu Ölschlamm verdicktem und sedimentiertem Rohöl in einem Lager- oder Transportbehälter, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Rückgewinnungsverfahrens.
Es ist in der Rohölgewinnung üblich, das aus dem Boden geförderte Rohöl nach einer evtl. Entgasung zunächst ohne irgendwelche weitere Behandlung in Vorratsbehältern zu lagern und zur Verteilung bereit zu halten. Die Standzeiten, bspw. in Behältern der 100000m3 Kategorie sind meist lang genug, dass sich, insbesondere bei extremen klimatischen Bedingungen, beträchtliche Sedimentationenbilden können. Da Rohöl als Naturprodukt je nach Provenienz eine starkverschiedene Zusammensetzung aufweisen kann, ist die Sedimentbildung einerseits und die Art der Sedimente andererseits auch stark verschieden.
Bei einem kreisförmigen Rohöltank mit einem Durchmesser von hundert Metern, bedeuten Sedimentationsschichten von einigen zehn Zentimetern schon eine spürbare Verlustmenge an darin gebundenem Rohöl und als absolute Materialmenge ein echtes Problem für die Entsorgung. Dabei sind Sedimentationsschichten in einer Stärke von 100 bis 150 cm durchaus nicht selten anzutreffen, insbesondere dann, wenn nach diversen Entnahmen ständig wieder Rohöl nachgefüllt wird, ohne den Behälter zu entleeren oder sich um eine mögliche Sedimentierung zu kümmern.
Die Art der Sedimentation hängt vom Rohöltyp ab, es kann ausgeschiedener Asphalt sein oder ausgeschiedene Paraffine, Wachse, oder irgendwelche höhermolekularen Kohlenwasserstoffe; die Sedimentation kann auch lediglich aus einer einge dicktenFraktion aus dem Rohöl bestehen. Letzteres bildet sich bspw. unter dem Einfluss von Wärme, die in heissen Wüstengegenden über längere Zeit konstant hoch bleiben kann. Das Resultat ist dann eine Art Ölschlamm, der sich zu Sedimenten verdichten kann. Dieser Ölschlammkann in seiner yoghurt ähnlichen Konsistenz als Rohölfraktion betrachtet werden und ei besteht auch grösstenteils aus Rohöl, bzw. aus in Rohöl wiederlösbaren Anteilen.
Primär ist dieser Ölschlamm jedoch ein unerwünschtes Material, das dieBehälterkapazitätverringert, das Pumpenverstopft etc., kurz ein Material, das als störend aus dem Tank entfernt werden sollte. Dies geschiehtbspw. in Form einer Reinigung der leergepumpten Behälter. Mit diesem Problem setzt sich bspw.
die US-PS 3436263 auseinander, und benutzt wird, was naheliegend ist, ein Reinigungsmaterial, mit dem die Ölrückstände gelöst oder gebunden entfernt werden. Die letztliche Entsorgung des Sediments geschieht dann meist über eine Deponie des Ölschlamms in einem dafür geopferten Behälter. Eine Wieder aufbereitung des Ölschlamms wird auch heute noch nicht ernst haft in Betracht gezogen oder gar durchgeführt.
Mit der Auflösung von solchen Sedimenten befasst sich bspw.
auch die FR-A 2211546, gemäss der darin gegebenen Vorschrift ebenfalls Fremdsubstanzen bspw. Bindemittel verwendet werden. Dies ist natürlich ein Problem für die mit der Raffinerie betrauten Fabrikationsbetriebe.
Ölraffinerien sind in der Regel zur spezifischen Aufarbeitung von Rohöl eingerichtet und die dafür vorgesehenen Anlagen arbeiten mit Parametern, die jeweils auf die Provenienz des zu verarbeitenden Produkts eingestellt sind. Fremdsubstanzen, also rohölfremde Artefakte, die sozusagen eingeschleppt wurden, stören unter Umständen den Ablauf in der Raffinierung empfindlich, sodass der Einsatz solcher Mittel von den Betreibern der Raffinerien stets abgelehnt werden. So bleibt es meistens bei aufwendigen Reinigungs-Verfahren und einer die Umwelt belastenden Entsorgung und nicht zuletzt bei einer stetigen Verringerung der Gesamt-Lagerkapazität durch mit Ölschlamm gefüllte Behälter, bzw. einem Neubau von Behältern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit Hilfe dessen eine die Umwelt belastende Entsorgung entfällt, das keine das Rohöl verunreinigenden Fremdsubstanzen benötigt und das es erlaubt, das im Sediment gebundene Rohöl wieder zurückzugewinnen. Ein wichtiger Teil dieser Aufgabe besteht auch im Vorgehen Richtung wesentlich erhöhter Sicherheit für Mensch und Material. Durch die dem erfindungsgemässen Verfahren inhärente Eigenschaft, ist während der Durchführung der Verflüssigung keine direkte menschliche Intervention nötig. In der Regel müssen für die Entfernung von diesen Sedimenten menschliche Arbeitskräfte mit Schaufeln oder anderen Geräten direkt im Kontakt mit diesen gefährlichen Substanzen arbeiten.
Zudem ist durch das vorgeschlagene Verfahren grösste Sicherheit gegen Brand und Explosion miteinbezogen.
