CN104291542B - 一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备，包括原油储罐（100），其特征在于：包括抽吸泵（21），抽吸泵（21）的输入端和原油储罐（100）连接，抽吸泵（21）的输出端依次设置有加热器（40）、筛分旋液分离器（50）、主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）、淤泥脱水器（90）、重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80），加热器（40）和筛分旋液分离器（50）之间或者筛分旋液分离器（50）和主分离旋液分离器（60）之间设置有混合器（30），混合器（30）与脱油旋液分离器（80）的底流口通过管道连接。筛分旋液分离器（50）的溢流口依次连接有清洗泵（22）和清洗喷头（201）。抽吸泵（21）和原油储罐（100）之间设置有过滤器（10）。

Description

一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备及方法

技术领域

本发明属于原油储罐罐底淤泥的清洗回收技术领域，具体涉及一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备及方法。

背景技术

原油是一种复杂的混合物，常使用直径60-80M的外浮顶储罐来储存。原油在储罐中储存时，由于流速降低，储存温度下降等原因，原油中夹带的机械杂质、腐蚀产物、沙粒、泥土、重金属盐类，水和原油中的石蜡、沥青质、胶质等重组分因比重差而逐渐自然沉降累积在储罐的底部，形成黑色粘稠的胶状物，称作原油罐底“淤泥”。这些罐底淤泥是一种稳定的，由油、水、固体组成的多相混合物，呈半固体状。罐底淤泥的厚度、粘度、比重和组成会随原油储罐中储存的原油种类、原油预处理情况、储存温度、流动情况、储罐使用历史、添加的化学药剂等因素的变化而不一样。

原油储罐经过多年的使用后，罐底淤泥的量一般超过0.2m, 多的可达数米。储罐中罐底淤泥的累积会减少储罐的储存能力；影响储罐的正常运行；造成垢下腐蚀，危及储罐运行安全；影响储罐的正常排水；淤泥达到一定量后会随出料管线输送到生产装置，加速生产装置中的换热器等的结垢，影响催化剂的性能等。另外原油储罐需要周期性地进行检验，以确定其运行的安全性。

罐底淤泥主要由碳氢化合物（60-80%）、盐水（10-30%）和无机固体物质（1-10%）组成。其中的碳氢化合物成分十分复杂，主要是石蜡，同时还大量含有苯类（尤其是稠环芳烃类）、酚类等有毒有害物质。这些有机物大多是原油中固有的组分，经过适当的处理，在脱出无机杂质后可回收成为有价值的原料或燃料。合理地对原油罐底淤泥进行清洗对储罐运营来说具有很重要的意义。

原油罐底淤泥的清洗包含（1）从储罐内将淤泥移出储罐和（2）对移出的淤泥进行分离，脱出其中的无机固体杂质和水分，回收有机物料的两部分。如果清洗中泵移送出来的清洗液（原油或其馏分油）和液化淤泥混合的“油水沙”混合物不经过机固体和水分的脱出，直接送进别的原油储罐，这些污物会重新在别的原油储罐罐底沉积出来，重新变成罐底淤泥。回收的油应符合下一步加工或运输或业主的要求（例如：BS&W小于5%），脱出的废水油含量应尽量少，至少要符合废水处理装置的进水要求，脱出的固体物质含水少且符合进一步无害化处理要求。

目前国内外用来清洗原油罐底淤泥的方法很多，除了逐渐废弃的人工清罐外，主要有化学清罐和机械喷射清罐。

化学清罐是向原油罐中添加清洗剂（主要是表面活性剂），增加罐底淤泥在原油/馏分油中的溶解度，降低淤泥的倾点，使淤泥液化甚至是使其中的碳氢化合物、水和固体物分层，达到可泵送的要求来实现原油罐底淤泥清洗的一种方法。该方法的优点是需要的设备少，清洗时间短。缺点是清洗用化学药品需要针对特定的储罐进行验证实验，以确定药剂的适用性和使用浓度，清洗效果受储罐的自身的搅拌能力和温度情况影响较大，只能清除大部分的淤泥，尤其在含砂量较大时，效果较差，不能直接分离出其中的无机固体，是一种初略的清洗，清洗中添加的化学药品对后续的加工处理的影响需要评估。

也有单独使用馏分油作为化学清洗剂来清洗原油储罐的，例如专利US6673231中描述了一种使用热的常压渣油作为清洗剂清洗原油罐底淤泥的方法。它使用了热油储罐、循环泵、蒸汽加热换热器和分离罐等辅助设施，能在短时间内完成原油储罐的清洗，清洗后的油泥和常压渣油的混合物可作为燃料油、船用油或掺炼原料。

