RU2122564C1

RU2122564C1 - Apparatus for dehydrating mazut sludge

Info

Publication number: RU2122564C1
Application number: RU97114996A
Authority: RU
Inventors: В.М. Кузьминов; В.Г. Колодяжный; О.Г. Низьев; В.И. Юдин; А.И. Руденко; И.Я. Вишнивецкий
Original assignee: Московская нефтебаза - филиал АООТ "Моснефтепродукт"
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: apparatus contains tank with heaters built-in into its lower part and hatchway in its top part. Tank is connected with cooler over pipeline through hatchway. Heaters are disposed in a plain parallel to surface of fluid (mazut sludge) contained in tank and are distant from tank bottom by 0.05-0.25 its height. EFFECT: simplified structure and enhanced process efficiency. 1 dwg

Description

Устройство относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для переработки мазутных шламов, образующихся на дне резервуаров при хранении мазута, для обезвоживания обводненного мазута, образующегося в процессе эксплуатации теплоэлектростанции, флота, котельных установок. The device relates to the oil refining industry and can be used for the processing of fuel oil sludge formed at the bottom of the tanks during storage of fuel oil, for dehydration of waterlogged fuel oil generated during operation of a thermal power plant, fleet, boiler plants.

Известно использование остатков обводненного мазута в качестве котельного топлива для главных судовых котлов после их смещения с товарным мазутом. Превращение обводненных мазутов в однородные стойкие обратные эмульсии путем применения механических диспергаторов, барботирования топлива сжатым воздухом или паром дает возможность сжигать их в качестве котельного топлива при повышенном содержании воды в нефтеостатках вплоть до 30% [1]. Недостаток данного способа заключается в том, что мазут необходимо сразу использовать по назначению, т.е. сжечь до того времени, пока эмульсия устойчива и не произошли обратные процессы. It is known to use the remains of waterlogged fuel oil as boiler fuel for the main ship's boilers after their displacement with commercial fuel oil. The conversion of flooded fuel oil into homogeneous stable inverse emulsions by using mechanical dispersants, sparging fuel with compressed air or steam makes it possible to burn them as boiler fuel with an increased water content in oil residues up to 30% [1]. The disadvantage of this method is that fuel oil must be used immediately for its intended purpose, i.e. burn until the emulsion is stable and reverse processes have occurred.

Мазутный шлам, образующийся на дне резервуара в процессе длительного хранения характеризуется повышенным содержанием воды. Известно обезвоживание мазута путем отстаивания воды в резервуарах при нагреве мазута до 70-90^oС [2] . Недостатки обезвоживания мазута путем отстаивания в резервуаре заключаются в том, что при плотности мазута, равной 0,99 - 1,01 г/см³, что близко к плотности воды (1,0 г/см ), скорость седиментации чрезвычайно мала, и на дне резервуара вода практически не накапливается.Fuel oil sludge formed at the bottom of the tank during long-term storage is characterized by high water content. Known dehydration of fuel oil by settling water in tanks when heating fuel oil to 70-90 ^o C [2]. The disadvantages of dehydration of fuel oil by settling in the tank are that when the density of fuel oil is 0.99 - 1.01 g / cm ³ , which is close to the density of water (1.0 g / cm), the sedimentation rate is extremely low, and water does not accumulate at the bottom of the tank.

Известен улучшенный процесс очистки нефтепродуктов, заключающийся в том, что исходный материал с помощью газового компрессора подают в камеру, где в результате насыщения нагретым воздухом или инертным газом от источника происходит перенос масс и переход загрязнений из масляной фазы в газовую. После этого смесь в барабане разделяют на газовую и жидкую фазы с переходом в газовую фазу 95-100% загрязнений. Газовую фазу дросселируют с отделением конденсата и неконденсируемых газов [3]. Недостаток данного способа заключается в сложности оборудования: для этого необходим компрессор, необходимо подогревать воду или инертный газ, необходимы разделительный барабан и газгольдеры. An improved process for refining petroleum products is known, which consists in the fact that the source material is fed into the chamber with the help of a gas compressor, where, as a result of saturation with heated air or inert gas, the mass is transferred from the source and the pollution is transferred from the oil phase to the gas one. After that, the mixture in the drum is divided into gas and liquid phases with the transition to the gas phase of 95-100% pollution. The gas phase is throttled to separate condensate and non-condensable gases [3]. The disadvantage of this method is the complexity of the equipment: this requires a compressor, it is necessary to heat water or inert gas, a separation drum and gas holders are needed.

