RU219021U1 - Устройство для очистки резервуаров от нефтяных и нефтепродуктовых отложений - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для очистки поверхностей от твердых отложений и может быть использована в нефтяной промышленности для очистки внутренних поверхностей резервуаров от остатков нефти и нефтепродуктов при периодических чистках, а также при подготовке резервуаров к ремонту или к использованию под другие нефтепродукты. Полезная модель позволяет повысить технологичность изделия за счет конструктивного объединения отдельных узлов устройства, связанных между собой функционально. Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений, содержащем, как и прототип, эжекторное всасывающее устройство, одним входом подсоединенное к первому паровому трубопроводу, а вторым - к всасывающему узлу, и узел подачи водяного пара, подсоединенный ко второму паровому трубопроводу, отличающемся от прототипа тем, что названные устройства и узлы закреплены внутри одного корпуса, в нижней части которого выполнен проем, при этом всасывающий узел и узел подачи водяного пара выполнены в виде коленообразных труб, нижние части которых наклонены с возможностью пересечения их осей в плоскости очищаемой поверхности, в свою очередь над проемом расположен защитный купол, снабженный отверстиями для подачи водяного пара и отвода отложений. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к конструкциям для очистки поверхностей от твердых отложений и может быть использована в нефтяной промышленности для очистки внутренних поверхностей резервуаров от остатков нефти и нефтепродуктов при периодических чистках, а также при подготовке резервуаров к ремонту или к использованию под другие нефтепродукты.

Наиболее распространенным методом очистки резервуаров от нефтешламов является ручная очистка. Чаще всего, ручной способ используют при очистке резервуаров небольшой ёмкости, при котором резервуар сначала пропаривают, затем промывают водой температурой 30–50°С из пожарного ствола – брандспойта при давлении 0,2–0,3 МПа. Промывочную воду с отмытым нефтешламом откачивают насосом. Твердые остатки и песок убирают лопатами, совками, ведрами.

Данным методом можно удалить практически все виды сгустившихся и твердых отложений и получить достаточно высокое качество очистки. Негативным является то, что способ сопряжен со значительным риском для здоровья и безопасности людей и требует больших трудо- и временных затрат.

В отличие от ручного при механическом способе очистки резервуары промывают горячей водой при температуре 70–80°С и давлении 1-1,2 МПа через специальные моечные устройства – гидромониторы, механически разрушая отложения и равномерно отмывая струей воды всю поверхность. Промывочная вода с загрязнениями откачивается насосом на очистные сооружения (пат. РФ № 147191, 27.10.2014, пат. RU 49741 U1, 10.12.2005, пат. RU 2391152 C1, 10.06.2010, пат. EP 0589698 A1, 30.03.1994, пат. US 2003209257 A1, 13.11.2003, пат. CN 102225411 A, 26.10.2011 и др.).

К достоинствам механического способа относятся: значительное сокращение времени на производство работ, уменьшение объёма ручного труда, вредного для здоровья человека, и снижение стоимости работ. Недостатками являются: большой расход тепловой энергии на подогрев и перекачивание воды, необходимость проведения подготовительных работ, связанных с установкой оборудования и откачкой загрязнённой воды.

Устройства для химической очистки резервуаров имеют конструкцию, близкую к вышеуказанным аналогам, но использующих растворы моющих средств для отделения осадка от поверхностей резервуаров. Эти вещества вводятся в осадок и вследствие химических реакций разжижают его до текучего состояния. Полученная суспензия откачивается в отстойник для специальной переработки (пат. РФ № 156171, 10.11.2015, пат. РФ № 2150341, 10.06.2000, пат. РФ № 2109583, 27.04.1998, пат. DE 4040944 A1, 02.07.1992, пат. EP 0381488 A2, 08.08.1990, пат. EP 0314321 A1, 03.05.1989 и др.).

Применение химических растворов способствует повышению качества и интенсивности процесса очистки, снижению степени применения ручного труда, сокращению времени работ. Основными недостатками указанных устройств, которые ограничивают возможности их практического применения, являются дороговизна используемого специального реагента, необходимость дальнейшей очистки растворов моющих средств и утилизации реагента.