机械喷射清罐是利用流体喷射器，将同种类型的原油或馏分油高压喷射到惰性气体保护下的罐底淤泥上，使淤泥液化在清洗油中，然后将该混合物泵出原油储罐来实现原油储罐清洗的一种方法。该方法的优点是清洗作业时无需人员进入储罐内，淤泥几乎完全清除，使用同样的清洗系统可直接进行水洗，清洗完的储罐可直接进行检查和维修作业。缺点是需要用到的辅助设备较多，临时系统配置工作量大，储罐停用时间较长。

这样的清洗系统目前应用较多，例如日本TATHO株式会社开发的TATHO COWS罐顶插枪清洗系统，英国NON ENTRY SYSTEM LTD.（NESL）开发的储罐可视化清洗系统，德国Schäfer & Urbach GmbH(S&U)开发的可视化清罐系统。这些清罐系统其实都只涉及到原油储罐罐底淤泥清洗的第一步，即用同质原油或馏分油高压喷射将罐底淤泥液化，然后泵送到储罐外。这些输送出来的清洗油和液化罐底淤泥组成的“油水沙”混合物，部分作为清洗介质经过清洗泵升压后喷射回原油储罐，部分就直接输送到别的储罐中。这些输送出来的“油水沙”混合物以油为主，水和无机固体物的含量少，属于油包水（w/o）型乳化液，由于溶解/混合了一定量的罐底淤泥，其比重比普通原油大的多，多属于重质原油。

为了有效的去除“油水沙”混合物中的无机固体物质和水分,进行油回收，某些S&U系统设备的使用公司在清洗时独立设置了一套以三项离心分离机为主的分离回收系统，将液化淤泥和清洗介质的混合物分离成油水固三项，最终能够实现无机固体物质和水分的去除，回收到合格的油，从而真正避免这些污物在新的储存罐中重新沉积。由于三项离心机的处理量一般都小于15m³/h, 在固体含量大时处理量甚至小于5m³/h, 不能同主清洗循环系统串联使用，只能作为并联的旁路处理系统来用。由于三项离心机的处理量太小，在淤泥量较大或无机固体物质含量较大时，需要同时使用两套或更多的三项离心机系统，这种方式投入太大，运行费用高，经济性较差。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备及其工作方法。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备，包括原油储罐（100），其特征在于：还包括抽吸泵（21），抽吸泵（21）的输入端和原油储罐（100）通过管道连接，抽吸泵（21）的输出端依次设置有加热器（40）、筛分旋液分离器（50）、主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）、淤泥脱水器（90）、重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80），在加热器（40）和筛分旋液分离器（50）之间或者在筛分旋液分离器（50）和主分离旋液分离器（60）之间还设置有混合器（30），混合器（30）与脱油旋液分离器（80）的底流口通过管道连接；

筛分旋液分离器（50）将经过加热器（40）加热的混合物筛分成比重较轻的清洗液和比重较重的待回收液；清洗液经清洗泵（22）升压后，经清洗喷头（201）喷射到被清洗的原油储罐（100）罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；

主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）将待回收液分离成油、水和固体物；

淤泥脱水器（90）对固体物进行进一步脱水处理；

重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80）对分离出来的水进一步脱油，混合器（30）将脱油处理后的水与抽吸泵（21）吸出的“油水沙”混合物或待回收液混合。

进一步，筛分旋液分离器（50）的溢流口端设置有清洗泵（22），清洗泵（22）将筛分旋液分离器（50）的溢流口流出的清洗液经清洗喷头（201）高压喷射到原油储罐（100）的罐底淤泥上对罐底淤泥进行清除，筛分旋液分离器（50）的底流口连接主分离旋液分离器（60），主分离旋液分离器（60）的溢流口端连接外输油管（64）或原油储罐（100），主分离旋液分离器（60）的底流口连接除沙分离器（70），除沙分离器（70）的底流口连接淤泥脱水器（90），淤泥脱水器（90）的固相出口连接淤泥容器（93），除沙分离器（70）的溢流口和淤泥脱水器（90）的液相出口均连接到重力式油水分离器（110），重力式油水分离器（110）分离的油输往输油管（25），重力式油水分离器（110）分离的水经脱油旋液分离器（80）脱油后输往混合器（30），脱油旋液分离器（80）还通过废水管道（83）和废水处理装置连接已将多余的水输往废水处理装置。

进一步，混合器（30）设置在筛分旋液分离器（50）和主分离旋液分离器（60）之间时，在混合器（30）和主分离旋液分离器（60）之间还设置有第二加热器（140）以调节待分离物料的温度使其适合于进一步的分离要求。

