NO322452B1 - Fremgangsmate for rengjoring av en oljelagringstank samt innretning for implementering av denne - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for rengjøring av en oljelagringstank med et flytende tak og inneholdende råolje, samt en innretning for implementering av denne.

Det er kjent at lagringstanker for råolje meget ofte er sylindriske tanker med et flytende tak. Derfor har takkonstruksjonen en variabel høyde over bakken, avhengig av mengden av råolje i tanken. Naturligvis foreligger det tetningsanordniriger rundt periferien av det flytendé tak for å forhindre at olje unnslipper rundt takets periferi. Det har vist seg at i disse lagringstanker vil et bunnfall som hovedsakelig består av de tyngste fraksjoner av den lagrede råolje, og spesielt parafinsarnmensetninger og uorganiske elementer såsom vann, sand, rust eller lignende partikler, gradvis avsettes på bunnen av tanken. Dette bunnfall kalles slam og kan danne meget tykke lag på en eller to meter eller mer på bunnen av tanken, og tankene må rengjøres ved å fjerne dette bunnfallet. Dersom bunnfallet øker på bunnen av tanken og det flytende tak går ned når tanken tømmes, foreligger det risiko for at det flytende taket kommer i kontakt med det avsatte bunnfallet på et eller annet punkt, noe som bringer taket i ubalanse og muligens fører til blokkering av dette i en hellende stilling mot tankskallet. Da det flytende taket kan veie flere hundre tonn er det lett å se at omkostningene ved å reparere denne typen hendelse kan bli meget høye.

For å gjøre det mulig å tømme tanken fullstendig uten at det flytende taket kommer i kontakt med bunnen av tanken, er muffer anordnet i det flytende taket, og bærestøtter er innført i muffene. Når taket beveger seg nedad mot bunnen, blir alle bærestøtter samtidig understøttet mot bunnen, noe som holder taket i en avstand over bunnen slik at råoljen som tanken inneholder kan tømmes fullstendig fra denne. En fremgangsmåte som allerede er foreslått for å fjerne bunnfallet etter at all den flytende oljen er fjernet fra tanken, er at en person går inn i tanken gjennom mannhullene ved bunnen av dennes skall og fjerner det manuelt.

Denne operasjon er lang, ubehagelig og dyr, og bunnfallet som på denne måte fjernes fra tanken må bringes bort uten å bevirke noen forurensning. Det blir derfor vanligvis destruert ved forbrenning. De totale omkostninger ved denne rengjøringsoperasjonen er prohibitiv.

En annen foreslått fremgangsmåte er å innføre en sentral rører gjennom et mannhull når tanken er tom, plassere den nær bunnfallsjiktet og rotere den om en vertikal akse. Denne typen rører utnytter den tiksotropiske naturen til bunnfallet for å forsøke å bringe det i suspensjon når flytende olje tilføres tanken, men den har kun lokal innflytelse innenfor et sentralt parti nær bunnen av tanken, og dertil danner kraften som er nødvendig for å rotere den med en effektiv hastighet en emulsjon bestående av vann i bunnfallet og råoljen, og denne emulsjonen er meget uheldig for bruken av den lagrede råoljen. Derfor er denne typen rengjøringsanordning ikke tilfredsstillende.

En annen foreslått fremgangsmåte er å plassere skruerørere jevnt fordelt langs tankens periferi nær bunnen av skallet. Disse skruerørerene skaper effektivt en bevegelse av bunnfallet fra tankens periferi mot det sentrale området av tanken, men det totale volumet av bunnfallsjiktet blir ikke nevneverdig redusert. Derimot blir tykkelsen av bunnfallsjiktet mer uregelmessig, slik at risikoen for at det skal skje et uhell når taket senkes er meget reell. Endelig er bruk av denne typen skruerørere svært dyr, tatt i betraktning den energi som er nødvendig for å drive dem. Derfor er denne typen fremgangsmåte ikke tilfredsstillende.