Die Aufgabe wird gelöst, in dem die ölhaltigen Rückstände mittes hydrodynamischer Energie aus unter Druck in die Rückstände eingedüstem Rohöl oder Fratkionen daraus wieder in die Flüssigphase zurücksuspendiert oder -gelöst werden.
Die überraschende Erkenntnis liegt darin, dass das Sediment eigentlich aus Rohöl besteht und dass zum Ausspritzen dieses Sediments, dieselbe Flüssigkeit als Lösungsmittel verwendet werden kann, aus der das Sediment stammt. Dafür frisches Rohöl oder Fraktionen daraus einzusetzen braucht zumindest die beruhigende Erkenntnis aus dem Verfahren materiell mehr herauszuholen als man hineinsteckt. Nirgendwo in der Branche wurde diese Art von Vorgehen jemals bekannt.
Die für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Vorrichtung besteht minimal aus folgender Anordnung: - mindestens eine in den abgedichteten Behälterraum (9) hineinragende Düse (12), daran angeschlossen eine erste Pumpe (21) zum Einpumpen von frischem Rohöl: - mindestens ein Umlenkhahn hinter der ersten Pumpe mit dem Zweck, die aufgeschlämmte Sedimentlösung aus dem abgedichteten Behälterraum (9) in einen Vorratsbehälter (30) zu pumpen.
Das genannte Verfahren kann in irgendwelchen Rohölbehältern im weitesten Sinne auch zur prophylaktischen Verhinderung von Verdickung oder Sedimentation oder zur Entfernung einer bestehenden Sedimentation eingesetzt werden, bspw. in Rohöltankern, aber auch in Pipelines, in denen mangels Strömungsgeschwindigkeit es zu Sedimentierungen gekommen ist.
Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand eines Beispiels an einem Rohölbehälter von ca. 100 000 m3 mit schwimmender Abdeckung im Detail diskutiert.
Die gesamte Durchführung teilt sich in die folgenden Arbeitsabschnitte auf:
1 Vorbereitungen zur Verhütung eines möglichen Brandes oder einer Explosion;
2 Das Anordnen und Montieren der Vorrichtung zum Eindüsen und Absaugen unter evtl. Rezirkulation;
3 Die Durchführung der Verflüssigung des Sediments oder des Rohölschlammes.
1. Massnahmen zur Explosionsverhütung
Es ist natürlich einleuchtend, dass im Umgang mit derart leicht brennbaren Stoffen Sicherheitsmassnahmen, auch wenn sie sehr aufwendig sind, oberste Priorität haben. Im Falle von Tankanlagen der beschriebenen Grössenordnung sind sogar extreme Sicherheitsmassnahmen gegen Feuergefahr notwendig. In einem ersten Schritt wird der Rohölbehälter entleert, d. h. der überstehende Flüssiganteil wird so gut wie möglich aus dem Behälter gepumpt. Die schwimmende Abdeckung senkt sich dabei ab, bis sie mit ihren Stelzen auf dem Behälterboden aufsteht. Am Umfang der Abdeckung entlang wird der Spalt zwischen Abdekkung und der Behälterwand sowie alle Öffnungen in der Abdekkung selbst, ausser jenen mit welchen gearbeitet wird, abgedichtet.
Diese Vorkehrung verhütet das unkontrollierte Austreten von Gasen und Rohölnebeln etc. während des Eindüsens in die Sedimentschicht einerseits, und verhindert das Wiedereindringen von ausgespültem oder verdrängtem Sauerstoff andererseits.
Das Abdichten geschieht mit bekannten Mitteln, bspw. mit Plastikfolien, die mit Magnetbändern an den stählernen Wänden und auf der stählernen Abdeckung befestigt werden. Ebenfalls eignet sich das Vorgehen, eine Schäummasse massgerecht zuzuschneiden, um damit die Öffnung passend zu verstopfen.
Dann folgt ein gezieltes Verdrängen von brennbaren Gasen und jeglichen Sauerstoffs innerhalb des durch die Abdichtung verschlossen Behälterteils, in dem ein Inertgas wie Stickstoff, Kohlendioxid etc. durch dafür vorgesehene Öffnungen eingeleitet wird; nach dem Ausspülen wird der Behälter unter leichtem Inertgasdruck gehalten, um ein Eindringen von neuem Sauerstoff während des Eindüsens und Absaugens zu verhindern.
Wichtig ist, sicherzustellen, dass die sich ständig bildenden brennbaren Gase oder Dämpfe nicht zu explosiven Gemischen mit evtl. trotzdem eindringendem Luftsauerstoff vermischen können. Auf diese Weise ist der Behälter gegen Entzünden durch Funken, hauptsächlich von solchen aus statischen Entladungen geschützt.
Es empfiehlt sich während der Durchführung des Verfahrens gemäss Erfindung die Sauerstoffkonzentration analytisch zu überwachen, damit sich auch nach der Durchführung der Sicherheitsvorkehrungen und während des Arbeitens keine explosiven Gemische bilden können.
