CN1123401C - 油槽的清洁方法以及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储存原油的浮动顶盖式油槽(1)的清洁方法。按照这种方法，将油槽中油泥渣(3)上方部分清空，用浮动顶盖(2)上所带的喷管(5)将油槽(1)中剩下的原油吸出然后重新注入油槽(1)，同时用马达驱动每一个喷管旋转。喷管的所述注入操作在原油空间中产生扰动，从而重新使所述油泥渣(3)悬浮到原油中去。本发明还涉及一种实现所述方法的装置。

Description

油槽的清洁方法以及实现该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种对装原油的浮动顶盖式油槽进行清洁的方法，以及一种实现该方法的装置。

背景技术

众所周知，储存原油的油槽一般都是有浮动顶盖的圆柱形槽。所述顶盖结构因此随着油槽中原油量的多少而处于或者高于或者低于地面的位置。当然，所述浮动顶盖的四周具有密封装置，防止原油溢出顶盖四周。我们知道，在这种储油槽中，在油槽底部会逐渐沉积一种残渣，这种残渣大部分由所储存的原油中的最重的组分，尤其是一些石蜡化合物，以及一些无机组分比如水、砂子、锈蚀颗粒等类似的东西组成。所述残渣，英文术语叫做“sludge(残渣，油泥渣)”，可以在油槽底部形成厚达1或2米或更厚的油泥层，因此需要将这些油泥渣清除，以清洁油槽。事实上，如果油泥渣在油槽底部累积，而所述浮动顶盖又随着油槽的排空而向底部下沉，浮动顶盖就可能接触油泥渣沉积层的某一点，这会使顶盖失去平衡，将顶盖卡在油槽侧壁中的倾斜位置；而且，浮动顶盖的重量达几百吨，可以想见，要修复这样的故障会产生相当大的花费。

为了能够完全排空油槽而又不使浮动顶盖接触油槽底部，有人在所述浮动顶盖中设置了一些管接头，在这些管接头中插一些支承托架。当顶盖沉向底部时，所有支承托架同时落到槽底上，这使顶盖与槽底相隔一定距离，从而可以将油槽中的所有液态原油完全排空。当油槽中的液态原油完全排空后，为了清除其中的油泥渣，人们提出用手工清除的方法：清洁人员从油槽侧壁下部上开设的人员出入口进入油槽作业。这种方式费时、费力又费钱，而且，这样从油槽中清除的油泥渣的处理要避免产生任何污染，因此通常是将其焚烧销毁。从总成本来看，这种清洁方式是不可行的。

人们还提出：当油槽排空后，从人员出入口引入一个中央搅拌器，将其设置于油泥渣沉积层附近，可绕一个垂直轴旋转。这种搅拌器利用油泥渣的摇溶性，企图在向油槽中重新注入液态原油的时候使油泥渣悬浮起来，但是，这种方法仅仅在油槽底部的中央区域有局部的效果，而且，令搅拌器以有效转速旋转所需的功率会导致产生由油泥渣中的水和原油组成的乳浊液，而对于所储存的原油的使用来说，乳浊液的产生是要极力避免的。因此，这种清洁装置并不令人满意。

人们还提出：在油槽侧壁的下部设置若干螺旋搅拌器，使其在油槽的圆周上均匀分布。这些螺旋搅拌器使油泥渣有效地产生从油槽四周向油槽中央区域的运动，但总的来说，油泥渣沉积层的体积并未显著减少；相反地，沉积层的厚度变得更加不均一了，因此，前述的顶盖下沉的故障远未被防止。最后，从所述螺旋搅拌器的运转所需的能量的角度来看，使用所述螺旋搅拌器的成本也是极高的。所以，这种方法也不令人满意。