Oppfinnelsen er basert på det faktum at bunnfallet kan bringes tilbake i suspensjon i den overliggende råoljen, forutsatt at turbulens og/eller virvler kan dannes overalt i hele mengden av råolje over bunnfallet, og at tilstrekkelig kraftige oljestråler kan rettes inn i bunnfallet for gradvis å bringe det tilbake i suspensjon og deretter holde det i denne tilstand ved påført turbulens i den flytende råoljen. På denne måten forsvinner bunnfallsjiktet gradvis inn i den flytende råoljen, slik at bunnfallet kan benyttes, siden det ikke lenger foreligger noe sedimentært materiale som må fjernes fra tanken for destruksjon. Ifølge oppfinnelsen blir derfor bunnfallet i tanken delvis tappet ut slik at et begrenset kvantum råolje blir etterlatt over bunnfallet, og turbulens eller virvler vil bli dannet i hele volumet av dette begrensede kvantum ved for det første å suge væske inn ved et lavere nivå enn nivået for den flytende råoljen, og for det andre ved reinjisering av den pumpede flytende råoljen inn i tanken, hvor den uttrukne og reinjiserte strømningen er tilstrekkelig høy sammenlignet med det totale gjenværende volum under det flytende taket på tidspunktet for rengjøringsoperasjonen. Reinjisering i tanken skjer ved hjelp av roterende lanser som er plassert vertikalt under det flytende taket, hvilke lanser er forsynt med dyser som retter oljestråler mot bunnfallsjiktet. Rotasjon av lansene skaper virvler langs lansenes senterlinje, slik at disse virvlene påvirker hele tanken. Dette gjøres ved å erstatte støttene under det flytende taket med lanser som reinjiserer råolje, idet bunnen av lansene bringes nær midtplanet av toppflaten av bunnfallsjiktet.

En konsekvens av denne oppfinnelsen er en fremgangsmåte for resuspendering av et bunnfall som er avsatt slik at det danner et sjikt på bunnen av en tank med flytende tak og som inneholder råolje, hvilket flytende tak omfatter en flerhet hull for støtter jevnt fordelt langs sin overflate, hvilke hull benyttes til å feste takets bærestøtter til taket, hvilke støtter overfører vekten av taket til bunnen av tanken når dybden av råolje i tanken er mindre enn støttenes lengde, karakterisert ved at: råoljenivået i tanken justeres inntil det befinner seg en avstand L over det høyeste nivået av bunnfallet på bunnen av tanken, hvor L er mellom 2 og 5 meter, råoljen suges ut av tanken ved hjelp av i det minste én pumpe med en total strømning pr. time lik V/n, hvor V er det gjenværende volum i tanken under det flytende taket og

n er et tall mellom omtrent 8 og 15,

den pumpede råoljen reinjiseres i tanken ved bruk av lanser som er festet til det flytende taket og plassert vertikalt i tanken over bunnfallet, idet lengden av hver av nevnte lanser under det flytende taket er mindre enn L, hvor hver lanse drives i rotasjon om sin senterlinje, er lukket ved sin nedre ende og forsynt med i det minste én dyse plassert over bunnfallet, idet strålen fra dysen rettes mot bunnen av tanken, hvor utløpstverrsnittet av dysen(e) på en hvilken som helst av lansene er lite nok til at utløpstrykket av råoljestrålen ved utløpsstrømningen fra pumpen(e) er høyt nok til at det virvlende volum som dannes av en lanse krysser de virvlende volumer dannet av

de nærbeliggende lanser,

prosessen fortsettes inntil densiteten av den pumpede råolje er lik en forutbestemt

verdi som tilsvarer at bunnfallet er bragt nesten helt tilbake i suspensjon.

Valget av tallet n som definerer den totale innsugde strømningen pr. time reinjisert i tanken avhenger av egenskapene til tanken som skal rengjøres ved å føre bunnfallet tilbake i suspensjon, de fysiokjemiske egenskapene til selve bunnfallet og den akseptable tiden hvorunder tanken kan tas ut av drift for rengjøring.

