NL8002289A

NL8002289A - Werkwijze en inrichting voor het terugwinnen van zware koolwaterstoffen uit olieslib.

Info

Publication number: NL8002289A
Application number: NL8002289A
Authority: NL
Original assignee: Motherwell Bridge Eng
Priority date: 1980-01-19
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1981-08-17
Also published as: US4364776A; AU536681B2; DE3163013D1; US4413914A; AU6622081A; EP0032813A1; EP0032813B1

Description

* '-‘vï vo 0U10

Werkwijze en inrichting voor het terugwinnen van zware koolwaterstoffen uit olieslih.

De uitvinding heeft betrekking op de terugwinning van zware koolwaterstoffen uit slib die wordt gevormd als een olie, hetzij een ruwe of gedeeltelijk geraffineerde olie, in een tank of houder blijft staan. Ruwe of gedeeltelijk geraffineerde olie wordt ge-5 woonlijk opgeslagen in tanks. Het is bekend dat de hogere of lichtere oliefracties boven de zwaardere fracties lagen vormen. Ha verloop van tijd worden de zwaardere fracties steeds meer visceus en vormen een slib. Op soortgelijke wijze warden slibprodukten gevormd in andere houders, zoals met olie gevulde pijpleidingen, waarin de olie geduren-10 de lange perioden blijft staan. Deze slibsels spelen geen nuttige rol bij de olieraffinage en verwerking; in feite verminderen zij de beschikbare olieopslagcapaciteit en verwerkingssnelheid. Wanneer in een olietank slib wordt gevormd kan de aanwezigheid daarvan de regelmatige metingen van het opgeslagen volume van ruwe of gedeeltelijk verwerkte 15 olie nadelig beïnvloeden, hetgeen leidt tot financiële verliezen voor de eigenaar. Indien verder de tank van het drijvende daktype is en de slib een ongelijkmatig bovenoppervlak vormt kan dit leiden tot schadelijke spanningen op de drijvende dakstructuur wanneer deze laatste op zijn poten rust.

20 De tot nu toe bekende methoden ter verwijdering van slib omvatten: 1) Verwijderen van de gemakkelijk verpompbare vloeibare oliefracties, gevolgd door uitbikken van de slibmassa met gereedschap.

2) Het circuleren van de hete hogere-fractie oliën en oplosmiddelen 25 om ten minste de lichtere slibfracties op te lossen.

Deze bekende methoden zijn niet beredigend. De eerste methode is extreem tijdrovend, de uitvoerders moeten in een zeer ongezonde en gevaarlijke omgeving werken terwijl grote hoeveelheden afval worden afgestoken die een kostbare opruiming vergen. De tweede 30 methode is tevens tijdrovend, sterk energie-intensief, en niet effectief wat betreft het verwijderen van de zwaarste oliefracties. Deze methode kan alleen veilig in installaties worden uitgevoerd die speciaal voor dergelijke extreme thermische belastingen zijn ontworpen.

800 2 2 89

t I

* y 2

Opgemerkt wordt dat het probleem olie in water te dis-pergeren in de laatste jaren veel meer aandacht heeft gekregen in verband met de noodzaak olieverontreinigingen op zee te dispergeren, waarbij een effectieve methode om een dergelijke dispersie tot stand 5 te brengen het gebruik van dispergerende chemicaliën betreft, zoals beschreven in het Britse octrooischrift 1.^59.10^. Er is getracht de slib uit een olietank te verwijderen door dergelijke dispersiemidde-len over de slibmassa te laten circuleren, maar dit bleek niet bevredigend te zijn. Aangenomen wordt dat de oorzaak hiervan is dat het 10 ‘dispersiemiddel niet in voldoende nauw contact kan worden gebracht met * de zwaarte fracties in de slibmassa.

Er is nu verrassenderwijze gevonden dat door dergelijke dispersiemiddelen opgencmen in een waterstraal in de slibmassa te injecteren en door continu de geëmulgeerde oliefracties onder druk 15 af te voeren en te recirculeren de slibmassa zowel fysisch als chemisch kan worden afgebroken en in een verpompbaar fluïdum wordt omgezet dat uit de houder, waarin de slibmassa werd gevormd, kan worden afget apt.

