WO2021255304A1 - Sistema y procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tanques y otros recipientes - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a system and a process for the selective extraction of viscous hydrocarbons from storage tanks and other vessels, which must be emptied and cleaned regularly to carry out periodic inspections, repairs, load changes, demolitions, etc.
- the system and the method object of the invention are applicable to storage tanks and other containers containing viscous hydrocarbons existing in oil refineries, petrochemical plants, thermal power plants, port terminals, etc.
- Representative examples of applications of the invention are floating roof oil tanks and hydrocarbon process units, including distillation towers, reactors, air coolers, gaseous hydrocarbon "dimisteis" vessels, interconnecting pipes, and the like.
- US3874399A discloses a process for evacuating high viscosity hydrocarbons from a tank by recirculation to the tank of previously heated evacuated hydrocarbons, in order to reduce the viscosity of the tank contents and facilitate their evacuation.
- ES417373A1 describes a process for purging flammable residues from a container that comprises passing a gaseous stream containing water vapor and an inert gas such as nitrogen through the container, wherein the gaseous stream introduced into the container has a content of water vapor in the range between 4 and 50% by volume and transmits enough heat to the container to reach a temperature of at least 50 ° C.
- US5085242A discloses a method and apparatus for the elimination of waste from storage tanks by localized heating of the tank with either steam, water or electrical energy, causing a flow of the hydrocarbons towards the heating zone.
- GB2101475A describes a method for cleaning storage tanks by heating the sludge by putting it in contact with hot water (injection and recirculation of hot water), thus achieving a temperature of 70 ° C that allows the extraction of the residue thanks to the decrease in viscosity.
- ES2391183B1 discloses a procedure for the selective extraction of high-viscosity hydrocarbons using the following steps: application of risk preventive measures (for oil tanks with floating roof, a measure of the explosiveness inside the tank), heating of the tank contents by means of flexible coils slightly immersed in the hydrocarbons, and heating of the hydrocarbon surface layer by injecting hot air into the tank.
- risk preventive measures for oil tanks with floating roof, a measure of the explosiveness inside the tank
- heating of the tank contents by means of flexible coils slightly immersed in the hydrocarbons heating of the hydrocarbon surface layer by injecting hot air into the tank.
- ES2544575B1 discloses a procedure for the selective extraction of viscous hydrocarbons remaining in storage tanks.
- the operations it comprises are the following: measurement of the explosiveness inside the tank, heating of the hydrocarbons by means of devices located inside the tank and heating of the surface layer of hydrocarbons by injecting hot air.
- hot air is injected over the remaining hydrocarbons to facilitate their subsequent extraction.
- the utility model RU 25176U discloses a device for cleaning viscous oil tanks and sediments or deposits of petroleum products that It contains means for heating, liquefying, moving and mixing said tanks, including ejection means that comprise a hollow bar through which water vapor, gas or liquid circulates, located above the bottom of the tank and ejector heads to transport said water vapor, gas or liquid towards the surface of the tank.
- the process of the present invention differs from the aforementioned previous procedures by using in combination a steam ejector and a perimeter heating duct attached to the outer wall of the tank, which allow the hydrocarbons of the surface layer to be heated in a localized manner.
- the hydrocarbons adjacent to the entire length of the perimeter conduit in order to cause, with the double heating, the non-emulsified water to precipitate for its separate extraction from the hydrocarbons and to establish two selective hydrocarbon flows, one from the surface layer to the zone heated throughout the entire length of the perimeter conduit and the second from said zone heated by the perimeter conduit towards a suction device of a pump that selectively extracts the hydrocarbons.
- the two components that characterize the process object of the present invention, the steam ejector and the perimeter heating duct, are not used in any of the previous procedures and provide results that are not obtained with either of them or with their combinations. , since it is not possible to generate two selective hydrocarbon fluxes from the surface layer nor the precipitation and separate extraction of the non-emulsified water.
- the extraction of hydrocarbons is called “selective” because it meets two conditions: that the hydrocarbons are extracted separately from the non-emulsified water and that during the extraction the mixing of the hydrocarbons from the surface layer with the hydrocarbons closest to the bottom of the tank or container, which are usually be emulsified with water or contaminated by sludge and sediment.
- the extraction is in no case selective, as it occurs an unwanted flow towards the extraction zone of the most contaminated hydrocarbons from the bottom of the tank and the hydrocarbons are contaminated with water by the injected steam condensates or by recirculating hot water.
- the equipment that characterizes the system of the present invention is very simple and only requires the supply of water vapor for its operation. This advantage becomes even more obvious if it is taken into account that there is usually free availability of water flow in viscous hydrocarbon storage facilities.
- the four antecedent procedures of the same inventor referred to above require the use of a good number of electrical equipment: ATEX electric heaters, centrifugal fans, blowers, high-power generators, frequency inverters, electrical panels, etc.