Ifølge en foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er flere dyser fordelt langs lengden av hver lanse, slik at det virvlende volum som dannes av lansen påvirker den fulle høyden av sjiktet av flytende råolje som er igjen i tanken. Fortrinnsvis roteres lansene med en hastighet på mellom 0,25 og 4 omdreininger pr. minutt. Lansene kan roteres om sin senterlinje ved hjelp av eksplosjonssikre elektromotorer, idet hver lanse er tilordnet én motor.

Et annet formål med oppfinnelsen er en innretning for bruk av fremgangsmåten som definert ovenfor, hvilken innretning er karakterisert ved at lansene er plassert i muffer gjennom støttehull i tankens flytende tak. Installasjonen av de roterende lansene i støttehullene, med andre ord de muffene som normalt holder støttene stivt festet til det flytende taket, har den hovedfordel at rengjøringsinnretningen ifølge oppfinnelsen kan bringes på plass uten å gjøre noen forandringer i det flytende taket til tanken som skal rengjøres. Det eneste som er nødvendig er å fjerne støttene én etter én og suksessivt erstatte dem med roterende lanser. Da støttehullene er tilstrekkelig nær hverandre, vil de roterende strålene fra disse lansene omrøre hele volumet av råoljen som er tilbake i tanken, for derved å skape erosjon av bunnfallrfagmentene inntil alle fragmenter er bragt fullstendig tilbake i suspensjon.

Ifølge en foretrukket utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen er hver lanse forsynt med flere dyser anbragt på forskjellige nivåer over bunnen av tanken, idet strålene fra dysene på det lavere nivå er rettet mot bunnen av tanken, mens strålene fra dysene på det høyere nivå er rettet mot det flytende taket. Hver lanse er med fordel forsynt med tre dysenivåer, idet en dyse på det midlere nivå danner en omtrent horisontal stråle, mens dysene på de to andre nivåene danner stråler med en akse som skrår fra 50 til 70° med senterlinjen av lansen som bærer dysen. Det vil være mulig å forsyne hvert dysenivå med to diametralt motsatte dyser. Fortrinnsvis er nivået til den eller de laveste dyser mellom 20 og 50 cm over gjennomsnittsnivået på bunnfallsjiktet.

Med fordel kan én eller flere volumetriske pumper benyttes til å suge råolje fra tanken. F.eks. kan skruepumper benyttes. Denne typen pumpe gir en bestemt sfrømningsmengde, og trykket som oppnås ved dyseutløpet avhenger derfor av tverrsnittet av alle dyser som mates av pumpen. Volumet som påvirkes av turbulensen som dannes rundt en dyse øker naturligvis med økende stråleutløpstrykk. Det tas forholdsregler for å sikre at disse volumene, som er omtrent sylindriske og sentrert rundt lansenes senterlinje, overlapper med tilsvarende volumer som dannes ved nærbeliggende lanser, slik at ikke noe av råoljen som inneholdes i tanken forblir upåvirket av den generelle turbulens som dannes i henhold til oppfinnelsen.

Naturligvis vil blanding av bunnfallet også medføre resuspendering av uorganiske elementer som inneholdes i bunnfallet. Derfor er det anordnet et filter på pumpeinnløpet for å eliminere disse uorganiske elementene, og under alle omstendigheter vil alle deler som passerer gjennom filteret bli malt av pumpens skruer. Når rengjøringsoperasjonen ifølge oppfinnelsen er avsluttet, befinner det seg i tanken en filtrert, homogen væske som består av råolje som kan overføres direkte til tankskipet, og dertil et meget tynt sjikt på bunnen av tanken som består av de tyngste massive uorganiske partiklene opprinnelig inneholdt i bunnfallet. Vanligvis tømmer tankoperatøren væsken som inneholdes i tanken ved å overføre den til en annen tank som inneholder en lignende råolje, naturligvis etter først å ha anbragt det flytende takets støtter i stilling istedenfor lansene benyttet for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Etter at råoljen er blandet med innholdet av en annen tank, kan råoljen benyttet for rengjøring ifølge oppfinnelsen, raffineres.