进一步，主分离旋液分离器（60）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器。

进一步，除沙分离器（70）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器。

进一步，筛分旋液分离器（50）是一台或一组并列的旋液分离器。

进一步，淤泥脱水器（90）是自动板框过滤机或真空过滤机或卧螺离心机。

进一步，清洗喷头（201）是灌顶插枪式喷头或者是罐壁人孔式喷头。

进一步，抽吸泵（21）是低转速、低额定压力的泵，抽吸泵（21）和原油储罐（100）之间设置有过滤器（10）。

进一步，主分离旋液分离器（60）和除沙分离器（70）交叉混合设置，即：一级主分离旋液分离器、一级除沙分离器、二级主分离旋液分离器、二级除沙分离器交叉混合设置。

一种原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：用抽吸泵（21）将清洗液和液化的罐底淤泥组成的“油水沙”混合物从被清洗的原油储罐（100）中抽出，将“油水沙”混合物或在“油水沙”混合物中添加了水后经过加热器（40）加热，再用筛分旋液分离器（50）将加热后的混合物筛分成比重较轻的清洗液和比重较重的待回收液；

步骤二：清洗液经清洗泵（22）升压后，经清洗喷头（201）喷射到被清洗的原油储罐（100）罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；同时，将待回收液或在待回收液中添加了水后经过主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）分离成油、水和固体物；

步骤三：使用淤泥脱水器（90）对固体物进行进一步脱水处理，固体物脱水处理后形成泥饼；使用重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80）对分离出来的水进一步脱油处理，将脱油处理后的水作为添加水并通过混合器（30）与“油水沙”混合物或待回收液混合以便提高罐底淤泥的清除和分离的质量。

进一步，步骤三中脱油处理后的水在混合器（30）中与待回收液混合后经第二加热器（140）加热。

进一步，加热温度是40-75℃。

进一步，优选的加热温度是是55-75℃。-

进一步，步骤三中脱油处理后的水通过混合器（30）与“油水沙”混合物或待回收液混合后形成的混合物中水的含量超过50%（体积比），是水包油（o/w）型乳化液；所使用的混合器（30）是静态混合器。

该原油储罐罐底淤泥清除回收设备及方法具有以下有益效果：

（1）本发明清洗和分离相结合，在清洗过程中使用旋液分离器不断净化清洗液和罐底淤泥的混合物，并将筛分出来的轻组分作为清洗介质循环使用，将筛分出来的重组分逐步分离成符合相应要求的油、水和固体物残渣。本方法设备投入低、分离效果好，大大降低了清洗处理成本。

（2）本发明中，通过混合器向“油水沙”混合物或待分离物料中加入足够的水，使物料的乳化液类型由原来的油包水（w/o）型，转变成水包油（o/w）型，乳化液的连续相由油相变成水相，从而极大地减少连续相的粘度，提高旋液分离器的分离性能。