Известен мобильный технологический комплекс для химической зачистки резервуаров (патент на полезную модель RU № 86506 U1, МПК: В08В 9/08, В08В 9/093, опубл. 10.09.2009), содержащий систему подачи моющей жидкости, систему откачивания размытых отложений, установку гравитационного разделения загрязненной жидкости на нефтепродукт, воду и желеобразные отходы, установку доочистки воды с возможностью слива ее в промышленный водоем (канализацию) или повторное использование для мойки резервуара, установку доочистки нефтепродуктов с возможностью использования их по целевому назначению, установку утилизации твердых и желеобразных отходов путем их сжигания и установку вентиляции газового пространства резервуара. Системы и установки данного технологического комплекса связаны между собой по потоку загрязненной жидкости трубопроводами с запорными клапанами.

Кроме общих недостатков устройств химической очистки, связанных с дороговизной используемого реагента, дальнейшей очисткой растворов моющих средств и утилизацией реагента, недостатком данного мобильного комплекса является необходимость присутствия при проведении очистки как минимум двух операторов, что усложняет процесс и еще больше повышает его стоимость. Кроме того, устройство достаточно сложно и как следствие требует больших капиталовложений на эксплуатацию и ремонт.

Среди известных аналогов наиболее близким к заявляемой полезной модели (прототипом) является устройство, входящее в состав комплекса для очистки нефтяных резервуаров от придонных остатков по пат. РФ № 49741, МПК: В08В 9/093, опубл. 10.12.2005. Комплекс включает эжекторное отсасывающее устройство, расположенное на входном конце всасывающего шланга, устройство подачи водяного пара и трубопроводы. В эжекторном устройстве предусмотрена возможность подачи в него горячего водяного пара, газа, или жидкости. Разжижение основной массы нефтяных отложений осуществляется струей горячего пара или воды, направляемых через устройство подачи. Удаленные из очищаемого резервуара нефтяные отложения, поступают в отстойник, на утилизацию, или в технологический трубопровод с нефтью.

К недостаткам прототипа относятся: недостаточная технологичность устройства очистки, связанная с большими временными и материальными затратами, и невысокой эффективностью процесса очистки внутренних поверхностей резервуаров. Кроме того, устройство не позволяет автоматизировать процесс.

Предлагаемое устройство решает проблему повышения технологичности изделия за счет конструктивного объединения отдельных узлов устройства очистки, связанных между собой функционально. В результате обеспечивается быстрая, эффективная и экономичная очистка резервуаров от отложений, что в свою очередь, позволяет значительно сократить объём ручного труда, вредного для здоровья человека, и повысить качество очистки.

Для достижения указанного результата используется следующая совокупность существенных признаков: в устройстве для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений, содержащем также, как и прототип, эжекторное всасывающее устройство, одним входом подсоединенное к первому паровому трубопроводу, а вторым - к всасывающему узлу, и узел подачи водяного пара, подсоединенный ко второму паровому трубопроводу) в отличие от прототипа, все названные устройства и узлы закреплены внутри одного корпуса, в нижней части которого выполнен проем, при этом всасывающий узел и узел подачи водяного пара выполнены в виде коленообразных труб, нижние части которых наклонены с возможностью пересечения их осей в плоскости очищаемой поверхности, в свою очередь над проемом расположен защитный купол, снабженный отверстиями для подачи водяного пара и отвода отложений. Для обеспечения возможности подачи пара в эжекторное устройство и отвода отложений из него в противоположных боковых стенках корпуса устройства очистки выполнены окна, в которых закреплены с возможностью подсоединения к внешней гибкой трубе отвода отложений диффузор эжекторного устройства и с возможностью подсоединения входом к внешней гибкой паровой трубе первый паровой трубопровод, выходом соединенный с соплом эжекторного устройства. Для обеспечения возможности подачи пара в узел подачи водяного пара, в боковой стенке корпуса устройства очистки выполнено окно, в котором закреплен с возможностью подсоединения входом к внешней гибкой паровой трубе второй паровой трубопровод, выходом соединенный с узлом подачи. Для обеспечения возможности максимально сильного удара струи и максимально полного откачивания разжиженной фракции, угол между осями выбирают в пределах 45-600. Для обеспечения возможности удаления нерастворенных остатков отложений нижняя часть всасывающего узла снабжена скребком. Для обеспечения возможности регулирования потока водяного пара во втором паровом трубопроводе в нем установлена регулируемая дроссельная заслонка. Для обеспечения возможности автоматизации процесса очистки устройство снабжено держателем, закрепленном на корпусе, с возможностью трехосной стабилизации. Дополнительно устройство может быть снабжено колесами.