Ifølge en foretrukket utførelse omfatter innretningen ifølge oppfinnelsen i det minste to pumper, som hver har foranstalt i det minste ett filter og som hver etterfølges av en fordeler, idet hver utløpskanal fra fordeleren fører til en beholder som mater p lanser, hvor p er samme hele tall for alle beholderne benyttet i innretningen.

Vi skal nå beskrive et rent illustrativt eksempel på en ikke-begrensende utførelse vist på vedføyde tegninger for å lette forståelsen av formålet med oppfinnelsen.

På disse tegninger viser:

Fig. 1 skjematisk en innretning for bruk av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 skjematisk et snittbilde gjennom en råoljetank med flytende tak hvor en lanse er blitt innført for reinjisering av pumpet råolje som vist på fig. 1, idet andre lanser ikke

er vist,

fig. 3 et grunnriss av det flytende taket til tanken på fig. 2, idet dette risset viser støttemuffer anordnet på det flytende taket, samt med brutt linje de sirkler som avgrenser de sylindriske virvlende volumer som dannes av hver av lansene som er innført i nevnte støttemuffer.

Av tegningen kan det ses at den komplette råoljelagirngstanken er betegnet med 1. Tanken 1 består av et sylindrisk skall la, hvis basis lb danner bunnen av tanken. Tanken er forsynt med et flytende tak 2, hvis periferi omfatter ikke viste tetningsanordninger. Tanken 1 er beregnet for lagring av råolje, idet taket 2 flyter på råoljen. Vanligvis kan diameteren av denne typen tank være omtrent 50 m, og dens høyde kan være 15 m. I denne typen tank vil råoljen gradvis samle seg ved bunnen av tanken lb for å danne et bunnfall 3 som kan være flere meter tykt. Overflaten av sjiktet er relativt ujevnt. Bunnfallet er vanligvis tiksotropisk.

For å kunne rengjøre en tank av denne typen og fjerne bunnfallsjiktet 3 blir tanken delvis tømt. Dersom det antas at den midlere tykkelsen av bunnfallsjiktet er 1 m, tillates omtrent 3 m av råoljen å forbli i tanken over bunnfallet. Med andre ord vil taket 2 befinne seg omtrent 4 m over bunnen av tanken. I det beskrevne eksemplet er det flytende taket 2 forsynt med 72 støtter, som passerer gjennom taket gjennom støttemuffer betegnet med henvisningstall 4 på fig. 3. Lengden av disse støttene er mellom 1,8 og 2,2 m, og de understøttes mot bunnen av tanken når det flytende taket befinner seg tilstrekkelig lavt.

Når det flytende taket 2 senkes til 4 m over bunnen av tanken, fjernes støttene én etter én og erstattes med lanser 5. Hver lanse 5 er et rør som settes på plass slik at det kan rotere fritt i en støttemuffe. Lansen 5 drives i rotasjon om sin senterlinje ved hjelp av en eksplosjonssikker elektrisk motor 6, som er montert ved toppen av lansen over det flytende taket 2. Råoljetilførselen til lansen 5 passerer gjennom et rør 7. Lansen 5 er forsynt med tre nivåer av dyser som spruter ut råoljen transportert gjennom røret 7 inn i røret som lansen er laget av. Disse dyser styrer retningen til utløpsstrålene. Hvert nivå er forsynt med to diametralt motstående dyser på lansen. De to dysene på det nedre nivået danner stråler 8a hvis akser danner en vinkel på 60° med lansens 5 senterlinje, idet disse strålene er rettet mot bunnen av tanken. De to øverste dysene danner stråler 8c hvis akser danner en vinkel på omtrent 60° med lansens 5 akse, idet disse strålene er rettet mot det flytende taket 2. De to midtre dysene danner stråler 8b hvis akser er omtrent horisontale. Nivået for de nedre dysene er omtrent 30 cm over nivået av det midlere nivået av bunnfallsjiktet 3. Nivået for de midlere dysene er omtrent 60 cm over de nedre dysene, og nivået for de øverste dysene er omtrent 60 cm over de midlere dysene. Bunnen av lansene 5 er lukket. Motorene 6 driver lansene 5 med to omdreininger/minutt.