（3）本发明中，还使用了加热器，将物料进行升温，除了将连续相的粘度降低以外，还能增加油和水之间的比重差，从而提升旋液分离器的分离效率。

（4）本发明中，合理地使用重力式油水分离器，使各级旋液分离器分离出来的低含油水或低流量的含油水能再次进入分离系统进行分离，改善整个系统的操作弹性，提高分离质量。

（5）本发明还涉及到循环使用分离出来的水，作为将油包水（w/o）型乳化液转相变成水包油（o/w）型乳化液的添加水。

附图说明

图1：本发明原油储罐罐底淤泥清除及其回收的流程示意图Ⅰ；

图2：本发明原油储罐罐底淤泥清除及其回收的流程示意图Ⅱ；

图3：图1和图2中主分离器的结构示意图Ⅰ；

图4：图1和图2中主分离器的结构示意图Ⅱ；

图5：图1和图2中除沙器的结构示意图；

图6：图1和图2中主分离器和除沙器的连接形式。

附图标记说明：

10—过滤器；21—抽吸泵；22—清洗泵；23—输水泵；24—输油泵；25—输油管；26—清洗管；30—混合器；40—加热器；50—筛分旋液分离器；51—第一管道；52—第二管道；60—主分离旋液分离器；60a—第一旋液分离器；60b—第二旋液分离器；60c—第三旋液分离器；60d—第四旋液分离器；60e—第五旋液分离器；60f—除油旋流分离器；61—第三管道；62—第四管道；63—第五管道；64—外输管道；68—第六管道；70—除沙分离器；70a—一级除沙旋液分离器；70b—二级除沙旋液分离器；70c—第一除沙旋液分离器；70d—第二除沙旋液分离器；71—第七管道；72—第八管道；80—脱油旋液分离器；81—第九管道；82—第十管道；83—废水管道；90—淤泥脱水器；91—第十一管道；92—第十二管道；93—容器；100—原油储罐；110—重力式油水分离器；140—第二加热器；143—管道；201—清洗喷头；301—第十三管道；401—第十四管道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图6示出了一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备，包括原油储罐100，抽吸泵21的输入端和原油储罐100连接，抽吸泵21的输出端依次连接有加热器40、筛分旋液分离器50、主分离旋液分离器60、除沙分离器70和淤泥脱水器90；筛分旋液分离器50的溢流口端设置有清洗泵22，清洗泵22将筛分旋液分离器50的溢流口流出的含油多含水沙少的轻物料（清洗液）经清洗喷头201高压喷射到原油储罐100的罐底淤泥上对罐底淤泥进行清除，筛分旋液分离器50的底流口连接主分离旋液分离器60，主分离旋液分离器60的溢流口端连接外输管道64（油品合格时）或通过第五管道63、第六管道68回流到原油储罐100（油品不合格时），主分离旋液分离器60的底流口连接除沙分离器70，除沙分离器70的底流口连接淤泥脱水器90，淤泥脱水器90的固相出口连接淤泥容器93，除沙分离器70的溢流口和淤泥脱水器90的液相出口均连接到重力式油水分离器110；在加热器40和筛分旋液分离器50之间或者在筛分旋液分离器50和主分离旋液分离器60之间还设置有混合器30，混合器30与脱油旋液分离器80的底流口通过第十管道82连接。重力式油水分离器110分离的油输往输油管25，重力式油水分离器110分离的水经脱油旋液分离器80后输往混合器30，脱油旋液分离器,80还通过废水管道83和废水处理装置连接已将多余的水输往废水处理装置。

实施例1：

如图1所示，抽吸泵21将“油水沙”混合物从被清洗的原油储罐100中抽出，“油水沙”经过泵前的过滤器10，流入混合器30；另外，输水泵23将水从重力式油水分离器110中的储水侧抽出，经过脱油旋液分离器80，脱油旋液分离器80将从重力式油水分离器110中来的含有少量油的水进行进一步的分离，富含油的水从溢流口流回油水分离器110，贫油的水从底流口流出，经过管道82输入混合器30，所使用的混合器为静态混合器。在此，水与同原油储罐100来的“油水沙”混合物彻底混合，水的加入量应足够多，使混合器30中的物料中的水的体积含量大于50%，并确保水是其中的连续相，油和沙是其中的分散相。混合后的物料经过加热器40升温到清洗和分离都适宜的温度。混合物加热温度是40-75℃，更适宜的温度是55-75℃。

升温后的物料进入筛分旋液分离器50，将物料初步分离成比重较小和较大的两部分，筛分旋液分离器50的分流比控制在使从溢流口流出的流量同清洗泵22的流量相匹配。从溢流口流出的含油多、含水沙少的较轻的物料，经过第一管道51、清洗泵22升压、清洗管26，由清洗喷头201高压喷射到原油储罐100的罐底淤泥上，对淤泥进行切割、搅拌并在物料带来的热量的共同作用下，使淤泥液化，变成能够流动和可以被泵抽出的新的“油水沙”混合物，实现将罐底淤泥移出的功能，清洗喷头201可以是灌顶插枪式的喷头，也可以是罐壁人孔式的喷头，能将升压后的清洗液喷射到储罐内需要清洗的所有表面，尤其能对罐底淤泥进行有效的切割、搅拌。从筛分旋液分离器50底流口流出的含水含沙多、含油少的较重的物料经第二管道52流向主分离旋液分离器60。筛分旋液分离器50的溢流量同清洗泵22的流量一致，筛分旋液分离器50可以是一台旋液分离器，最好是一组平行的小流量的旋液分离器。

主分离旋液分离器60将流入的重组分物料分离成油相和水相，所获得的油相从溢流口流出，经过第三管道61，如果油中的BS&W（原油杂质含量的一项指标：是Bottom Sludgeand Water的缩写）值符合要求（例如：小于5%），从外输管道64外输；如果不符合要求则通过管道第五管道63、第六管道68回到被清洗的原油储罐100。所产生的水相含油少，夹带了主要的固体颗粒，从底流口流经第四管道62流入除沙分离器70。主分离旋液分离器60可以是一台或一组并列的旋液分离器，或如图3所示，由第一旋液分离器60a和第二旋液分离器60b串联组成两级旋液分离器，第二旋液分离器60b设置在第一旋液分离器60a的底流口端；或如图4 所示，第四旋液分离器60d和第五旋液分离器60e分别与第三旋液分离器60c的溢流口和底流口串联从而组合成两级主分离旋液分离器60。