发明内容

本发明所基于的事实是，如果大体上在所述沉积层上的液态原油的空间中产生扰动和/或涡流，并向所述沉积层喷射足够强大的原油射流，以使所述沉积层逐渐重新悬浮起来，并由加于液态原油的扰动维持于这种悬浮状态--就可以使所述沉积油泥渣重新悬浮到沉积层上方的原油中去。这样，油泥渣沉积层就会一点一点地消失，重新进入液态原油内，这样也重新利用了油泥渣，因为，不再需要将任何沉积物质清除到油槽之外进行销毁。因此，按照本发明，提出，将沉积了油泥渣的油槽部分排空，在沉积层的上方只留下有限量的原油，在该有限量的原油的空间中产生扰动或者涡流：首先在液态原油的液面下方泵吸原油，然后将泵吸的原油重新注入油槽中，相对于清洁作业时浮动顶盖下方的总容积，泵吸和重新注入的流率必须足够大。向油槽的重注是由垂直设置在浮动顶盖下方的旋转喷管完成的，这些喷管装有向沉积层方向喷射原油射流的喷嘴；所述喷管的旋转产生绕喷管轴的涡流，并使得所述涡流与油槽中的总量相关。为此，用实现原油重注的喷管取代所述浮动顶盖支承托架，所述喷管的下部在沉积层上表面的平均面附近。

因此，本发明的目的是提出一种方法，使得在浮动顶盖式原油储槽的底部淀积形成沉积层的油泥渣重新悬浮起来，所述浮动顶盖具有一系列均匀分布于其表面的支承托架孔，所述孔可以将支承托架固定到所述顶盖上，当油槽中的原油液面低于支承托架的长度时，所述支承托架就支承于槽底上，从而将所述顶盖支承起来，该方法的特征在于：

——使油槽中的原油液面离槽底油泥渣的最高处一个距离L，该L约在2到5米之间，

——用至少一个泵吸入所述油槽中的原油，总的小时流量为V/n，V为油槽中浮动顶盖下方尚存的容积，n为大约8到15之间的数，

——用所述浮动顶盖所带的、垂直设置于油槽中且位于油泥渣上方的喷管将所述泵吸的原油重新注入油槽中，所述每一个喷管在所述浮动顶盖下方的长度小于L，被驱动着绕其轴旋转，其下端被堵上，具有至少一个喷嘴设置在油泥渣的上方，所述喷嘴的射流指向槽底，同一个喷管的喷嘴的出口截面充分小，使得所述泵的流率以及原油射流的射出压强都足够大，以使一个喷管所产生的涡流范围与相邻喷管产生的涡流范围相互交叉，

——持续使用上述方法，直到泵入的原油密度等于某预定值，该值对应于所述油泥渣基本上完全重新悬浮的状态。

上述数值n决定了吸入及重新注入油槽的小时总流率，该值的选择要依据用油泥渣重悬浮的方法清洁的油槽的参数、油泥渣本身的物理化学性质，以及油槽为了进行清洁作业而允许停止运转的时间。

按照本发明的方法的一种优选的实施方式，在每一个喷管上设置一系列喷嘴，所述喷嘴分布于该喷管的长度上，使得该喷管所产生的涡流范围与油槽中尚存的液态原油层的高度总值相关。最好，驱动喷管的转速在0.25到4转/分钟之间。所述喷管绕其轴的旋转可以由防火电动马达驱动，在每个喷管上各安装一个马达。

本发明的另一个目的是提供一种实现如上所述的方法的装置，该装置的特征在于，所述喷管安装在油槽浮动顶盖的支承托架孔的管接头中。所述旋转喷管在支承托架孔中的安装，也就是在通常将支承托架固定到浮动顶盖上的管接头中的安装，其主要的好处是可以安装本发明的清洁装置，而又不需要对要清洁的油槽的浮动顶盖进行任何改动：只需要将所述支承托架一个一个地抽出，并陆续以所述旋转喷管取代之即可。由于所述支承托架孔相距足够近，所述喷管射出的旋转射流就会搅动油槽中尚存原油的整个空间，从而冲蚀油泥渣碎片，直到油泥渣完全悬浮起来。