2. Anordnen der Vorrichtung zum Eindüsen und Absaugen.
Parallel zu den Abdichtvorkehrungen wird bspw. in Öffnungen der schwimmenden Abdeckung eine Anzahl von Düsen zum Einspritzen von Rohöl oder Fraktionen daraus in den abgedichteten Behälterteil montiert. Dazu werden in der Abdeckung und evtl. in der Behälterwand schon vorhandene Öffnungen verwendet, in welchen die Düsen eingepasst werden. Aus Gründen eines maximalen je extremen Brandschutzes werden zum Betrieb der Düsen pressluft- oder hydraulisch getriebene Motoren verwendet.
Die Düsen werden bei Mormalbetrieb mit einem Betriebsdruck von 12 bis 15 bar beaufschlagt, bei stärker verfestigten Sedimenten wird der Druck entsprechend erhöht. Vorteilhafterweise werden die Düsen schwenkbar angeordnet, derart, dass sie eine bestimmte Fläche auf dem Behälterboden mit scharfem Strahl erreichen können. Bei sehr grossen Behältern, bspw. bei Beältergrössen von 100m Durchmesser wird gemäss einer vorher erstellten topologischen Karte des Sediments evtl. unter Fernsteuerung gezielt eingedüst. Damit kann der Wirkungsgrad des Verfahrens bei jeder Behältergrösse und -form maximiert werden.
Das aufgeschlämmte Sediment kann mit einer Drainage abgesaugt werden. Dazu werden, ähnlich wie bei der Montage der Düsen, durch dafür vorgesehene Öffnungen an Pumpen angeschlossene Drainagerohre eingeführt.
Zur weiteren Erhöhung der Effizienz, empfiehlt es sich rotierende Düsen einzusetzen, mit welchen der Flüssigkeitsstrahl entweder horizontal oder vertikal geführt werden kann. Auf diese Weise lässt sich auch hinter Strömungshindernisse wie bspw. die Stelzen der Abdeckung spritzen.
3. Verflüssigung des Sediments
Die Verflüssigung geschieht erfindungsgemäss mit Hilfe der hydrodynamischen Energie eines mit Druck in die feste Phase eingedüsten Rohölstrahles. Die Sedimente zeigen vielfach ein thixotropes Verhalten, sodass, wenn sie in Strömung geraten, eine rasche Verflüssigung eintritt. Dass zur Übertragung von Energie in die Festphase Rohöl, möglichst derselben Provenienz benützt wird, bringt mehrfach Vorteile: - es werden keine Verunreinigungen in das Rohöl eingebracht, - es besteht zwischen Übertragungs- oder Spülmittel eine vollständige Affinität, - aufgrund dieser Affinität wird die Festphase in höchstem Grad wieder in die herangeführte Flüssigkeit aufgenommen.
Ein Behälter mit ungefähr 5000 m3 Sediment oder Rohölschlamm kann im Extremfall d. h. je nach Art des Rohölschlammes mit lediglich 200 bis 400 m3 frischem, im API-Grad angepassten Rohöl oder Fraktionen daraus ausgedüst werden. Es ist mit der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung möglich, eine Verflüssigung von Rückständen bis zum gleichen Volumen des eingesetzten frischen Rohöls täglich zu erzielen. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel des Verhältnisses von Aufwand und Rohölrückgewinnung; allerdings beziehen sich diese Zahlen auf wesentlich grössere Mengen von eingesetztem frischem Rohöl oder Fraktionen daraus. Man sieht jedoch, dass eine Rückgewinnung der Rückstände durch Verflüssigen 90 % leicht übersteigt. Bei evtl.
schlechtlöslichen Rückständen oder tiefen Temperaturen muss einfach eine grössere Menge an vollständig wiederrekuperierbarem frischem Rohöl oder Fraktionen daraus eingesetzt werden.
Beispiel einer Verflüssigungsoperation
Tabelle 1 Datum Täglich zugeführte Gesamte zugeführte Gesamte ausgepumpte Ölsedimente gesamte Ölsedimente täglich Ölmengen Ölmengen Mengen Mengen gewonnene Mengen m3 m3 m3 m3 m3
1. Tag 400
2. Tag 300 700 1020 320 320
3. Tag 400 1100 2010 910 590
4. Tag 300 1400 2735 1335 425
5. Tag 500 1900 3715 1815 480
6. Tag 400 2300 4435 2135 320
7. Tag 600 2800 6225 3425 295
8. Tag 400 3200 6970 3770 345
9. Tag 600 3800 7890 4090 320 10. Tag 800 4600 9295 4495 405 11. Tag 800 5400 10215 4815 320 12. Tag 800 6200 11285 5085 275 13. Tag 900 7100 12390 5290 205 14. Tag 900 8000 13320 5520 230 15. Tag 800 8800 14535 5735 215 16. Tag 600 9400 15315 5915 180 17. Tag 600 10000 16065 6065 160 18.
Tag 300 10300 16445 6145 80
Um jedoch mit einer geringen Menge einzusetzenden frischen Rohöls oder Fraktionen daraus auszukommen, ist eine Rezirkulation nötig. Die mittels Drainage abgepumpte Flüssigphase wird dabei ständig auf ihre Viskosität geprüft und solange für den Verflüssigungsprozess in die Düsenleitungen zurückgeführt, bis die Zunahme der Viskosität über eine bestimmte Schwelle die Rückführung verbietet. Dabei kann in die Rezirkulation ein Filter eingeschaltet sein, um rohölfremde Verunreinigungen bspw. Sand und Rostbestandteile des Behälters auszusondern.