除沙分离器70将物料中夹带的国体颗粒分离出来，富含固体物质的物料从底流口流出，经第八管道72流向淤泥脱水器90，含有少量的油和细小固体颗粒的水从其溢流口流出，经第七管道71流入重力式油水分离器110。除沙分离器70可以是一台或一组并列的旋液分离器，或如图5 所示，由一级除沙旋液分离器70a和二级除沙旋液分离器70b串联组合而成，二级除沙旋液分离器70b设置在一级除沙旋液分离器70a的溢出口端。

淤泥脱水机90将从除沙分离器70分离出来仍具有流动性的污泥进一步脱水，以便进一步后续处理。脱水后形成的半固体状的泥饼经第十二管道92输送并暂存在容器93中，待后续处理；脱出来的液体经过第十一管道91输送到油水分离器110中。

从除沙分离器70、淤泥脱水机90和脱油旋液分离器80中分离出来的含油水流入重力式油水分离器110中，对含油水进一步除油，脱出的油经输油泵24从输油管25外输；脱油后的水经过脱油旋液分离器80进一步脱油后部分根据需要循环回到混合器30，多余的部分通过废水管道83排放到废水处理装置中进一步无害化处理。从输油泵24中排出的油其含水量可能会超过要求，但其与外输管道64管道中同时外输的分离油的量相比很小，两个物料掺混后也可以满足BS&W值要求，另外可以将该部分物料回送到混合器30（图中未标出）进行循环处理，也可以将该部分物料送到另一个油水分离器（图中没有）中进行进一步的脱水。

实施例2：

如图2所示，抽吸泵21将“油水沙”混合物从被清洗的原油储罐100中抽出，经过泵前过滤器10，流入加热器40，升温到清洗和旋液分离器分离都适宜的温度。

升温后的物料进入筛分旋液分离器50，在此将“油水沙”混合物初步分离成比重较小和较大的两部分，筛分旋液分离器50的分流比控制在使从溢流口流出的流量同清洗泵22的流量相匹配，从溢流口流出的含油多、含水沙少的较轻的物料，经过第一管道51、清洗清洗泵22，再经过清洗喷头201高压喷射到原油储罐100的罐底淤泥上，对淤泥进行切割、搅拌并在物料带来的热量的共同作用下，使淤泥液化，变成能够流动和可以被泵抽出的新的“油水沙”混合物，从而实现将罐底淤泥移出的功能。

从筛分旋液分离器50底流口流出的含水含沙多、含油少的较重的待分离物料经第二管道52流入混合器30中；另外，输水泵23将水从重力式油水分离器110中的水侧抽出，经过脱油旋液分离器80将从重力式油水分离器110中来的含有少量油的水进行进一步的分离，富含油的水从溢流口出，经第九管道81流回重力式油水分离器110，贫油的水从底流口流出，经过第十管道82输入混合器30，所使用的混合器为静态混合器。在此，水与同原油储罐100来的“油水沙”混合物彻底混合，水的加入量应足够多，使混合器30中的物料中的水的体积含量大于50%，并确保水是其中的连续相，油和沙是其中的分散相。混合后的物料经过第二加热器140升温到后续旋液分离器适宜的温度。混合物加热温度是40-75℃，更适宜的温度是55-75℃。

升温后的物料经管道143进入主分离旋液分离器60，将流入的物料分离成油相和水相，所获得的油相从溢流口流出，经过第三管道61，如果油中的BS&W值符合要求（例如：小于5%），从外输管64外输；如果不符合要求则通过第五管道63、第六管道68回到被清洗的原油储罐100。所产生的水相含油少，夹带了主要的固体颗粒，从底流口流经第四管道62流入除沙分离器70。主分离旋液分离器60可以是一台或一组并列的旋液分离器，或如图3、图4所示的组合。

除沙分离器70将物料中夹带的国体颗粒分离出来，从其底流口流出，经第八管道72流向淤泥脱水器90，含有少量的油和细小固体颗粒的水从其溢流口流出，经第七管道71流入重力式油水分离器110。除沙分离器70可以是一台或一组并列的旋液分离器或如图5所示的组合。

淤泥脱水器90、重力式油水分离器110和脱油旋液分离器80同图1中的运行方式一样；

抽吸泵21是低转速、低额定压力的泵，泵前设置过滤器10，该过滤器10是保安过滤器，除了符合抽吸泵21的保护要求外还符合后续的旋液分离器、清洗泵22和清洗喷头201的保护要求。