Aldus voorziet de uitvinding in een werkwijze voor 20 het verwijderen van een koolstofhoudende slibmassa uit een houder, bestaande uit het in de slibmassa injecteren van een dispersiemiddel opgenomen in een waterstraal, welk dispersiemiddel in water emulgeer-baar is, het continu afvoeren van de geëmulgeerde koolwaterstofhoudende fracties en het onder druk recirculeren van deze fracties in 25 de slibmassa.

Bij voorkeur bevat het dispersiemiddel alkydhars dat geschikt wordt bereid op de wijze beschreven in een van de voorbeelden van het genoemde Britse octrooischrift 1 ’. kj)AÖb. De af gevoerde geëmulgeerde koolwaterstofhoudende fracties worden geschiktonderworpen aan 30 een mechanische bewerking ten einde de hoeveelheid vaste stof, alvorens het onder druk wordt gerecirculeerd, te verminderen. Het gerecirculeer-de materiaal kan tevens aan een geregelde verhittingstrap worden onderworpen. Omdat het verhitte materiaal in de slibmassa wordt gerecirculeerd wordt de hitte daarin betrekkelijk snel verdeeld en wordt 35 de installatie niet onderworpen aan extreem thermische spanningen.

De hogere fracties van de slibmassa worden voordat 800 2 2 89 3 het dispersiemiddel in de slibmassa wordt geïnjecteerd geschikt door wassen met ruwe olie of gasolie verwijderd.

De uitvinding voor ziet tevens in een werkwijze voor het winnen van zware koolwaterstoffen uit de slib die wordt gevormd 5 wanneer men olie laat staan in een houder, omvattende het emulgeren van de slibmassa door toevoeging van water en in water emulgeerbare dispersiemiddelen, het mengen van de geëmulgeerde vloeistof met een groter volume olie teneinde de koolwaterstofachtige inhoud van de ge-emulgeerde vloeistof te dispergeren als een suspensie in het olie-10 volume, waarna men het water van het mengsel laat bezinken en daarna de bezonken waterlaag afvoert.

Bij voorkeur is het volume olie, waarmee de geëmulgeerde vloeistof wordt gemengd, aanwezig in een houder, waarin de ge-emulgeerde vloeistof wordt gepompt, om het mengsel tot stand te brengen. 15 · De olie is geschikt een ruwe olie of gasolie.

De uitvinding voorziet tevens in een werkwijze voor het. verwerken van olie bestaande uit het winnen van de zware koolwaterstoffen uit de slib, die gevormd wordt wanneer men olie laat staan, door middel van in water emulgeerbare dispersiemiddelen en het in de 20 procesfabriek verwerken van het teruggewonnen koolwaterstof/dispersie-mengsel gesuspendeerd in een oliedrager, waarbij het dispersiemiddel wordt gekozen uit die middelen die voor de procesfabriek aanvaardbaar zijn. Het dispersiemiddel is geschikt een van de samenstellingen beschreven in het Britse octrooischrift 1. ^59.10^-· 25 De uitvinding voorziet tevens in een inrichting voor het uitvoeren van een emulgering van een koolwaterstofhoudende slibmassa in een houder, omvattende een tank voor het opslaan van een dispersiemiddel, een pcmp waarvan de inlaat is verbonden met een pijp voor het afvoeren van een geëmulgeerde vloeistof vanaf het oppervlak van de 30 slibmassa in de houder, een veelvoud van lansen met nauwe boringen die penetreren in de slibmassa in de houder en die elk zijn verbonden met de pompuitlaat, een orgaan voor het toevoeren van water, alsmede een kleporgaan dat de opslagtank en het watertoevoerorgaan doorverbindt met de pompinlaat, waardoor dispersiemiddel en/of water onder druk langs 35 de lansen kunnen worden gepompt en afgevoerde geëmulgeerde vloeistof onder druk via de lansen naar de slibmassa wordt gerecirculeerd.