Pumping i tanken 1 gjøres ved hjelp av to pumper 8. Pumpene 8 er volumetriske skrupumper som hver har en kapasitet på 400 m<3>/t. Pumpene 8 er installert i parallell, og et filter 9 er plassert på innløpssiden av hver pumpe. De to filtrene 9 er forbundet med utløpet av en 2000-liters tank 10, hvis innløp er forbundet med den nedre delen av skallet la til tanken 1 ved hjelp av et rør 11. Filtrene 9 er anordnet for å eliminere uorganiske elementer i den pumpede oljen. Hver av de to pumpene 8 har sitt utløp forbundet med en fordeler 12. Hver fordeler 12 er forsynt med tre utløp, og hvert utløp tømmer seg i en 200-liters beholder 13. Hver beholder 13 er forsynt med seks utløp forsynt med en ventil 14, som hver er forbundet med et rør 7 for å mate to lanser 5.

Når pumpene 8 suger inn råolje i tanken 1 og leverer den til lansene S, dannes det rundt hver lanse et turbulent og virvlende volum som er begrenset omtrent av sirklene vist med brutt linje på fig. 3. Utløpstverrsnittet til dysene er valgt lavt nok til at stråleutløpstrykket er høyt nok til at radien av det virvlende volum som dannes rundt lansen, krysser de virvlende volumer tilhørende de nærbeliggende lanser. På denne måte vil all den flytende råoljen over bunnfallet bli satt i bevegelse. De nedre dysene på lansene S skaper roterende stråler som angriper den øvre flaten av bunnfallet 3, som er tiksotropisk og derved går tilbake i suspensjon i råoljen over det. Siden denne råoljen blir blandet med hele volumet, kan bunnfallet ikke settes av på nytt, men blir fordelt på hele volumet av råolje over bunnfallsjiktet 3.