淤泥脱水器90是自动板框过滤机或真空过滤机或卧螺离心机，最好是两相卧螺离心机。

主分离旋液分离器60可以是一台旋液分离器，最好是一组平行的小流量的旋液分离器，更好的是两组串联的小流量的旋液分离器，如图3所示，还可以是如附图4中的形式。其分流比尽量控制在使分离出来的油中的含水率符合要求，除沙分离器70可以是一台旋液分离器，最好是一组平行的小流量的旋液分离器，也可以是两组串联的小流量的旋液分离器，如图5所示，其分流比尽量控制在使分离出来的水中的固体物含量低。两种用途的旋液分离器的使用一般是主分离旋液分离器60在先，除沙分离器70在后的顺序，也可以是混合使用的，例如：一级主分离旋液分离器、一级除沙分离器、二级主分离旋液分离器、二级除沙分离器的顺序，如图6所示。

如图3所示，它具体体现了图1或图2中主分离旋液分离器60的一种可选方案。从第二管道52或管道143来的物料流入第一旋液分离器60a，第一旋液分离器60a的分流比应调节到使油中的含水量尽量少，至少要小于BS&W值要求（例如：小于5%）；从第一旋液分离器60a底流口流出的含水率更高的物料流入第二旋液分离器60b，同样，第二旋液分离器60b的分流比应使油中的含水量尽量少，至少要符合BS&W值要求。从第一旋液分离器60a、第二旋液分离器60b的溢流口出来的物料流入第三管道61。第一旋液分离器60a、第二旋液分离器60b可以分别是一台或一组并列的旋液分离器。

如图4所示，它具体体现了图1或图2中主分离旋液分离器60的另一种可选方案，从第二管道52或管道143来的物料流入第三旋液分离器60c，第三旋液分离器60c的分流比调节到最佳分流比，使旋液分离器的分离效率最佳，达到第三旋液分离器60c从溢流口出来的油中含水量小，同时从第三旋液分离器60c底流口出来的水中含油少。从第三旋液分离器60c出来的油流入第四旋液分离器60d, 第四旋液分离器60d 的分流比控制在尽量脱出其中的水分，使从溢流口出来的油符合要求。从第三旋液分离器60c和第四旋液分离器60d的底流口出来的高含水的物料汇流后流入第五旋液分离器60e，其分流比调节在尽量使溢流口中的含水量小，从第四旋液分离器60d和第五旋液分离器60e的溢流口出来的油汇入第三管道61。同样，第三旋液分离器60c、第四旋液分离器60d、第五旋液分离器60e可以分别是一台或一组并列的旋液分离器。

如图5所示，它具体体现了图1或图2中除沙分离器70的一种可选方案，从第四管道62来的含油少的水的物料流入一级除沙旋液分离器70a, 其分流比应尽量将固体颗粒从底流口排出，除沙后的水从一级除沙旋液分离器70a溢流口流出，流入二级除沙旋液分离器70b，同样其分流比应尽量将残余的固体颗粒从一级除沙旋液分离器70b底流口排出。从一级除沙旋液分离器70a、二级除沙旋液分离器70b底流口排出的淤泥输往淤泥脱水机90。从二级除沙旋液分离器70b溢流口排出的水经第七管道71流往重力式油水分离器110。

如图6所示，它具体体现了图1或图2中主分离旋液分离器60和除沙分离器70的另一种混合使用的可选放案，它将主分离旋液分离器和除沙分离器器进行了混合使用。从图3中第十三管道301或图4中第十四管道401中来的物料先流入了第一除沙旋液分离器70c,脱沙后的水从第一除沙旋液分离器70c溢流口流出后进入除油旋流分离器60f，从除油旋流分离器60f脱出的油从溢流口流出，去向第三管道61，其余从底流口流出进入第二除沙旋液分离器70d，其溢流口出来的水经第七管道71流入重力式油水分离器110。第一除沙旋液分离器70c同图5中的一级除沙旋液分离器70a结构作用相同，第二级除沙旋液分离器70d同图5中的二级除沙旋液分离器70b结构作用相同，除油旋液分离器60f同图3中的第二旋液分离器60b或参考图4中的第五旋液分离器60e结构作用相同。

旋液分离器常常用来进行液液或液固分离，但对于清洗原油储罐时循环出来的“油水沙”混合物，由于在环境温度下其连续相重质原油的粘度高（远大于0.02Pa.s），同水的比重差小，直接用旋液分离器来脱出其中的分散相水和无机固体物质效果不好，即使添加破乳剂并适当地升高温度（如60-80℃），分离效果也很难达到预期要求。