Der wiederverflüssigte Rückstand kann anschliessend zusammen mit dem zur Verflüssigung verwendeten Rohöl oder Fraktionen daraus in einen dafür vorgesehenen Lagerbehälter oder direkt in die Raffinerie geleitet werden, um es der normalen Weiterverwendung als Rohöl zuzuführen.
Die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung besteht vorzugsweise aus pressluft- oder hydraulisch getriebenen Düsen und Pumpenaggregate für die Zuführung des frischen, für die Verflüssigung vorgesehenen Rohöls oder Fraktionen daraus zu den Düsen und für den Aufbau des erforderlichen Betriebsdruckes, sowie zum Abpumpen der verflüssigten Phase in der Drainage, und auch zur Rezirkulation der verflüssigten Phase zu den Düsen zurück und schliesslich dann zum Wegführen der verflüssigten Phase in den Lagertank, in welchem sie als normaler Rohölbestand weiterverwendet wird, oder direkt in die Raffinerie.
Ferner werden in den Rezirkulationsleitungen Filter eingesetzt, um rohölfremde, feste Verunreinigungen entfernen zu können. Die benötigten Rohrleitungen sind mit Verzweigungen und Hähnen versehen, um den Flüssigkeitsstrom nach Bedarf umzulenken. Vorteilhaft ist der Einsatz von Durchflussmetern, mit welchen die Ausbeuten kontrolliert werden können. Messgeräte für Viskositätsmessungen, für Sauerstoffmessungen und weitere zur Analyse verwendeten Mittel werden gemäss bekanntem Vorgehen eingesetzt.
Figur 1 zeigt nun noch in schematischer Darstellung ein Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Ein mit einer Sedimentablagerung 2 belasteter entleerter Rohölbehälter 10 der schon beschriebenen Art, mit der auf seine Stelzen 4 abgesenkten sogenannten schwimmenden Abdeckung 3. Es darf hier nicht übersehen werden, dass die Proportionen zugunsten einer guten Darstellung völlig frei gewählt wurden. Die Abdeckung ist rundherum mit Abdichtmaterial 17 abgedichtet, welches mit Befestigungsmaterial 18 an der Behälterwand 6 und der Abdeckung 3 haftet. Dadurch ist die Gleitspalte 7 gegen aussen abgedichtet. Die sich jetzt im nach aussen abgedichteten Raum 9 befindliche Sedimentschicht, ist als unregelmässige Ansammlung eines Rückstands eingezeichnet.
Figur 3 zeigt eine beispielsweise gemessene Topographie einer Sedimentschicht, wie sie in grossen Lagerbehältern vorkommt.
Der Behälterboden 1 ist gegen einen Behälterauslauf 5 geneigt, an welchen eine Leitung 22 zum Wegführen des aufgeschlämmten Sediments angeschlossen ist.
Durch freigelassene Arbeitsöffnungen 8 sind in diesem Beispiel zwei drehbare Düsen 12 in den abgeschlossenen Raum 9 abgesenkt. Gemäss dem Verfahren wird durch diese Düsen frisches Rohöl der Fraktionen daraus oder rezirkulierte Lösung unter einem angepassten Druck von bspw. in der Grössenordnung 5 bis 30 bar in das Sediment eingedüst. Die Düsen 12 können nebst ihrer Drehung noch in Pfeilrichtung Z bewegt werden, was das Abdüsen eines ganz bestimmten Radius erlaubt.
Die Einzel-Druckleitungen 13 sind zu einer Haupt-Druckleitung 14 zusammengeführt, diese ist mit einem Mehrweghahn 15 verbunden. Die hier gezeigte Vorrichtung erlaubt durch ihre Anordnung die notwendige Rezirkulation.
Obwohl in diesem Beispiel zwei Pumpen verwendet werden, kann man im Prinzip auch mit einer einzigen auskommen. Figur 2 zeigt diese Ausführungsform. Eine Pumpe 21 ist über zwei Mehrweghahnen 15 und 16, es sind 3-Weghahnen, so beschaltet, dass einerseits frisches Rohöl oder Fraktionen daraus aus dem Frischölbehälter 30 über die Leitung 32 in die Düsen geleitet werden kann oder andererseits, wie im Bild gezeigt, eine Rezirkulation möglich ist.
Die Ausführungsform nach Figur 1 mit zwei Pumpen erlaubt einen besseren Prozessausgleich, in dem bspw. neues Rohöl oder Fraktionen daraus eingepumpt werden kann, ohne die Förderung in der Drainage zu unterbrechen. So ist es möglich, eine kleine Rezirkulation direkt in die Düsen zurück auszuführen, oder um eine gewünschte Verdünnung zu erhalten eine grosse Rezirkulation über die Leitung 26 in den Frischölbehälter 30 und von dort über die Leitung 32 und die erste Pumpe 21 und dann in die Düsen 12 auszuführen. Die gezeichnete Stellung der beiden Hahnen 15 und 16 zeigt die Phase des Einleitens von frischem Rohöl oder Fraktionen daraus in den abgedichteten Behälterteil 9. Für die kleine Rezirkulation wird der Hahn 15 um 1800 gedreht und die zweite Pumpe 20 ein-, die erste Pumpe 21 ausgeschaltet.