Etter en driftstid på mellom 5 og 7 dager har man funnet at nesten alt bunnfallet har forsvunnet fra bunnflaten av tanken lb, og alt som er tilbake på bunnen er uorganiske elementer som opprinnelig var tilstede i bunnfallet. Enden på operasjonen bestemmes vanligvis ved å måle densiteten av råoljen, og rengjøringen stoppes når densiteten når en verdi som bestemmes på forhånd ved beregninger under bruk av prøver av den opprinnelige råoljen og de relative volumer av bunnfallet og råoljen som beholdes i tanken for rengjørings-operasjonen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for resuspendering av et bunnfall (3) som har avsatt seg for å danne et sjikt på bunnen av en tank (1) med flytende tak (2) og inneholdende råolje, hvilket flytende tak (2) omfatter en flerhet hull for støtter (4) som er jevnt fordelt over dets overflate, hvilke hull (4) benyttes til å feste støttene til taket (2) for å understøtte taket (2), idet disse støttene overfører vekten av taket (2) til bunnen av tanken (lb) når dybden av råolje i tanken (1) er mindre enn støttenes lengde, hvor: råoljenivået i tanken (1) justeres inntil det befinner seg en avstand definert i forhold til det høyeste nivået av bunnfallet (3) på bunnen av tanken (lb), råoljen (1) suges ut av tanken ved hjelp av i det minste én pumpe (8) med en total timebasert strømning lik V/n, hvor V er det volum som forblir i tanken (1) under det flytende taket (2), den pumpede råoljen reinjiseres i tanken (1) ved bruk av lanser (5) som festes til det flytende taket (2) og plasseres vertikalt i tanken (1) over bunnfallet (3), hvor lengden av hver av nevnte lanser (5) under det flytende taket (2) er mindre enn den definerte avstanden, idet hver lanse drives i rotasjon om sin senterlinje, er lukket ved sin nedre ende og forsynt med en flerhet dyser anordnet i forskjellig nivå med hensyn på bunnen til tanken (lb), hvor strålene (8a) fra de nedre dysene rettes mot bunnen av tanken (la), idet utløpstverrsnittet av dysene på en hvilken som helst av lansene (5) er lite nok til at utløpstrykket av råoljestrålen, ved utløpsstrømningen fra pumpen(e) er høyt nok til at det virvlende volum som dannes av en lanse (5) krysser de virvlende volumer dannet av de nærbeliggende lanser (S), prosessen fortsettes inntil densiteten av den pumpede råoljen er lik en forutbestemt verdi som tilsvarer at bunnfallet (3) er nesten fullstendig ført tilbake i suspensjon, karakterisert ved at den definerte avstanden velges til mellom 2 og 5 m, antallet n mellom 8 og 15, og at lansene (5) roteres med en hastighet på mellom 0,25 og 4 omdreininger/minutt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nivået av den eller de nedre dyser er mellom 20 og 50 cm over det midlere nivå av bunnfallsjiktet (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en flerhet dyser er fordelt langs lengden av hver lanse (5), slik at det virvlende volum som dannes av én lanse (5) påvirker hele dybden av sjiktet av flytende råolje som forblir i tanken (1).

4. Innretning for bruk i en tank (1) med et flytende tak (2) for å resuspendere et bunnfall ved fremgangsmåten ifølge krav 1, hvor bunnfallet, ved avleiring, har dannet et bunnsjikt på bunnen av tanken (1) inneholdende råolje, nevnte flytende tak (2) omfatter en flerhet støttehull (4) jevnt fordelt over overflaten, hvor nevnte støttehull benyttes til å feste støttene til taket (2) for å understøtte taket (2), idet disse støttene overfører vekten av taket (2) til bunnen av tanken (lb) når dybden av råolje i tanken (1) er mindre enn støttenes lengde, innretningen omfatter videre i det minste en pumpe (8) for å suge råolje ut av tanken, lanser (5) festet til det flytende taket (2) og vertikalt plassert i tanken (1) for å reinjisere den pumpede råoljen inn i tanken, hver av nevnte lanser (S) drives i rotasjon om sin senterlinje i en hastighet på mellom 0,25 og 4 omdreininger per minutt, er lukket ved sin nedre ende og forsynt med en flerhet dyser, hvor strålene (8a) fra de nedre dysene er rettet mot bunnen i tanken og hvor lansene (5) erstatter støtter i muffer i støttehullene (4) i tankens (1) flytende tak (2), og hvor strålene (8c) fra de øverste dysene er rettet mot det flytende taket (2).

5. Innretning ifølge krav 4, karakterisert ved at hver lanse (5) omfatter tre nivåer av dyser, idet den midlere dysen danner en tilnærmet horisontal stråle (8b), mens dysene på de to andre nivåer danner stråler (8a,8c) med en senterlinje som skrår med 50 til 70° i forhold til senterlinjen av lansen (5) som bærer dysen.

6. mmetning ifølge krav 5, karakterisert ved at det foreligger to diametralt motstående dyser på hvert dysenivå.

7. Innretning ifølge et av kravene 4-6, karakterisert ved at pumpen(e) (8) som suger råolje fra tanken (1) er volumetrisk.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at den omfatter i det minste to pumper (8) som hver har foranstalt i det minste ett filter (9) og som hver følges av en fordeler (12), hvorfra hver utløpskanal fører til en beholder (13) som mater p lanser (5), hvor p er samme antall for alle beholderne (13) i innretningen.