对于特定的油水乳化液在特定的旋液分离器中进行液液分离时，其分离效率有如下近似的方程：

η_L-L=K（ρH-ρL）αD²/μβ （方程1） 其中：

η_L-L为旋液分离器液液分离效率

K为比例常数

ρH为较重液体的密度

ρL 为较轻液体的密度

D为乳化液中分散相液滴的直径

μ为乳化液中连续相的粘度

β、α 为指数系数

从上述方程1可以看出，同一油水乳化液在同一个旋液分离器中进行分离时，当液滴直径一定时，决定分离效率的影响因素是：密度差和连续相的粘度。对于特定的油水乳化液，其密度差主要受温度的变化影响，当温度升高时，乳化液中的油的密度减小量大于水的减小量，即密度差变大。温度升高的另一个好处是乳化液的连续相的粘度会显著变小，从而提高分离效率。

众所周知，油水两项混合物在流动过程中主要有以水为连续相油为分散相的水包油（o/w）和油为连续相水为分散相的油包水（w/o）两种流型，这两种流型的形成主要受油水组成的比例影响，即向油包水（w/o）中添加水，到一定程度时就会转相变成水包油（o/w），反之亦然。由于油与水的粘度差别特别大，油水乳化液由于连续相的不同，使得油包水（w/o）乳化液的粘度比水包油（o/w）乳化液的粘度高出很多，特别是在转相点附近，会有一个粘度的突变，也就是说：向油包水（w/o）乳化液中以适当的方式添加足够多的水，乳化液会变成水包油（o/w）型，乳化液的粘度会显著地减小。

实验表明，经过适当的混合，重质原油和水形成水包油型乳化液时水的含量小于50%，当乳化液中水的含量到达60%时，乳化液的粘度发散度很小，接近于水的粘度。

由此在进行油水分离时，如果在分离前将原油作为连续相的乳化液变成以水作为连续相，然后在旋液分离器中进行分离，其分离的效率会显著地提高。

另外水包油（w/o）乳化液中的分散相液滴是油滴，油滴在输送过程中，由于剧烈的湍流、碰撞或搅拌等会使油滴破碎变成直径更小的油滴，降低旋液分离器分离效率，所以在输送过程中应尽量避免或减少这些情况发生。

类似地，对于特定的悬浮液在特定的旋液分离器中在进行悬浮液的固液分离时，其分离效率有如下近似的方程：

η_S-L=K（ρS-ρC）αD²/μβ （方程2）

其中：

η_S-L为旋液分离器液固分离效率

K为比例常数

ρS为悬浮液中的作为分散相的悬浮固体的密度

ρC 为悬浮液中作为连续相的液体的密度

D为 悬浮液中悬浮固体颗粒的直径

μ为悬浮液中连续相的粘度

β、α 为指数系数

从上述方程1、2可以得出，同一“油水沙”混合液在同一个旋液分离器中进行分离时，由于固体物质与连续相的密度差远大于油水间的密度差，在相同粒径时，固液分离的效率要远大于油水的分离的效率。同样如果将连续相由原油变为水，尽管密度差会略微减小，但连续相的粘度会显著变小，固液分离效率也会显著提高。

本发明中，通过混合器向“油水沙”混合物或待分离物料中加入足够的水，使物料的乳化液类型由原来的油包水（w/o）型，转变成水包油（o/w）型，乳化液的连续相由油相变成水相，从而极大地减少连续相的粘度，提高旋液分离器的分离性能。

本发明清洗和分离相结合，在清洗过程中使用旋液分离器不断净化清洗液和罐底淤泥的混合物，并将筛分出来的轻组分作为清洗介质循环使用，将筛分出来的重组分逐步分离成符合相应要求的油、水和固体物残渣。本方法设备投入低、分离效果好，大大降低了清洗处理成本。

本发明中，还使用了加热器，将物料进行升温，除了将连续相的粘度降低以外，还能增加油和水之间的比重差，从而提升旋液分离器的分离效率。

本发明中，合理地使用重力式油水分离器，使各级旋液分离器分离出来的低含油水或低流量的含油水能再次进入分离系统进行分离，改善整个系统的操作弹性，提高分离质量。

本发明还涉及到循环使用分离出来的水，作为将油包水（w/o）型乳化液转相变成水包油（o/w）型乳化液的添加水。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种原油储罐罐底淤泥清除回收设备，包括原油储罐（100），其特征在于：还包括抽吸泵（21），抽吸泵（21）的输入端和原油储罐（100）通过管道连接，抽吸泵（21）的输出端依次设置有加热器（40）、筛分旋液分离器（50）、主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）、淤泥脱水器（90）、重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80），在加热器（40）和筛分旋液分离器（50）之间或者在筛分旋液分离器（50）和主分离旋液分离器（60）之间还设置有混合器（30），混合器（30）与脱油旋液分离器（80）的底流口通过管道连接；