Известно устройство для автоматического дренирования подтоварной воды из резервуара [4] , устройство для автоматического дренирования воды из резервуара системы подготовки нефти [5]. Указанные устройства для дренирования воды из обводненного мазута или мазутного шлама могут быть использованы только в том случае, когда вода отделяется от мазута или мазутного шлама. Недостатком данных устройств является то, что при плотности мазута, равной 0,99-1,01 г/см³, что близко к плотности воды, скорость седиментации воды чрезвычайно мала, и устройство не позволяет решать поставленную задачу. Аналогичный недостаток характерен и для устройства удаления подтоварной воды из нефти или нефтепродуктов [8].A device for automatically draining produced water from a reservoir [4], a device for automatically draining water from a reservoir of an oil preparation system [5]. These devices for draining water from flooded fuel oil or fuel oil sludge can only be used when the water is separated from fuel oil or fuel oil sludge. The disadvantage of these devices is that when the density of fuel oil is 0.99-1.01 g / cm ³ , which is close to the density of water, the sedimentation rate of water is extremely low, and the device does not allow to solve the problem. A similar disadvantage is also characteristic of a device for removing produced water from oil or oil products [8].

Способ обработки водно-грязевого отстоя, образующегося на дне резервуара [6] , заключается в том, что его помещают в условия мгновенного испарения, куда они поступают под давлением 0,14-3,5 МПа с температурой 121-232^oС и где происходит образование дистиллята, который при конденсации дает легкие нефтепродукты и воду, остаточный газообразный продукт и тяжелые фракции с температурой кипения 93-219^oС. Для отделения воды по предложенному способу приведена схема работы сложного в технологическом исполнении устройства, состоящего из 90 ед.оборудования.The method of processing water-mud sludge formed at the bottom of the tank [6], is that it is placed in conditions of instant evaporation, where they come under pressure of 0.14-3.5 MPa with a temperature of 121-232 ^o C and where it happens the formation of a distillate, which upon condensation gives light petroleum products and water, a residual gaseous product and heavy fractions with a boiling point of 93-219 ^o C. To separate the water according to the proposed method, the operation scheme of a device with a technological design consisting of 90 units of equipment is shown.

Известен способ ликвидации жидкого отстоя, образующегося при очистке нефти, содержащего углеводороды и представляющего собой эмульсию типа "масло в воде" [7]. По этому способу отстой ликвидируют смешиванием с минеральным маслом для инвертирования и образования эмульсии типа "вода в масле". Последнюю смешивают с сырьем для жидкофазного каталитического крекинга и подают в реактор для проведения такого крекинга. Для ликвидации жидкого отстоя по указанному способу приведена схема сложной установки, требующей проведения крекинга. A known method of eliminating liquid sludge formed during the purification of oil containing hydrocarbons and representing an emulsion of the type "oil in water" [7]. According to this method, sludge is eliminated by mixing with mineral oil to invert and form a water-in-oil emulsion. The latter is mixed with raw materials for liquid-phase catalytic cracking and fed to the reactor for such cracking. To eliminate liquid sludge according to the specified method, a diagram of a complex installation requiring cracking is given.