.8002289 * c h

De uitvinding voorziet tevens in een olie-opslagtank waarvan de wand een opening omvat met een verwijderbare plaat, welke tank is gemodificeerd ter verwijdering van de verwijderbare plaat en vervanging daarvan door een plaat die een veelvoud van spuitdrukstuk-5 ken bevat, welke drukstukken zodanig van afmeting zijn dat zij op een vloeistofdichte wijze de afvoerpijp en de lansen met nauwe boring als voornoemd vasthouden.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding zal nu bij wijze van voorbeeld worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaan-10 de tekeningen, waarin

Figuur 1 een bovenaanzicht is van een opslagtank met een slibwinningsinrichting die daarmee is verbonden;

Figuur 2 een verticaaldoorsnede is van de tank van figuur 1; 15 Figuur 3 een drukplaat toegepast in figuur 1 illus treert ;

Figuur Ij· een dwarsdoorsnede is van de plaat van figuur 3 die de drukspuitstukken in groter detail toont en

Figuur 5 een dwarsdoorsnede is van een andere vorm 20 van de spuitmondstukopstelling.

In figuren 1 en 2 wordt een olieopslagtank 10 gevormd door een omtrekswand 11 en drijvend dak 12, met poten 13. Binnen tank 10 hechtend aan de vloer 1U bevindt zich een slibmassa 15 die verwijderd moet worden. Voor dit doel wordt de verpompbare olie binnen de 25 tank verwijderd door pompen zodat het dak 12 de positie weergegeven in figuur 2 aanneemt. Door middel van een toegang door het dak 12, geschikt bij de poten 13, wordt het profiel van het oppervlak 16 bepaald en worden monsters voor chemische analyse af gevoerd. Wanneer het profiel van het sliboppervlak 16 is bepaald worden verschillende toe-30 gangspunten 17 in de wand 11 van tank 10 gekozen waar bestaande ope-ningen met dekselplaten aanwezig zijn. Deze openingen kunnen mangaten zijn, of zoals in figuur 2 een montage voor een gebruikelijke installatie zoals een roerder of menger. De bestaande dekselplaten worden verwijderd door de bouten die deze platen in hun stand vasthouden los 35 te maken en zij worden vervangen door speciale platen 18 (fig. 3), die een veelvoud van spuit drukstukken 19 bevatten. De verwijdering van de 8002289 * 5 bestaande platen is mogelijk hetzij omdat deze boven het oppervlak 16 van de slibmassa 15 liggen terwijl indien zij beneden de oppervlakken 16 liggen een tijdelijke dekselplaat tussen de huls van het drijvende dak 12 en het binnenoppervlak van de wand 11 wordt geschoven zodat er 5 gedurende deze procedure een minimale verspilling uit tank 10 is.

Platen 18 worden opgesteld rond de wand 11 van tank 10 op afstand van elkaar waardoor de toegang van buisvormige lansen 20 met een betrekkelijk nauwe boring in tank 10 binnen de slibmassa 15 mogelijk is zoals schematisch aangeduid in fig. 2, zodanig dat de uiteinden van de lan-10 sen 20 in de nabijheid van de top van het oppervlak 16 liggen. De lansen 20- zijn geschikt gemaakt van niet-corrosieve kunststofmaterialen, zoals ABS zodanig gevormd in delen dat de lengte van elke lans naar wens kan worden ingesteld..Elk lansdeel kan b.v. een inwendige schroefdraad aan êên uiteinde en een uitwendige aan het andere uitein-15 de bezitten, waarbij de buitendiameter van de lans over de totale lengte nagenoeg constant is zodat de lans een vloeistofdichte passing in het aanwezige spuitmondstuk 19 vormt. Een zuigpijp 21 met relatief grote,diameter wordt ingebracht door spuitdrukstuk 19 in elke plaat 18 en gericht door de slibmassa 15 om verpompbare fluïda die zich op het 20 oppervlak 16 verzamelen af te voeren. Bij elke plaat 18 zijn de lansen 20 en de zuigpijp 21 verbonden met een pomp 22, via een pijpleiding met kleppen 23, zoals een tank 24 die een dispersiemiddel en een watertoevoerpijp 25 bevat.