Wird nach einer gewissen Zeit der Hahn 16 um 90" im Uhrzeigersinn gedreht, so erfolgt die Drainage in den Lagerbehälter 30, welcher Lagerbehälter auch ein anderer sein kann.
Damit hat man die Möglichkeit beliebige Arbeits-Zyklen vorzugeben; die Steuerung der Hahnen und Pumpen sowie auch der Düsen kann über Computer erfolgen, welcher seinerseits programmgebunden Messresultate aus dem System für den Prozess verwertet.
Solche Messresultate stammen aus Messgeräten wie bspw. aus dem in die Drainageleitungen 22 und 25 eingezeichneten Viskosimeter 24. So sind noch andere Messstellen denkbar, die den Prozess mit Daten speisen, welche zur Steuerung und Regelung und Kontrolle dienen. Um bspw. solche im Strom messenden Messgeräte zu schützen und auch um ganz allgemein die aufgeschlämmte Lösung von Fremdpartikeln zu reinigen, ist ebenfalls in der Drainage ein Filter 23 vorgesehen.
Zur Kontrolle der Ausbeute können an geeigneten Stellen Durchflussmessgeräte angebracht werden. Wird bspw. die durch die Leitung 32 entnommene frische Rohölmenge und die durch die Leitung 26, allerdings in einen andern Lagerbehälter, rückgefühte Schlämmlösunggemessen, so lässt sich leicht vergleichen, wie gut die Ausbeute des Verfahrens ist. Die Tabelle 1 zeigt solche Messresultate. Da die Ausbeutemessungen mannigfach durchgeführt werden können, ist die Anordnung der Durchflussgeräte nicht in den Figuren festgelegt worden.
Es gibt Fälle, in denen es hauptsächlich auf eine möglichst rasche Durchführung der Reinigung eines Behälters ankommt und die Reinheit des zurückgewonnenen Rohöls nicht so wichtig ist. In diesen Fällen kann es erlaubt sein, ein ganz bestimmtes Additiv in vorgeschriebener Menge zur Beschleunigung des Verflüssigungsvorganges einzusetzen; es sind dies Mittel, die die Fliessgeschwindigkeit erhöhen, die die Viskosität herabsetzen etc. Solche Additive, meist sind es Solvents, werden durch sorgfältige Laborversuche ermittelt und deren Konzentration im Einsatz bestimmt; sie werden dann vorteilhafterweise dem frischen Rohöl oder Fraktionen daraus zugesetzt. Zur Bestimmung der nötigen Parameter wird vorher das zu verflüssigende Sediment ausgemessen, bspw. mit Stechsonden durch Öffnungen in der Abdeckung.
Aufgrund der ermittelten Topologie, kann die Gesamtmenge des Rückstandes im Behälter berechnet werden.
Es sei daran erinnert, dass auch diese Messmethoden den Feuerschutzmassnahmen zu genügen haben, elektrische Messgeräte sind aus diesen Gründen nicht zugelassen.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the recovery of crude oil from residues, consisting of crude oil thickened and sedimented in oil sludge in a storage or transport container, characterized in that the oily residues are resuspended in the liquid phase by means of hydrodynamic energy from crude oil injected into the residues under pressure or fractions therefrom or be solved.
2. The method according to claim 1, characterized in that the crude oil or fractions transmitting the hydrodynamic energy are injected therefrom by means of pivotable and / or rotatable nozzles and the residues resuspended or dissolved in the liquid phase are suctioned off by means of drainage.
3. The method according to claim 2, characterized in that the liquid phase removed by the drainage is returned to new injection
4. The method according to claim 3, characterized in that the liquid phase removed by drainage is checked for its degree of viscosity and is returned to the injection until a predetermined viscosity threshold value is reached.
5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the liquid phase removed through the drainage is filtered.
6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the container is emptied before the residues are liquefied.
7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the container part containing the residue to be liquefied is sealed.
8. The method according to claim 7, characterized in that the externally sealed container part is flushed with an inert gas to displace oxygen.
9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the externally sealed container part is kept under an inert gas pressure.
10. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized by the following arrangement: - at least one nozzle (12) projecting into the sealed container space (9), connected to it a first pump (21) for pumping in fresh crude oil or fractions therefrom; - At least one diverter valve (15) in the flow path of the first pump with the purpose of recirculating the slurried sediment solution from the container space (9).
11. The device according to claim 10, characterized by a second pump (20) and a downstream diverter valve (16) for a simultaneous with the injection pumping out the slurried sediment solution from the sealed container space (9), either for recirculation or for transfer into a storage container.
12. The apparatus according to claim 11, characterized by the interposition of a filter (23) between the container outlet (5) and the second pump (20).
13. The apparatus according to claim 12, characterized in that a viscosity measuring device (24) is connected before or after the filter (23).