Известна корабельная установка для обезвоживания осадков, удаляемых из очистителей тяжелого дизельного топлива, принятая за прототип [9]. Установка содержит отстойник, связанный через систему задвижек и приемной воронки с баком для хранения материалов осадков. Отстойник, снабженный устройством для дренажа, соединен также системой трубопровода, в который входит топливный насос, с испарителем. Испаритель соединен с холодильником, ниже которого расположен конденсатный бак, связанный с холодильником переливной трубой. Нижняя зона конденсатного бака связана с балластным резервуаром, а верхняя - через вакуумный насос с холодильником. Указанная корабельная установка является сложной по конструктивному исполнению, включает в себя отстойник, испаритель, холодильник, три насоса, вакуум-насос и требует для работы пар для нагрева до 80^oС топлива в отстойнике; горячую воду для обогрева змеевика в испарителе; холодную проточную воду для работы холодильника. Конструкция установки обеспечивает обезвоживание тяжелого дизельного топлива. Согласно данным [1] тяжелое дизельное топливо для судовых дизелей, например топливо УФС ТУ 38.001162-85, имеет плотность при 20^oС 0,860 г/см³, а температуру вспышки в закрытом тигле 61^oС. В испаритель корабельной установки нагретая до 80^oС водотопливная эмульсия поступает через торроидальную перфорированную в верхней части трубку, и дизельное топливо испаряется на змеевике, обогреваемом горячей водой. Температура горячей воды не превышает 100^oС. Вода из нижней части испарителя отводится в бак для воды. Пары дизельного топлива конденсируются в холодильнике и поступают в балластный резервуар для очищенного от воды топлива.Known ship installation for dehydration of sediments removed from the cleaners of heavy diesel fuel, adopted as a prototype [9]. The installation contains a sump connected through a system of valves and a receiving funnel with a tank for storing sediment materials. A sump equipped with a drainage device is also connected by a piping system, which includes a fuel pump, to an evaporator. The evaporator is connected to the refrigerator, below which there is a condensate tank connected to the refrigerator by an overflow pipe. The lower zone of the condensate tank is connected to the ballast tank, and the upper - through a vacuum pump with a refrigerator. The specified ship installation is complex in design, includes a sump, evaporator, refrigerator, three pumps, a vacuum pump and requires steam to work to heat up to 80 ^o C fuel in the sump; hot water to heat the coil in the evaporator; cold running water to operate the refrigerator. The design of the installation provides dehydration of heavy diesel fuel. According to the data of [1], heavy diesel fuel for marine diesel engines, for example, UFS fuel TU 38.001162-85, has a density at 20 ^o С of 0.860 g / cm ³ and a flash point in a closed crucible of 61 ^o С. The vessel’s evaporator is heated to 80 ^o Water-fuel emulsion enters through a torroidal tube perforated in the upper part, and diesel fuel evaporates on a coil heated by hot water. The temperature of hot water does not exceed 100 ^o C. Water from the bottom of the evaporator is discharged into the water tank. Diesel fuel vapors condense in the refrigerator and enter the ballast tank for fuel free of water.

Использование корабельной установки для обезвоживания мазута не представляется возможным по следующим причинам. Для обезвоживания мазутного шлама необходим нагрев мазутного шлама до температуры 160-180^oС, при которой мазутный шлам отдает воду. Следует отметить, что согласно [1], температура вспышки мазута М 100 составляет 110^oС, поэтому при температуре 150-190^oС будут испаряться одновременно и мазут и вода. В холодильнике будут одновременно конденсироваться и вода и мазут, которые снова при конденсации образуют эмульсию. Это касается случая, если в змеевик корабельной установки вместо горячей воды для обогрева использовать пар.The use of a shipboard installation for dehydration of fuel oil is not possible for the following reasons. For dehydration of fuel oil sludge, heating of fuel oil sludge to a temperature of 160-180 ^o With, at which fuel oil sludge gives water. It should be noted that according to [1], the flash point of fuel oil M 100 is 110 ^o C, therefore, at a temperature of 150-190 ^o C, both fuel oil and water will evaporate simultaneously. In the refrigerator, both water and fuel oil will condense simultaneously, which again form an emulsion during condensation. This applies to the case if steam is used for heating instead of hot water in the coil of a ship's installation.

Предлагаемая конструкция устройства для обезвоживания мазутного шлама состоит из резервуара 1 с вмонтированным в нижней части его обогревателем 2, люка 3, находящегося на верхней части резервуара, отводной трубы 4, отходящей от люка и соединяющей резервуар с холодильником 5 через боковой патрубок 6, расположенный в нижней части кожухотрубного холодильника. Холодильник имеет два патрубка 7 и 8 для входа и выхода холодной воды соответственно. В донной части холодильника имеется патрубок 9 для вывода через трубу 10 с краном 11 выделенной из мазута воды. На крышке холодильника имеется выводная труба 10. Воронка 12 и труба 13 обеспечивают отвод воды на очистные сооружения. The proposed design of a device for dehydration of fuel oil sludge consists of a tank 1 with a heater 2 mounted in the lower part, a hatch 3 located on the upper part of the tank, an outlet pipe 4 extending from the hatch and connecting the tank to the refrigerator 5 through a side pipe 6 located in the lower parts of the shell and tube refrigerator. The refrigerator has two pipes 7 and 8 for the inlet and outlet of cold water, respectively. In the bottom of the refrigerator there is a pipe 9 for output through the pipe 10 with a tap 11 of the water extracted from the fuel oil. On the lid of the refrigerator there is an outlet pipe 10. A funnel 12 and a pipe 13 provide water drainage to treatment facilities.