Сущность полезной модели заключается в обеспечении быстрой, эффективной и экономичной очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений за счет конструктивного объединения отдельных функциональных узлов устройства в одном корпусе. Это позволяет создать конструктивно простую и практически автономную установку. Предлагаемое устройство мобильно, удобно в эксплуатации и не требует больших затрат на изготовление и ремонт. При этом цикл фильтрации и очистки нефтяной эмульсии в данной установке не обязателен, так как в городах с развитой системой портов наиболее экономически целесообразно использовать отдельное предприятие по очистке нефтепродуктов. Технический результат достигается за счет того, что цикл очистки и откачки происходит одновременно в границах одного устройства, поэтому очистка происходит быстро и в один этап. Так как узел подачи водяного пара и узел откачивания размытых нефтяных отложений функционально и конструктивно связаны, выходная струя водяного пара сразу после соударения с очищаемой поверхностью всасывается эжекторным устройством, а остатки нефтепродуктов удаляются скребком, после чего также всасываются. При этом засор в предложенной установке сводится к минимуму, так как во всех ее магистралях циркулирует водяной пар, который на протяжении всего процесса транспортировки нефтяных отложений продолжает размывать их.

Сопоставление предлагаемого устройства и прототипа показало, что поставленная задача – повышение технологичности изделия – решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие полезной модели критерию патентоспособности «новизна». Возможность получения указанного технического результата осуществляется с помощью устройства, элементы которого находятся в конструктивном и технологическом единстве, а также в функциональной взаимосвязи.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение устройства очистки.

Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, внутри которого размещены: эжекторное всасывающее устройство 2 (струйный насос), узел подачи водяного пара 3 и всасывающий узел 4. В нижней части корпуса 1 выполнен проем 5, плоскость которого поднята над очищаемой поверхностью. Эжекторное устройство 2 состоит из сопла 6, камеры смешивания 7 и диффузора 8 и подключено первым входом к первому паровому трубопроводу 11, а вторым – к всасывающему узлу 4. Диффузор 8 устройства 2 установлен в боковом окне корпуса 1 и закреплен с помощью соединительной гайки 10 с возможностью подсоединения к внешней гибкой трубе отвода отложений (на рис. не показана). Трубопровод 11 закреплен в боковом окне корпуса 1 с помощью соединительной гайки 9 с возможностью подсоединения к внешней гибкой паровой трубе (на рисунке не показана). Узел подачи 3 выполнен в виде коленообразной трубы, верхней частью соединенной со вторым паровым трубопроводом 12, закрепленном в боковом окне корпуса 1 с помощью соединительной гайки 13 с возможностью подсоединения к внешней гибкой паровой трубе (на рис. не показана). В трубопроводе 12 установлена регулируемая дроссельная заслонка 14 для обеспечения возможности регулирования потока водяного пара. Всасывающий узел 4 выполнен в виде коленообразной трубы, верхняя часть 15 которой соединена с камерой смешивания 7 устройства 2. Нижние части труб 3 и 4 наклонены навстречу друг к другу под углом (45-600), при котором их оси пересекаются в плоскости очищаемой поверхности, расположенной на расстоянии 10-30мм от плоскости проема 5. Это обеспечивает откачивание разжиженных отложений в точке их образования, что максимально концентрирует процесс и положительно влияет на качество очистки. Над проемом 5 установлен купол 16, выполненный в форме полусферы, обеспечивающий локализацию процесса откачивания, что повышает эффективность очистки и, кроме того, предотвращает загрязнение внутренних поверхностей изделия. Также благодаря наличию купола можно повысить давление пара в несколько раз, что соответственно повышает эффективность предложенного устройства. Для обеспечения возможности подачи паровой струи в очищаемую зону и откачивания отложений из нее, в куполе 16 выполнены для этих целей боковые отверстия. На нижнем конце трубы 3 установлен насадок 17 для формирования струи водяного пара требуемой мощности и формы. На нижнем конце трубы 4 закреплен скребок 18 для удаления нерастворенных остатков отложений.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Водяной пар под давлением поступает в узлы 2 и 3 по двум трубопроводам 11 и 12. Поток пара в трубопроводе 12 регулирует дроссельная заслонка 14. Из трубы 3 пар поступает в насадок 19 и выходит из него в виде паровой струи необходимой формы (круглой или плоской) и силы. Далее паровая струя, направленная к отчищаемой поверхности попадает на нефтяные отложения, размывает и сбивает их в область отчистки. Очищаемые нефтяные отложения представляют собой разжиженную среду, которая всасывается эжекторным устройством 2. Через трубопровод 11 поток пара направляется к соплу 6, проходя через которое пар принимает форму струи и приобретает необходимую скорость. В камере смешивания 7 устройства 2 с поверхности образовавшейся струи вылетают частицы пара и, ударяясь о частицы откачиваемой среды, приводят их в движение. После чего частицы откачиваемой среды и пара входят в соприкосновение со струей и увлекаются вместе с ней в диффузор 8. Из диффузора 8 смесь откачиваемой среды и пара выходит в выходную магистраль.