筛分旋液分离器（50）将经过加热器（40）加热的混合物筛分成比重较轻的清洗液和比重较重的待回收液；清洗液经清洗泵（22）升压后，经清洗喷头（201）喷射到被清洗的原油储罐（100）罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；

主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）将待回收液分离成油、水和固体物；

淤泥脱水器（90）对固体物进行进一步脱水处理；

重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80）对分离出来的水进一步脱油，混合器（30）将脱油处理后的水与抽吸泵（21）吸出的“油水沙”混合物或待回收液混合。

2.根据权利要求1所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：筛分旋液分离器（50）的溢流口端设置有清洗泵（22），清洗泵（22）将筛分旋液分离器（50）的溢流口流出的清洗液经清洗喷头（201）高压喷射到原油储罐（100）的罐底淤泥上对罐底淤泥进行清除，筛分旋液分离器（50）的底流口连接主分离旋液分离器（60），主分离旋液分离器（60）的溢流口端连接外输油管（64）或原油储罐（100），主分离旋液分离器（60）的底流口连接除沙分离器（70），除沙分离器（70）的底流口连接淤泥脱水器（90），淤泥脱水器（90）的固相出口连接淤泥容器（93），除沙分离器（70）的溢流口和淤泥脱水器（90）的液相出口均连接到重力式油水分离器（110），重力式油水分离器（110）分离的油输往输油管（25），重力式油水分离器（110）分离的水经脱油旋液分离器（80）脱油后输往混合器（30），脱油旋液分离器（80）还通过废水管道（83）和废水处理装置连接以将多余的水输往废水处理装置。

3.根据权利要求1或2所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：混合器（30）设置在筛分旋液分离器（50）和主分离旋液分离器（60）之间时，在混合器（30）和主分离旋液分离器（60）之间还设置有第二加热器（140）以调节待分离物料的温度使其适合于进一步的分离要求。

4.根据权利要求1或2所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：主分离旋液分离器（60）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器。

5.根据权利要求1或2所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：除沙分离器（70）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器。

6.根据权利要求1或2所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：筛分旋液分离器（50）是一台或一组并列的旋液分离器。

7.根据权利要求1或2所述的原油储罐罐底淤泥清除回收设备，其特征在于：抽吸泵（21）是低转速、低额定压力的泵，抽吸泵（21）和原油储罐（100）之间设置有过滤器（10）。

8.一种原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：用抽吸泵（21）将清洗液和液化的罐底淤泥组成的“油水沙”混合物从被清洗的原油储罐（100）中抽出，将“油水沙”混合物或在“油水沙”混合物中添加了水后经过加热器（40）加热，再用筛分旋液分离器（50）将加热后的混合物筛分成比重较轻的清洗液和比重较重的待回收液；

步骤二：清洗液经清洗泵（22）升压后，经清洗喷头（201）喷射到被清洗的原油储罐（100）罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；同时，将待回收液或在待回收液中添加了水后经过主分离旋液分离器（60）、除沙分离器（70）分离成油、水和固体物；

步骤三：使用淤泥脱水器（90）对固体物进行进一步脱水处理，固体物脱水处理后形成泥饼；使用重力式油水分离器（110）和脱油旋液分离器（80）对分离出来的水进一步脱油处理，将脱油处理后的水作为添加水并通过混合器（30）与“油水沙”混合物或待回收液混合以便提高罐底淤泥的清除和分离的质量。

9.根据权利要求8所述的原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：步骤三中脱油处理后的水在混合器（30）中与待回收液混合后经第二加热器（140）加热。

10.根据权利要求8或9所述的原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：加热温度是40-75℃。

11.根据权利要求10所述的原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：优选的加热温度是55-75℃。

12.根据权利要求8所述的原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：步骤三中脱油处理后的水在混合器（30）中与“油水沙”混合物或待回收液混合形成的混合物中水的体积比含量超过50%，是水包油（o/w）型乳化液；所使用的混合器（30）是静态混合器。

13.根据权利要求8所述的原油储罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于：主分离旋液分离器（60）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器；除沙分离器（70）是一台或一组并列的旋液分离器，或者是由多台或多组旋液分离器串联形成的多级式分离器。