- the steam ejector and the perimeter duct are very low-cost equipment that does not require maintenance due to the lack of mechanical or electrical components; Furthermore, the steam ejector alone performs multiple functions: suck gases from a point in the tank or container by Venturi effect, submit the sucked gases to a diffusion process turbulent with its steam engine and inject the resulting homogeneous mixture of hot gases at another point in the same tank or container.
- the process of the present invention allows a more effective selective extraction to be carried out.
- the significant reduction in viscosity that hydrocarbons experience with double heating heatating of the surface layer with the steam engine from the ejector and localized heating of the hydrocarbons adjacent to the entire length of the perimeter conduit) prevents unwanted flow to the pump from occurring. of the most polluted hydrocarbons close to the bottom of the tank, which, as they are not subjected to heating, remain viscous and practically static.
- the hydrocarbons flow more viscous towards the suction device of the pump and the unwanted flow of hydrocarbons from the bottom of the tank towards the suction device of the pump occurs to some extent, especially as the level of hydrocarbons in the tank decreases and at times of the year (winter in the northern hemisphere) when the hydrocarbons closest to the bottom of the tank have a higher temperature than those at the surface.
- the procedures most used in refineries to extract viscous hydrocarbons from oil tanks are based on dilution with crude oil or low-viscosity hydrocarbons supplied by the refineries themselves.
- the process of the present invention has important advantages over said processes, by allowing the extraction of the hydrocarbons without mixing them with the contaminants at the bottom of the tanks, avoiding dangerous leaks inherent in said procedures in tanks with leaky bottoms and detaching the layer. of hydrocarbons that contaminates the walls and the internal face of the floating roof of the tank as an added cleaning effect.
- applying the procedure object of the invention requires the use of much simpler equipment that greatly reduces costs. investment in equipment and costs of implementation.
- the most widespread procedures are pressure water cleaning and chemical cleaning, compared to which the present procedure has the advantages of being more effective and generating less waste. Presentation of the invention
- the present invention relates to a system and a process for the selective extraction of viscous hydrocarbons from storage tanks and other vessels.
- the extraction of hydrocarbons is called “selective” because it meets two conditions: that the hydrocarbons are extracted separately from the non-emulsified water and that during the extraction the mixing of the hydrocarbons of the surface layer with the hydrocarbons closest to the bottom of the water is avoided.
- tank or container which are those that are usually emulsified with water or contaminated by sludge and sediment.
- the system for the selective extraction of viscous hydrocarbons from a storage tank or a container is characterized by comprising in combination, according to a first embodiment, the following components:
- control means configured to regulate the quantity and temperature of the water vapor it supplies, the temperature being between 120 and 200 ° C (approximately between 2 and 15 bars);
- At least one steam ejector designed to heat a surface layer of the hydrocarbons to be extracted, with its engine steam nozzle connected to said boiler, so that a turbulent diffusion of the engine steam occurs in the steam ejector diffuser supplied by the boiler with the gases that the ejector sucks through its intake venturi effect, gases that come from the tank or container itself, from the atmosphere, from the steam boiler (water vapor to increase the temperature of the gases discharged by the ejector) or a combination of said sources, resulting in the discharge mouth of the ejector a homogeneous mixture of hot gases that the steam ejector itself injects into the tank or container through a gas discharge line to heat the surface layer of hydrocarbons, and
- At least one pump designed to selectively extract the hydrocarbons from the surface layer that heats the homogeneous mixture of hot gases injected by said steam ejector, a suction line of said pump being connected to the tank or container in a peripheral zone towards which the hydrocarbons of the surface layer heated with the gases injected by the steam ejector flow.
- the boiler contributes water vapor to the ejector gas suction conduit to increase the temperature of the gases that are injected into the tank or container, said water vapor must be depressurized so as not to compromise the good operation of the ejector and not cause risks due to overpressures.