按照本发明的一种优选实施方式，每个喷管具有一系列位于距槽底不同高度的喷嘴，高度较低的喷嘴的射流方向朝着槽底，高度较高的喷嘴的射流朝向浮动顶盖；各喷管最好具有三个高度的喷嘴，其中，中间的喷嘴生成大致水平的射流，而另两个高度的喷嘴的射流的轴相对于喷嘴所在的喷管轴倾斜50到70度。在每一个喷嘴高度，可以设置径向相对的两个喷嘴。最好，所述较低高度的喷嘴设置的高度在沉积层平均高度上方20到50厘米。

泵吸油槽中的原油的泵可以用流量测定泵而获得有益的效果，例如可以是螺旋泵。这种泵提供给定的流量，从而使得在喷嘴出口处获得的压强是该泵所供给的所有喷嘴的出口面积的函数。喷管周围的扰动所涉的空间显然比提高射流的喷射压强更为重要。使大致为以喷管轴为轴的圆柱形的所述各个扰动空间与相邻喷管的扰动空间相互交叉，从而使得油槽中的液态原油的任何部分都不在按照本发明的系统所产生的扰动范围之外。

当然，搅动油泥渣同样会使油泥渣中所包含的无机成分重新悬浮起来。因此，在泵的入口设置过滤器，将所述无机成分过滤掉，而通过该过滤器的部分无机物则被泵的螺旋桨叶以各种方式轧碎。当本发明的清洁作业停下来时，一方面，在油槽中有经过过滤的均一的液体，亦即可直接装入油轮的原油，另一方面，在槽底，有非常薄的一层最初含在油泥渣中的最重的无机固体颗粒。通常，油槽的经营者都是通过将油槽中的液态油转移到另一个装相同原油的储罐中的方式来清空油槽的，当然，这种清空是在本发明的方法所用的喷管的位置重新装上浮动顶盖的支承托架之后才进行的。在与另一油槽中的原油完成混合之后，就可以对按照本发明用于清洁作业的原油进行精炼了。

按照一种最佳实施方式，本发明的装置至少具有两个泵，每个泵的上游都有至少一个过滤器，每个泵的下游有一个分配器，该分配器的每一个出口供给一个腔室，后者供给p个喷管，p是一个整数，对于装置所有的腔室来说都是一样的。

为了更好地理解本发明的目的，下面对附图中所示的一种实施例进行说明，该实施例为纯粹说明性的举例，而不是限制性的。

附图说明

在所述附图中：

——图1简要示出了实现本发明的方法的一种装置；

——图2简要示出了一个浮动顶盖式原油槽的剖面，在该油槽中，设置了一个喷管，用来如图1所示那样将泵吸的原油重新注入，图中没有示出其他喷管。

——图3示出了图2所示的油槽的浮动顶盖的平面图，该图显示出了所述浮动顶盖上的支承托架的管接头，并且以虚线示出了插在所述支承托架管接头中的每一个喷管所产生的扰动的圆柱形空间形成的圆。

具体实施方式

在图中，以1指示一个储存原油的油槽的整体；油槽1由一个圆柱形的侧壁1a构成，该侧壁的下部1b构成槽底。该油槽装备有一个浮动顶盖2，该顶盖的四周具有密封装置，但图中未示出。该油槽用来储存原油，所述顶盖浮在所装的原油上。一般，这样的油槽的直径约为50米，高约15米。在这样的油槽中，原油会逐渐倾析(decanter)，从而产生在槽底1b形成一层的油泥渣3，该油泥渣层可达几米厚；该油泥渣层的表面比较不规则。所述油泥渣通常是摇溶性的。