14. Device according to claims 10, 11, 12 and 13, characterized by the following arrangement: - a plurality of pivotable nozzles (12) projecting into the sealed container space (9) on individual feed lines (13), converging into a main feed line (14) ; - Connected to it a first multi-way valve (15), one of the remaining connections leading to the outlet of a first pump (21) and another connection to the connection of a second multi-valve (16); - The output of a second pump (20) is connected to a remaining connection of the second reusable valve (16) and an oil return line to a reservoir is connected to another; - The input of the first pump (21) is connected to a fresh oil container (30);
; - The input of the second pump (20) is connected to the container outlet (5) to the sealed container outlet (9); - A filter (23) and a viscosity measuring device (24) are arranged between the inlet of the second pump (20) and the container outlet (5).
15. The device according to one of claims 10 to 14, characterized in that in each case a flow meter in the line (32) for the fresh oil supply and in the line (22) for suction of the sediment slurry or in the oil return line (26) for returning the Sediment slurry is arranged in the reservoir (30).
The invention is in the field of crude oil production and relates to a process for the recovery of crude oil from residues consisting of crude oil thickened and sedimented to form oil sludge in a storage or transport container, and to an apparatus for carrying out the recovery process.
It is customary in the production of crude oil to store the crude oil extracted from the ground in a storage container and to keep it ready for distribution after any degassing. The service life, e.g. in containers of the 100000m3 category, is usually long enough that considerable sedimentation can form, especially in extreme climatic conditions. Since crude oil as a natural product can have a very different composition depending on the provenance, the formation of sediment on the one hand and the type of sediment on the other hand are also very different.
With a circular crude oil tank with a diameter of one hundred meters, sedimentation layers of a few tens of centimeters mean a noticeable loss of crude oil bound in it and, as an absolute amount of material, a real problem for disposal. Sedimentation layers with a thickness of 100 to 150 cm are not uncommon, especially if crude oil is constantly topped up after various withdrawals without emptying the container or taking care of possible sedimentation.
The type of sedimentation depends on the type of crude oil, it can be excreted asphalt or excreted paraffins, waxes, or any higher molecular weight hydrocarbons; the sedimentation can also consist only of a thickened fraction from the crude oil. The latter is formed, for example, under the influence of heat, which can remain consistently high over long periods in hot desert areas. The result is a kind of oil sludge that can condense into sediments. In its yoghurt-like consistency, this oil sludge can be regarded as a crude oil fraction and also consists largely of crude oil, or of fractions that are redissolvable in crude oil.
Primarily, however, this oil sludge is an undesirable material that reduces the tank capacity, clogs the pump, etc., in short, a material that should be removed from the tank as a nuisance. This happens, for example. in the form of cleaning the empty pumped containers. With this problem, for example.
the US-PS 3436263 apart, and is used, which is obvious, a cleaning material with which the oil residues are loosened or removed bound. The final disposal of the sediment then usually takes place via a landfill of the oil sludge in a container sacrificed for this purpose. The reprocessing of the oil sludge is still not seriously considered or even carried out today.
For example, the dissolution of such sediments.
also FR-A 2211546, according to the specification given therein, also foreign substances, for example binders. This is of course a problem for the manufacturing companies entrusted with the refinery.
Oil refineries are usually set up for the specific processing of crude oil and the systems provided for this work with parameters that are set to the provenance of the product to be processed. Foreign substances, i.e. crude oil-related artifacts that were so to speak introduced, may interfere with the refining process, so that the operators of the refineries always reject the use of such agents. So it mostly remains with elaborate cleaning processes and environmentally harmful disposal and, not least, with a constant reduction in the total storage capacity due to containers filled with oil sludge or a new construction of containers.
It is therefore an object of the invention to provide a method by means of which there is no disposal which is harmful to the environment, which does not require any foreign substances which contaminate the crude oil and which allows the crude oil bound in the sediment to be recovered again. An important part of this task is also the process towards significantly increased safety for people and materials. Due to the property inherent in the method according to the invention, no direct human intervention is necessary during the liquefaction. As a rule, to remove these sediments, human workers must work with shovels or other devices in direct contact with these dangerous substances.
In addition, the proposed method ensures maximum safety against fire and explosion.
The object is achieved by resuspending or dissolving the oily residues by means of hydrodynamic energy from crude oil injected into the residues under pressure or fractions thereof in the liquid phase.
The surprising finding is that the sediment actually consists of crude oil and that the same liquid from which the sediment originates can be used as the solvent for spraying out this sediment. In order to use fresh crude oil or fractions from it, at least the reassuring knowledge of the process needs to get more out of the material than you put into it. Nowhere in the industry has this type of approach been known.
The device to be used for carrying out the method consists at least of the following arrangement: - at least one nozzle (12) projecting into the sealed container space (9), connected to it a first pump (21) for pumping in fresh crude oil: - at least one diverter valve behind the first pump with the purpose of pumping the slurried sediment solution from the sealed container space (9) into a storage container (30).
The method mentioned can be used in any crude oil container in the broadest sense to prevent thickening or sedimentation or to remove existing sedimentation, for example in crude oil tankers, but also in pipelines in which sedimentation has occurred due to a lack of flow velocity.
The method according to the invention is discussed in detail below using an example on a crude oil container of approximately 100,000 m3 with a floating cover.