Установка может быть спроектирована, как для человека, так и для робота, разница состоит лишь в размерах основных элементов и параметрах подаваемого водяного пара, при этом сама конструкция и принцип действия одинаковы. Если установка ручная, то размеры, масса, подаваемое давление в ней ограничены человеческими возможностями. К такой установке с помощью универсального крепления 19 крепится ручка с возможностью трехосной стабилизации положения. Если установка интегрируется с роботом, представляющим собой, например, самоходную платформу с роботоманипулятором, то в этом случае она должна быть снабжена органами дистанционного управления.

Для управления установкой в ручном режиме оператор должен находиться внутри очищаемого резервуара. Удерживая изделие так, чтобы оно своей нижней частью прилегало к очищаемой плоскости, оператор должен вести установку по очищаемой плоскости: сверху вниз, если осуществляется очистка стенок, и от края к центру при очистке дна и верхней поверхности резервуара. Для упрощения управления к установке может крепиться трёхосный стабилизатор типа: Zhiyun Weebill S; Moza AirCross 2; DJI RS 3; FeiyuTech Scorp C и др., который упрощает работу в нижних и верхних областях резервуара. Кроме того, стабилизатор нейтрализует отталкивающую силу пара на устройство, позволяя вести очистку труднодоступных мест с помощью встроенного в стабилизатор джойстика управления.

Заявляемое техническое решение обеспечивает быстрый и безопасный процесс очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений. За счет конструктивного объединения отдельных функциональных узлов в одном корпусе изделие мобильно и удобно в эксплуатации. С помощью устройства можно удалить практически все виды сгустившихся и твердых отложений и получить высокое качество очистки.

Заявляемая полезная модель была создана в ходе научно-исследовательской работы на кафедре гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова».

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость».

Claims (5)

1. Устройство для очистки нефтяных и нефтепродуктовых резервуаров от отложений, содержащее эжекторное всасывающее устройство, выполненное в виде струйного насоса, соплом подсоединенного к трубопроводу подачи водяного пара и диффузором - к трубопроводу вывода отложений, при этом устройство очистки выполнено с возможностью подачи водяного пара на очищаемую поверхность, отличающееся тем, что дополнительно оснащено коленообразной трубой с нижней частью, имеющей наклон в сторону очищаемой поверхности, и верхней частью, закрепленной на входе камеры смешивания эжекторного устройства, при этом устройство очистки закрыто кожухом с окнами для закрепления в них соответственно трубопровода подачи водяного пара в эжекторное устройство, трубопровода подачи водяного пара на очищаемую поверхность и трубопровода вывода отложений, при этом в нижней части кожуха выполнен проем для локализации очищаемой поверхности, в свою очередь в кожухе над проемом закреплен защитный купол, снабженный отверстиями для установки в них нижней части коленообразной трубы эжекторного устройства и нижней части трубопровода подачи водяного пара на очищаемую поверхность, при этом последний выполнен в виде коленообразной трубы с нижней частью, имеющей наклон в сторону очищаемой поверхности с возможностью пересечения ее оси с осью коленообразной трубы эжекторного устройства в плоскости очищаемой поверхности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем угол между осями нижних частей коленообразных труб находится в пределах 45-60°.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем нижняя часть коленообразной трубы эжекторного устройства снабжена скребком.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем нижняя часть коленообразной трубы трубопровода подачи водяного пара заканчивается насадком.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем в верхней части коленообразной трубы трубопровода подачи водяного пара установлена регулируемая дроссельная заслонка.

Images