Резервуар заполняют мазутным шламом на 70-80% его объема. Шлам нагревают с помощью нагревателей, температура поверхности которых должна быть 150-190^oС. Нагреватели располагают в придонной части резервуара параллельно поверхности жидкости (мазутного шлама) в объеме, ограниченном двумя плоскостями, параллельными поверхности жидкости, которые отстоят от дна на высоте 0,05-0,25 от высоты резервуара.The tank is filled with fuel oil sludge for 70-80% of its volume. The sludge is heated using heaters, the surface temperature of which should be 150-190 ^o C. The heaters are placed in the bottom of the tank parallel to the surface of the liquid (fuel oil sludge) in a volume limited to two planes parallel to the surface of the liquid, which are separated from the bottom at a height of 0.05 -0.25 from the height of the tank.

При локальном нагреве температура мазутного шлама поднимается до 150-190^oС, в результате чего происходит гарантированное отделение воды от мазута и образование паров воды. Пары воды удаляются из мазута в результате испарения. Важно отметить, что в целом по объему мазутный шлам нагревается до температуры от 100-120^oС в результате интенсивного конвективного перемешивания и испарения воды. Для испарения 1 кг воды затрачивается 55О ккл/кг. Этим достигаются две цели - идет испарение преимущественно паров воды, и температура паров не превышает 120^oС, что например, при использовании мазута М 100 незначительно (на 10^oС) превышает температуру его вспышки. При наличии кислорода в парах они при температуре больше температуры вспышки являются взрывоопасными. В результате охлаждения паров в холодильнике 5 температура паров в трубе 10 значительно ниже температуры вспышки, по этой причине процесс из опасного становится безопасным.With local heating, the temperature of fuel oil sludge rises to 150-190 ^o C, resulting in a guaranteed separation of water from fuel oil and the formation of water vapor. Water vapor is removed from fuel oil by evaporation. It is important to note that, in terms of volume, fuel oil sludge is heated to a temperature of 100-120 ^o C as a result of intense convective mixing and evaporation of water. For the evaporation of 1 kg of water, 55 ° C / kg is consumed. This achieves two goals - mainly water vapor is evaporated, and the vapor temperature does not exceed 120 ^o C, which, for example, when using fuel oil M 100 slightly (by 10 ^o C) exceeds its flash point. If there is oxygen in the vapor, they are explosive at temperatures higher than the flash point. As a result of cooling the vapors in the refrigerator 5, the temperature of the vapors in the pipe 10 is significantly lower than the flash point, for this reason the dangerous process becomes safe.

Предлагаемое устройство для переработки мазутного шлама, образующегося на дне резервуара, реализовано на Московской нефтебазе. Использовался теплоизолированный горизонтальный резервуар объемом 60 м³, оборудованный трубчатыми нагревателями, которые обогревали "глухим" паром с температурой насыщения водяного пара 170-180^oС. На верхнем люке диаметром 0,5 м была закреплена труба диаметром 100 мм, соединенная с кожухотрубчатым холодильником, который охлаждался водой.The proposed device for the processing of fuel oil sludge formed at the bottom of the tank, was implemented at the Moscow oil depot. A heat-insulated horizontal tank with a volume of 60 m ^{3 was used} , equipped with tubular heaters that were heated with “deaf” steam with a temperature of saturation of water vapor of 170-180 ^o C. A pipe with a diameter of 100 mm was fixed to the top hatch with a diameter of 0.5 m, connected to a shell-and-tube refrigerator, which was cooled by water.

Claims

A device for dehydration of fuel oil sludge, consisting of a tank and a refrigerator, interconnected by a pipeline, characterized in that heaters are installed in the bottom of the tank in a plane parallel to the surface of the liquid filled in it - fuel oil sludge and spaced 0.05 from the bottom thereof 0.25 of the height of the tank, and the pipeline connecting the tank to the refrigerator is installed on the hatch made in the upper part of the tank.