The entire implementation is divided into the following work sections:
1 preparations to prevent a possible fire or explosion;
2 The arrangement and assembly of the device for injection and suction with possible recirculation;
3 Carrying out the liquefaction of the sediment or the crude oil sludge.
1. Explosion prevention measures
It is obvious, of course, that safety measures, even if they are very complex, have top priority when dealing with such highly flammable substances. In the case of tank systems of the order of magnitude described, extreme safety measures against the risk of fire are even necessary. In a first step, the crude oil container is emptied, i.e. H. the excess liquid is pumped out of the container as much as possible. The floating cover lowers until it stands on the bottom of the container with its stilts. Along the circumference of the cover, the gap between the cover and the container wall and all openings in the cover itself, except those with which it is used, are sealed.
This precaution prevents the uncontrolled escape of gases and crude oil mist etc. during the injection into the sediment layer on the one hand, and prevents the re-entry of flushed or displaced oxygen on the other hand.
Sealing is done using known means, for example plastic foils, which are attached to the steel walls and on the steel cover with magnetic tapes. The procedure is also suitable for cutting a foam mass to size, in order to appropriately block the opening.
Then there is a targeted displacement of flammable gases and any oxygen within the container part sealed by the seal, in which an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide etc. is introduced through openings provided for this purpose; After flushing, the container is kept under a slight inert gas pressure to prevent new oxygen from penetrating during the injection and suction.
It is important to ensure that the combustible gases or vapors that are constantly forming cannot mix to form explosive mixtures with any oxygen that may still penetrate. In this way, the container is protected against ignition by sparks, mainly those from static discharges.
It is advisable to monitor the oxygen concentration analytically while carrying out the method according to the invention, so that no explosive mixtures can form even after the safety precautions have been carried out and while working.
2. Arrange the device for injection and suction.
Parallel to the sealing arrangements, a number of nozzles for injecting crude oil or fractions therefrom, for example, are mounted in the sealed container part in openings in the floating cover. For this purpose, existing openings are used in the cover and possibly in the container wall, in which the nozzles are fitted. For maximum fire protection, compressed air or hydraulically driven motors are used to operate the nozzles.
During normal operation, the nozzles are subjected to an operating pressure of 12 to 15 bar, and the pressure is increased accordingly for more solidified sediments. The nozzles are advantageously arranged such that they can be pivoted in such a way that they can reach a specific area on the container bottom with a sharp jet. In the case of very large containers, for example with container sizes of 100 m in diameter, the sediment may be injected under remote control according to a previously created topological map. This means that the efficiency of the process can be maximized for every container size and shape.
The slurried sediment can be sucked off with a drain. For this purpose, similar to the assembly of the nozzles, drainage pipes connected to the pumps are introduced through openings provided for this purpose.
To further increase efficiency, it is advisable to use rotating nozzles with which the liquid jet can be guided either horizontally or vertically. In this way it is also possible to spray behind flow obstacles such as the stilts of the cover.
3. Liquefaction of the sediment
According to the invention, the liquefaction takes place with the aid of the hydrodynamic energy of a crude oil jet injected into the solid phase with pressure. The sediments often show a thixotropic behavior, so that when they get into a current, they quickly liquefy. The fact that crude oil, if possible of the same provenance, is used for the transfer of energy into the solid phase has several advantages: - no impurities are introduced into the crude oil, - there is a complete affinity between the transfer or detergent, - due to this affinity, the solid phase becomes absorbed to the highest degree in the liquid introduced.
A container with approximately 5000 m3 sediment or crude oil sludge can in extreme cases d. H. Depending on the type of crude oil sludge, only 200 to 400 m3 of fresh, API-grade crude oil or fractions can be added. With the device described below, it is possible to liquefy residues up to the same volume of fresh crude oil used daily. Table 1 shows an example of the relationship between effort and crude oil recovery; however, these figures refer to much larger quantities of fresh crude oil used or fractions thereof. However, it can be seen that the recovery of the residues by liquefaction easily exceeds 90%. If necessary
poorly soluble residues or low temperatures simply have to use a larger amount of fresh, fully recoverable crude oil or fractions thereof.
Example of a liquefaction operation
Table 1 Date Daily injected Total injected Total pumped-out oil sediments Total oil sediments daily Oil quantities Oil quantities Quantities Quantities extracted m3 m3 m3 m3 m3
1st day 400
Day 2 300 700 1020 320 320
3rd day 400 1100 2010 910 590
4th day 300 1400 2735 1335 425
Day 5 500 1900 3715 1815 480
Day 6 400 2300 4435 2135 320
Day 7 600 2800 6225 3425 295
Day 8 400 3200 6970 3770 345
Day 9 600 3800 7890 4090 320 Day 10 800 4600 9295 4495 405 Day 11 800 5400 10215 4815 320 Day 12 800 6200 11285 5085 275 Day 13 900 7100 12390 5290 205 Day 14 900 8000 13320 5520 230 15. Day 800 8800 14535 5735 215 Day 16 600 9400 15315 5915 180 Day 17 600 10000 16065 6065 160 18.