为了清洁这种油槽，去除所述油泥渣层3，要将油槽部分清空；假设油泥渣层的平均厚度为1米，就要在油槽中油泥渣层上方留下约3米深的原油，也就是说，所述顶盖2大约在槽底上方4米处。在所述例子中，浮动顶盖2装有72个支承托架，这些支承托架通过在图3中以4指示的支承托架管接头穿过所述顶盖。这些支承托架的长度在1.8米到2.2米之间，当浮动顶盖下降得足够低时，支承托架就支承到槽底上。

使浮动顶盖2到达槽底上方4米处后，将支承托架一个一个地拔下，代之以喷管5。每个喷管5都是一个管子，将其可旋转地安装在支承托架管接头中。喷管5由防火电动马达6驱动，绕其自身的轴旋转，所述电动马达位于喷管的在浮动顶盖上方的头部。喷管5的原油供给是由一个软管7实现的。喷管5分别在三个高度装有可以将经由软管7进入构成喷嘴的管子中的原油排出的喷嘴。这些喷嘴确定了输出射流的方向。喷管上的所述每一个高度装有两个径向相对设置的喷嘴。低位置的两个喷嘴提供的射流8a的轴与喷管5的轴成60度角，朝向槽底；高位置的两个喷嘴提供的射流8c的轴与喷管5的轴也成60度角，但朝向浮动顶盖2；中间位置的两个喷嘴提供的射流8b的轴大致水平。所述低位置的喷嘴在油泥渣层3平均表面上方大约30厘米处；所述中间位置的喷嘴在低位置喷嘴上方大约60厘米处；所述高位置的喷嘴在中间位置喷嘴上方大约60厘米处。喷管5的下部是堵上的。马达6以2转每分的转速驱动喷管5。

槽1中的泵吸工作是由两个泵8实现的。所述泵8是螺旋式流量测定泵，每个泵的流量是400立方米每小时。该两个泵8平行设置，并在每个泵的上游设置一个过滤器9。这两个过滤器9接到一个2000升的容器10的出口，该容器的入口通过一个管道11连接到槽1的侧壁1a的下部。所述过滤器9用来去除泵吸的原油中的无机成分。所述两个泵8的每一个分别供给一个分配器12。每个分配器12具有三个出口，每个出口都供给一个200升的腔室13；每个腔室13具有六个出口，每个出口装有一个阀门14，并连接到一个供给两个喷管5的软管7。

当泵8泵吸槽1中的原油并将原油注入喷管5中时，在每个喷管周围形成一个扰动和涡流区，这些区域大致就是图3中虚线所画的圆圈所限定的区域。选择喷嘴出口的截面积，使之足够小，以使射流的出射压强足够大，从而使得在喷管周围产生的扰动区的半径与相邻喷管的扰动区相互交叉。这样，所述油泥渣上方的所有液态原油都运动起来，喷管5的低位置喷嘴产生的旋转射流对摇溶性的油泥渣层3的上表面加以侵蚀，从而使油泥渣慢慢地悬浮到其上方的原油中。在原油的所有范围都受到搅拌的情况下，被搅起来的油泥渣不会重新沉积下来，而是分布到所述油泥渣层3上方的原油的所有范围中去。

可以理解，在作业5到7天之后，槽底1b所有表面的油泥渣都会消失，在槽底只会留下一些最初含在所述油泥渣中的无机成分。为了确定作业何时结束，通常使用的方法是测量原油的密度，当密度到达预定值的时候就停止清洁作业。所述密度预定值是通过对原油和油泥渣进行初始采样，并根据油泥渣和留在油槽中进行清洁作业的原油的相对体积计算出来的。

Claims (9)

1、一种使得在浮动顶盖(2)式原油储槽(1)的底部淀积形成沉积层的油泥渣(3)重新悬浮起来的方法，所述浮动顶盖(2)具有一系列均匀分布于其表面的支承托架孔(4)，所述孔(4)可以将支承托架固定到所述顶盖(2)上，当油槽(1)中的原油液面低于支承托架的长度(D)时，所述支承托架就支承于槽底(1b)上，从而将所述顶盖(2)支承起来，其特征在于：