- the system further comprises:
- At least one perimeter conduit for localized heating of the hydrocarbons externally attached to a section of the metal wall of the tank or container located below the level determined by the hydrocarbons to be extracted, a part of the perimeter conduit being constituted by the section of the metal wall of the tank or container to which it is attached, so that the hot gases that have circulated through said perimeter conduit are in direct contact with said section of metal wall and heat located adjacent hydrocarbons in the tank or container, heat transmission that is a function of the area of the metal wall in contact with the hot gases, the temperature of the gases that circulate through the perimeter conduit and the thermal conductivity of the wall metallic tank or container;
- At least one second pump designed to extract the precipitated water from the tank or container, suction pipes of said first and second pumps being connected to the tank or container in a peripheral zone close to the zone heated by the perimeter conduit, Y
- the invention additionally comprises:
- a first suction device that is connected to one end of said hydrocarbon suction line and has its suction mouth facing upwards, and a second suction device that is connected to the precipitated water suction line. and has its suction mouth oriented towards the bottom of the tank or container;
- a perimeter heating duct made up of a synthetic fabric cover supported by semicircular arches that are distributed along the entire duct, so that the perimeter duct acquires a semi-cylindrical shape with its flat section coinciding with the section of the metal wall of the tank or container to which it is attached and sealed by means of two straps, said semicircular arches having support plates at their two ends that are welded with rings to guide and hold the two straps that run through them, so that when the two straps are tensioned at their ends to two anchor points, they press and seal against the cylindrical wall of the tank or container the aforementioned support plates of all the arches and the upper and lower edges of the synthetic fabric throughout the entire length of the perimeter duct (by way of example, as a synthetic fabric, a roll of silicone fabric can be used that supports temperatures above 200 ° C and with approximate dimensions of 50 meters in length and 1 meter in width);
- a steam ejector with its discharge mouth connected by means of a gas conduit to a hot gas inlet mouth of the aforementioned perimeter duct, with its motor steam nozzle connected to the referred boiler and with its gas suction mouth Venturi sucking air from the atmosphere, so that the sucked air is homogeneously mixed with the motor steam and injected by the ejector itself into the hot gas inlet mouth of the perimeter duct;
- At least one centrifugal fan or a blower installed in the gas suction conduit of the steam ejector and configured to increase the flow of gases that are injected into the tank or container;
- a nitrogen tank connected to the gas suction line of the steam ejector that injects the gases into the tank or container to avoid the risk of fire or explosion in the case of hydrocarbons with a flash point below 55 ° C ( class B), having control means configured to regulate the amount of nitrogen supplied to the tank or container.
- the invention is applicable to the selective extraction of viscous hydrocarbons and other substances, being able to cite as a non-limiting example, asphalt emulsions, oily emulsions, oily sludge and soot, where the mentioned hydrocarbons and substances, when subjected to some gas circulation and heating conditions are capable of flowing towards a peripheral zone of the tank or container in which the pipes of at least one extraction pump are connected.
- the extraction is considered complete and the interior of the tank or container is inspected. If significant amounts of hydrocarbons remain in any area of the tank or container, the extraction will continue, conveniently choosing the installation points of the aforementioned equipment that define the system of this invention.
- water, oily sediments or hydrocarbons with a high melting temperature remain at the bottom of the tank or container, which are removed by conventional methods.
- it is remarkable that when applying the procedure it is possible to eliminate the hydrocarbon layer initially adhered to the walls and the internal face of the roof of the tank, which is released by the circulation of hot gases inside the tank or container. and especially by the heating and entrainment of the water vapor as it condenses on the hydrocarbon layer.
- the hot gases that have circulated through the perimeter heating duct are supplied by a steam ejector with its gas discharge mouth connected to a hot gas inlet mouth of the perimeter duct, with its motor steam nozzle connected to the aforementioned boiler and with its gas intake mouth sucking air from the atmosphere by Venturi effect, so that the aspirated air is homogeneously mixed with the motor steam and injected by the ejector itself into said gas inlet mouth of the perimeter conduit.
- the system and the method object of the invention are applicable to storage tanks and other containers containing viscous hydrocarbons existing in oil refineries, petrochemical plants, thermal power plants, port terminals, etc.
- Regarding the way of applying the invention to other containers it is practically the same as in the storage tanks, with the exception of having to adapt the installation of the equipment to its multiple configurations and sizes in each case.
- Examples of these latter applications are the process units of refineries and petrochemical plants, which include distillation towers, reactors, air coolers, containers with gaseous hydrocarbon “desistes”, interconnection pipes, etc.
- Both the system and the procedure can be applied to complete process units or separately to their components, conveniently choosing in both cases the gas suction and discharge points of one or more steam ejectors and the heating zones. localization of hydrocarbons, and injecting nitrogen as a measure to prevent fire and explosion risks.
- Figure 1 shows a floating roof oil tank -1- in whose manholes are installed some covers -2a- and -2b- that have connection fittings necessary to install the system and apply the procedure .
- a steam ejector -3- sucks gases from a point of the tank by Venturi effect through a gas suction line -3a- connected to the cover -2a- and, through a gas discharge line -3b- connected to the lid -2b-, injects them hot and homogeneously mixed with the motor steam supplied by a steam boiler -4- at a temperature between 120 and 200 ° C, the boiler having a valve -4a- to regulate the quantity of water vapor that supplies the ejector.
- a perimeter conduit -5- is installed attached to the outer metal wall of the tank to heat the oil adjacent to the entire length of the perimeter conduit.