Het drukmondstuk 19 dat de zuigpijp 21 herbergt, 25 wordt gevormd door een zijpijp 26 die aan één einde aan de plaat 18 en aan het andere einde aan een flens 27 is gelast. De zuigpijp 21 heeft een vaste lengte en eindigt bij plaat 18 in een metalen deel dat een bocht of elleboog omvat die een flens 28 omvat die naar flens 27 in elk van een aantal oriëntaties kan worden bevestigd of vastge-30 zet zodat de oriëntatie van pijp 21 binnen de tank in trappen kan worden gevarieerd om het uiteinde van de zuigpijp 21 in de gewenste stand te brengen. De ruimte gevormd tussen pijp 21 en pijp 26 omvat een pakking (niet weergegeven) zodat de pijp 21 op een vloeistof- en gaslichte wijze in mondstuk 19 wordt vastgehouden. Voor een continue 35 plaatsinstelling van het uiteinde van de zuigpijp 21 binnen de olietank kan de flens 28 zijn gemonteerd op pijp 21 door middel van schroef- 8002289 • w » 6 draden 29 en een sluitring 30. Aldus kan de flens 28 permanent worden vastgemaakt aan mondstukflens 27 en wordt instelling van de pijp 21 moeilijk door de aangrijping van de sluitring 30 met de flens 28 los te maken en daarna de pijp 21 in de vereiste stand te draaien. Een 5 dergelijke opstelling wordt weergegeven in figuur 5·

De samenstelling van het dispersiemiddel wordt bepaald uit het voorafgenomen slibmonster en wordt aangepast aan de samenstelling en de fysische eigenschappen van de slib en de stroomafwaartse olieverwerkingsfabriek waarin de geëmulgeerde slib uiteinde-10 lijk zal worden gebruikt. Bij wijze van voorbeeld kan het dispersiemiddel als volgt worden samengesteld:

Een alkydhars A wordt bereid uit pentaerythritol, glycerol, polyethyleenglycol (molecuulgewicht Ma 600), trimellietzuur-anhydride en cocosvetzuren in een molverhouding van resp. 0,6 : 0,6 : 15 1,2 : 1,2 : 3,0 teneinde een polyethyleenglycolgehalte van ko gew.% te geven. De hars heeft een zuurwaarde van 18 - 22 mg KOH/g en een (POE PA)e waarde van 1,0.

Een tweede alkydhars (B) wordt op dezelfde wijze bereid onder vervanging van de cocosvetzuren door sojavetzuren, waarbij 20 in dit geval het polyethyleenglycolgehalte 50 gew.# is.

Onder toepassing van de harsen A en B werd de volgende samenstelling gemengd: 1) Hars A, 6 gew.delen (als een 75 gew.^’s vaste stof oplossing in petroleumether); 25 2) Hars B,. k gew.delen (als een 95%ls vaste stof oplos sing in petroleumether); 3) * Teefroth AH (reactieprodukt van propyleenoxyde en methanol, dat gemiddeld 3,7 moleculen propyleenoxyde per molecuul-methanol bevat) 20 gew.delen; 30 k) NP6 (6 mol ethyleenoxyde alkoxydederivaat van no- nylfenol] 10 gew. delen; 5) Zware aromatische koolwaterstoffen 60 gew.delen * Handelsmerk van Imperial Chemical Industries.

Teneinde de slibmassa 15 uit de tank 10 te verwijde-35 ren werd het dispersiemiddel opgenomen in een waterstraal m de massa 1 800 2 2 89 geïnjecteerd via lansen 20, hetgeen leidde tot een gedeeltelijke ? ·* 7 emulgering van massa 15. De geëmulgeerde vloeistoffen verenigden zich op het oppervlak 16 waar zij werden verzameld door zuigpijp 21 en gerecireuleerd onder druk door pomp 22 langs de lansen 21. Deze werkwijze werd continu.herhaald onder toepassing van een voorafbepaald 5 volume dispersiemiddel voor het geschatte volume van de slibmassa 15, waarna water aan de recireulerende vloeistoffen werd toegevoegd, welke recirculatie continue was tot een zodanig tijdstip dat de gehele massa 15 was geëmulgeerd en in de vorm was van een verpomphare vloeistof, zoals "bepaald door intermitterende proeven uitgevoerd via een 10 van de toegangspunten in het dak 12.