Day 300 10300 16445 6145 80
However, in order to get by with a small amount of fresh crude oil or fractions to be used, recirculation is necessary. The liquid phase pumped out by means of drainage is constantly checked for its viscosity and fed back into the nozzle lines for the liquefaction process until the increase in viscosity above a certain threshold prohibits the return. In this case, a filter can be switched on in the recirculation in order to separate out contaminants that are foreign to crude oil, for example sand and rust components of the container.
The re-liquefied residue can then be passed together with the crude oil used for liquefaction or fractions therefrom into a storage container provided for this purpose or directly into the refinery in order to reuse it as crude oil.
The device required to carry out the process preferably consists of compressed air or hydraulically driven nozzles and pump units for supplying the fresh crude oil or fractions intended for liquefaction to the nozzles and for building up the required operating pressure, and for pumping off the liquefied phase in drainage, and also to recirculate the liquefied phase back to the nozzles and then finally to carry the liquefied phase away to the storage tank, in which it is used as normal crude oil, or directly to the refinery.
Filters are also used in the recirculation lines to remove solid contaminants that are foreign to crude oil. The pipes required are provided with branches and taps to divert the liquid flow as required. It is advantageous to use flow meters with which the yields can be controlled. Measuring devices for viscosity measurements, for oxygen measurements and other means used for analysis are used in accordance with the known procedure.
Figure 1 now shows a schematic representation of an example of a device for performing the inventive method. An emptied crude oil container 10 of the type already described, loaded with a sediment deposit 2, with the so-called floating cover 3 lowered onto its stilts 4. It should not be overlooked here that the proportions were chosen completely freely in favor of a good representation. The cover is sealed all around with sealing material 17 which adheres to the container wall 6 and the cover 3 with fastening material 18. As a result, the sliding gap 7 is sealed from the outside. The sediment layer now located in the space 9 sealed to the outside is shown as an irregular accumulation of a residue.
FIG. 3 shows a topography of a sediment layer measured, for example, as occurs in large storage containers.
The container bottom 1 is inclined against a container outlet 5, to which a line 22 is connected for leading away the slurried sediment.
In this example, two rotatable nozzles 12 are lowered into the closed space 9 by means of exposed working openings 8. According to the method, fresh crude oil from the fractions therefrom or recirculated solution is injected into the sediment under an adapted pressure of, for example, in the order of magnitude of 5 to 30 bar through these nozzles. In addition to their rotation, the nozzles 12 can also be moved in the direction of the arrow Z, which allows the spraying of a very specific radius.
The individual pressure lines 13 are brought together to form a main pressure line 14, which is connected to a multi-way valve 15. The arrangement shown here allows the necessary recirculation due to its arrangement.
Although two pumps are used in this example, in principle one can be used. Figure 2 shows this embodiment. A pump 21 is via two reusable cocks 15 and 16, there are 3-way cocks, wired in such a way that on the one hand fresh crude oil or fractions thereof can be fed from the fresh oil tank 30 via line 32 into the nozzles or, on the other hand, one as shown in the figure Recirculation is possible.
The embodiment according to FIG. 1 with two pumps allows better process compensation, in which, for example, new crude oil or fractions thereof can be pumped in without interrupting the extraction in the drainage. It is thus possible to carry out a small recirculation directly back into the nozzles, or in order to obtain a desired dilution, a large recirculation via line 26 into fresh oil tank 30 and from there via line 32 and first pump 21 and then into the nozzles 12 to execute. The drawn position of the two cocks 15 and 16 shows the phase of introducing fresh crude oil or fractions therefrom into the sealed container part 9. For the small recirculation, the cock 15 is turned around 1800 and the second pump 20 is switched on and the first pump 21 is switched off .
If after a certain time the tap 16 is turned 90 "clockwise, the drainage takes place in the storage container 30, which storage container can also be a different one.
This gives you the option of specifying any work cycle; The cocks and pumps as well as the nozzles can be controlled via a computer, which in turn uses program-related measurement results from the system for the process.
Such measurement results come from measuring devices such as the viscometer 24 drawn in the drainage lines 22 and 25. Other measuring points are also conceivable that feed the process with data that are used for control and regulation. A filter 23 is also provided in the drainage in order to protect such measuring devices measuring in the current and also to generally clean the slurried solution of foreign particles.
Flow meters can be installed at suitable points to check the yield. For example, if the fresh amount of crude oil withdrawn through line 32 and the slurry solution returned through line 26, but into another storage container, are measured, it is easy to compare how good the yield of the process is. Table 1 shows such measurement results. Since the yield measurements can be carried out in many different ways, the arrangement of the flow devices has not been specified in the figures.
There are cases in which the most important thing is to carry out the cleaning of a container as quickly as possible and the purity of the recovered crude oil is not so important. In these cases it may be permitted to use a very specific additive in the prescribed amount to accelerate the liquefaction process; these are means which increase the flow rate, reduce the viscosity, etc. Such additives, usually solvents, are determined by careful laboratory tests and their concentration in use; they are then advantageously added to the fresh crude oil or fractions therefrom. To determine the necessary parameters, the sediment to be liquefied is measured beforehand, for example with piercing probes through openings in the cover.
Based on the topology determined, the total amount of residue in the container can be calculated.
It should be remembered that these measuring methods also have to meet fire protection measures, electrical measuring devices are not permitted for these reasons.