——使油槽(1)中的原油液面离槽底(1b)油泥渣(3)的最高处一个距离L，该L约在2到5米之间，

——用至少一个泵(8)吸入所述油槽(1)中的原油，总的小时流量为V/n，V为油槽(1)中浮动顶盖(2)下方尚存的容积，n为大约8到15之间的数，

——用所述浮动顶盖(2)所带的、垂直设置于油槽(1)中且位于油泥渣(3)上方的喷管(5)将所述泵吸的原油重新注入油槽(1)中，所述每一个喷管(5)在所述浮动顶盖(2)下方的长度小于L，被驱动着绕其轴旋转，其下端被堵上，具有至少一个喷嘴设置在油泥渣(3)的上方，所述喷嘴的射流(8a)指向槽底，同一个喷管(5)的喷嘴的出口截面充分小，使得所述泵(8)的流率以及原油射流的射出压强都足够大，以使一个喷管(5)所产生的涡流范围与相邻喷管(5)产生的涡流范围相互交叉，在每一个喷管(5)上设置一系列喷嘴，所述喷嘴分布于该喷管的长度上，使得由一个喷管(5)所产生的涡流范围与油槽(1)中尚存的液态原油层的高度总值相关，其中所述一系列喷嘴距槽底(1b)不同高度，高度较低的喷嘴的射流(8a)方向朝着槽底(1b)，高度较高的喷嘴的射流(8c)朝向浮动顶盖(2)；

——持续使用上述方法，直到泵入的原油密度等于某预定值，该值对应于所述油泥渣(3)基本上完全重新悬浮的状态；

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个喷管(5)具有三个高度的喷嘴，中间的喷嘴生成大致水平的射流(8b)，而另两个高度的喷嘴的射流(8a、8c)的轴相对于喷嘴所在的喷管(5)轴倾斜50到70度。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，喷管(5)的转速在0.25到4转/分钟之间。

4、一种使得在浮动顶盖(2)式原油储槽(1)的底部淀积形成沉积层的油泥渣(3)重新悬浮起来的装置，所述浮动顶盖(2)具有一系列均匀分布于其表面的支承托架孔(4)，所述孔(4)可以将支承托架固定到所述顶盖(2)上，当油槽(1)中的原油液面低于支承托架的长度(D)时，所述支承托架就支承于槽底(1b)上，从而将所述顶盖(2)支承起来，其特征在于，喷管(5)安装在所述支承托架的位置，安装在所述油槽(1)的浮动顶盖(2)的所述支承托架孔(4)的管接头中，每个喷管(5)具有一系列位于距槽底(1b)不同高度的喷嘴，所述喷嘴分布于该喷管的长度上，使得由一个喷管(5)所产生的涡流范围与油槽(1)中尚存的液态原油层的高度总值相关，高度较低的喷嘴的射流(8a)方向朝着槽底(1b)，高度较高的喷嘴的射流(8c)朝向浮动顶盖(2)。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于，每个喷管(5)具有三个高度的喷嘴，中间的喷嘴生成大致水平的射流(8b)，而另两个高度的喷嘴的射流(8a、8c)的轴相对于喷嘴所在的喷管(5)轴倾斜50到70度。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，在每一个喷嘴高度设置径向相对的两个喷嘴。

7、如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述较低高度的喷嘴设置的高度在油泥渣(3)层平均高度上方20到50厘米。

8、如权利要求4所述的装置，其特征在于，泵吸油槽(1)中的原油的泵(8)是流量测定泵。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，至少具有两个所述泵(8)，每个泵的上游都有至少一个过滤器(9)，每个泵的下游有一个分配器(12)，该分配器的每一个出口供给一个腔室(13)，该腔室供给p个喷管(5)，p是一个整数，对于装置的所有的腔室(13)来说都是一样的。

Images