Bij wijze van voorbeeld wordt geschat dat voor 2000 ton slib ongeveer 50 ton dispersiemiddel en 7000 ton water nodig is onder toepassing van een pomp met een uitgangsdruk van ongeveer 3,5 bar* Het is geschikt dat de zuigpijp 21 een diameter van ongeveer 15 15 cm heeft en vier lansen 19 aanwezig zijn van elk ongeveer 10 cm diameter, waarbij de lansuit laat stukken een kleine diameter hebben, b.v.

5 cm. De wandddikte van de zuigpijp en de lansen is geschikt ongeveer 1 cm waarbij elke lans-uitlaat een niet-retourklepmechanisme omvat voor het verhinderen dat slib wordt opgezogen wanneer de lans in de 20 slibmassa 15 wordt ingebracht. De zuiginlaat naar pomp 22 kan een inrichting omvatten voor het verminderen van de afmetingen van de vaste stof die door de pijp wordt doorgevoerd, en een verhitter kan aan de pijpleidingen 23 zijn verbonden om de temperatuur van de gerecirculeer-de vloeistoffen op ongeveer 30°C te verhogen.

25 Wanneer de slibmassa 15 volledig is geëmulgeerd wordt de geëmulgeerde vloeistof door een bestaande uitlaat gepompt in tank 10 en gemengd met een groter volume olie opgeslagen in een andere opslagtank (niet weergegeven) als gevolg waarvan 'het koolwaterstofgehalte van de emulsie wordt gedispergeerd in de opgeslagen olie en daarin in sus-30 pensie wordt vastgehouden, terwijl het water uit de emulsie uitzakt en kan worden afgevoerd en opgeruimd als een schone effluent. De opgeslagen olie die de geëmulgeerde slib en het dispersiemiddel in suspensie bevat is daarna beschikbaar ten gebruike als uitgangsmateriaal in de stroomafwaartse olie-verwerkingsfabriek. Gedurende het uitpompen van 35 de gereinigde tank is het gewenst pompen 22 in bedrijf te houden teneinde te vermijden dat de slib uit de geëmulgeerde vloeistof uitzakt.

8002289 . . ’ é 8,

Verschillende modificaties kunnen aan de uitvoeringsvorm tinnen het bredere verhand van de uitvinding worden aangebracht. B.v. kan de uitvinding worden uitgevoerd wanneer de opgeslagen olie aanwezig is in een lagune of een ondergrondse ruimte, waarvan het grensvlak wordt gedefi-5 nieerd door natuur en niet door door de mens gemaakte formaties. In dit geval is het duidelijk dat het niet praktisch is de lansen door de zijkant van de houder in te brengen maar men kan de uitvinding uitvoeren door de lansen vanuit elke richting in de slibmassa aan te brengen, geschikt van boven af. Verder behoeft de slib niet gevormd te 10 zijn uit een ruwe minerale olie, aangezien ook andere oliën, zoals zware stookolie en visolie, aanleiding geven tot slibvorming welke op soortgelijke wijze kan worden behandeld. Het dispersiemiddel kan elk afzonderlijk of een mengsel van polymere oppervlakte-actieve middelen in een geoxygeneerd alifatisch oplosmiddel zijn.

15 Wanneer de uitvinding wordt uitgevoerd met een slib massa binnen een gesloten olie-opslagtank kan de gehele winningsmethode worden uit gevoerd zonder dat bedieningspersoneel de tank behoeft binnen te gaan, een gasvrije atmosfeer kan binnen de tank warden voorzien bij voltooiing van de methode; verspilling van de koolwaterstofhou-20 dende materialen in de nabijheid van de tank is minimaal; terwijl het effluentwater na voltooiing van de methode voldoende zuiver is om dit via het normale raffinaderij-effluent behandelingssysteem op te ruimen.

Het in de winningsmethode toegepaste water kan hetzij zoet of zout wa-. ter zijn en omdat de werkwijze op water is gebaseerd is het gevaar 25 van brand minimaal. De uitvinding maakt het mogelijk op economische wijze de slibmassa terug te winnen in een vorm die bruikbaar is voor de olieverwerkingsfabriek waarbij de stillegtijd van de tank die wordt gereinigd slechts een derde of een kwart is van de tijd die met de bekende methode vereist is.

30 De uitdrukking emulgeerbaar is toegepast met betrek king tot de dispergeerbaarheid in water van het dispersiemiddel om aan te duiden dat het dispersiemiddel nagenoeg uniform in het water in de vorm van een colloïdale suspensie of oplossing dispergeerbaar is.

* 8002289

Claims

1. Werkwijze voor het verwijderen van een koolstofhou-dende slibmassa uit een houder, met het kenmerk, dat in de slibmassa een in een waterstraal opgenomen dispersiemiddel wordt geïnjecteerd, welk dispersiemiddel in water emulgeerbaar is, waarbij de geëmulgeerde 5 koolwaterstofhoudende fracties continu worden afgevoerd, en deze fracties onder druk in de slibmassa worden gerecirculeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afgevoerde geëmulgeerde koolwaterstofhoudende fracties aan een mechanische bewerking worden onderworpen om v66r de recirculatie onder druk 10 de afmeting van de aanwezige vaste stoffen te verkleinen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het gerecirculeerde materiaal aan een beheerste verhitting wordt onderworpen. k. Werkwijze volgens conclusies 1 - 3, met het kenmerk, 15 dat voordat het dispersiemiddel in de slibmassa wordt geïnjecteerd de hogere fracties van de slibmassa door wassen met ruwe olie of gasolie worden verwijderd.

5. Werkwijze voor het winnen van zware koolwaterstoffen uit de slib die wordt gevormd wanneer olie blijft staan in een houder, 20 met het kenmerk, dat door toepassing van water en een dispersiemiddel, dat in water emulgeerbaar is, de slibmassa wordt geëmulgeerd, het ge-emulgeerde fluïdum met een groter volume olie wordt gemengd waardoor de koolwaterstofhoudende stoffen van de geëmulgeerde vloeistof worden gedispergeerd als een suspensie in het olievolume, waarna het het wa-25 ter uit het mengsel laat bezinken en de bezonken waterlaag afvoert.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het olie-volume waarmee de geëmulgeerde vloeistof wordt gemengd aanwezig is in een houder, waarin de geëmulgeerde vloeistof wordt gepompt om mengen tot stand te brengen.

7. Werkwijze voor het verwerken van olie, gekenmerkt door de trap van het uit de slib die wordt gevormd wanneer men de olie laat staan terugwinnen van de zware koolwaterstoffen met behulp van dispersie-middelen die in water emulgeerbaar zijn, en het in de procesfabriek verwerken van het gewonnen koolwaterstof/dispersiemiddel-mengsel, gesuspen- 80022 89 deerd in een oliedrager, waarbij de dispersiemiddelen worden gekozen uit die middelen welke verenigbaar zijn met de procesfabriek.

8. Inrichting voor het doen emulgeren van een koolwater stof houdende slibmassa in een houder, gekenmerkt door een opslag- 5 tank voor een dispersiemiddel, een pcmp waarvan de inlaat is verbonden met een pijp voor het afvoeren van geëmulgeerde vloeistof van het oppervlak van de slibmassa in de houder, een veelvoud van lansen met nauwe boringen die binnendringen in de slibmassa in de houder en die elk zijn verbonden met de pompuitlaat, een orgaan dat water toevoert, 10 en een kleporgaan dat de opslagtank en het watertoevoerorgaan onderling verbindt met de pompinlaat, waardoor dispersiemiddel en/of water onder druk langs de lansen kan worden gepompt en afgevoerd geëmulgeerd fluïdum door de lansen onder druk naar de slibmassa wordt gerecirculeerd.

9. Olie-opslagtank waarvan de wand een opening omvat met 1? een verwijderbare plaat, welke tank is gemodificeerd door verwijdering van de verwijderbare plaat en het vervangen daarvan door een plaat die een veelvoud van spuitmondstukken bevat, welke mondstukken zodanige afmeting hebben dat zij op een vloeistofdichte wijze de afvoerpijp en de lansen met nauwe boring volgens conclusie 8 vasthouden. 800 22 89 i