- the perimeter duct is connected to a second steam ejector -6-, which sucks air from the atmosphere -6a- by Venturi effect and discharges it into the perimeter duct, through the duct discharge gas -6b-, homogeneously mixed with the motor steam supplied by the steam boiler -4-, which has a regulation valve -4b-
- a pump -7- selectively extracts the oil that heats the perimeter pipe through a suction pipe -7a-, and a second pump -8- extracts the precipitated water through a suction pipe -8a-
- the oil and the extracted water is pumped separately, through oil and water impulse lines -7b- and -8b-, to certain storage, transport or treatment points to be determined.
- the aforementioned suction pipes of the pumps are connected at their respective ends to devices for suction of oil -7c- and for suction of precipitated water -8c-, devices that are positioned inside the tank next to the area heated by the pipe. perimeter and that they are designed so that the oil suction device has its suction mouth facing upwards and the water suction device has its suction mouth facing the bottom of the tank and slightly separated from it.
- a nitrogen tank -9- has been planned which, By means of a control valve -9a-, it supplies a regulated quantity of nitrogen to the gas suction line of the ejector -3a- In this way, the flow of hot and homogenized gases that are injected into the tank has a high concentration of Nitrogen that helps to keep an oxygen concentration below 8% inside the tank at all times. Likewise, the injection of motor steam from the ejector also helps to keep the concentration of oxidizing oxygen in the tank below the 8% (the constituent oxygen in water vapor is not oxidizing).
- An example of the preferred application of the procedure is represented by the extraction of viscous hydrocarbons that accumulate at the bottom of oil floating roof tanks (class B hydrocarbons, with a flash point ⁇ 55 ° C).
- a nitrogen tank -9- fitted with a control valve -9a-, supplies a regulated quantity of nitrogen, so that an oxygen concentration is kept inside the tank at all times. below 8%;
- a steam ejector -3- Heating of a superficial layer of oil by means of a steam ejector -3- that sucks gases from a point of the tank itself above the level of the oil to be extracted and returns them homogeneously mixed with its motor steam and the amount of nitrogen that required to keep oxygen concentration below 8%.
- the amount of motor steam that is supplied to the ejector is regulated so that an amount of oil from the surface layer that is sufficient not to slow down the selective extraction of oil flows selectively towards an area adjacent to a perimeter heating duct -5- ;
- the extraction is considered complete and the interior of the tank is inspected. If significant amounts of oil remain in any area of the tank, the extraction will continue, suitably choosing the positioning points of the equipment. In large tanks, several positioning of the equipment can be carried out or two or more steam ejectors can be used simultaneously with their corresponding perimeter heating ducts and extraction pumps. At the end of the oil extraction, water, oily sediments or hydrocarbons with a high melting temperature always remain at the bottom of the tank, which are removed by conventional methods.
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Abstract
Sistema y procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tanques y otros recipientes (1), que comprenden los siguientes componentes para calentar los hidrocarburos: un eyector de vapor (3), en donde se produce una difusión turbulenta de su vapor motor con los gases que aspira por efecto Venturi, y un conducto perimetral de calentamiento (5) adosado externamente al tanque o recipiente. El procedimiento comprende las operaciones siguientes: calentamiento de una capa superficial de los hidrocarburos mediante los gases que inyecta el eyector de vapor (3), que provoca un flujo selectivo de hidrocarburos calientes hacia el conducto perimetral (5); calentamiento localizado de los hidrocarburos con el conducto perimetral, que provoca la precipitación del agua y un flujo selectivo de los hidrocarburos más calientes hacia una bomba de extracción (7, 8); y extracción mediante dos bombas (7, 8) del agua precipitada y de los hidrocarburos que fluyen selectivamente desde el conducto perimetral.
Description
DESCRIPCIÓN
SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE EXTRACCIÓN SELECTIVA DE HIDRO CARBUROS VISCOSOS DE TANGUES Y OTROS RECIPIENTES Campo de la técnica
La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tanques de almacenamiento y otros re cipientes, que se deben vaciar y limpiar regularmente para realizar inspeccio nes periódicas, reparaciones, cambios de carga, demoliciones, etc. El sistema y el procedimiento objeto de la invención son aplicables a los tan ques de almacenamiento y otros recipientes que contienen hidrocarburos vis cosos existentes en refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, centrales térmicas, terminales portuarias, etc. Constituyen ejemplos representativos de aplicaciones de la invención los tanques de techo flotante de petróleo y las uni- dades de proceso de hidrocarburos, incluyendo torres de destilación, reactores, aerorrefrigerantes, recipientes con “dimisteis” de hidrocarburos gaseosos, tube rías de interconexión, etc.
Entre los hidrocarburos viscosos a los que resultan aplicables el sistema y el procedimiento de extracción selectiva, cabe destacar los hidrocarburos que se acumulan en el fondo de los tanques de petróleo (que son de clase B, punto de inflamación < 55 °C), el fueloil (que pertenece a la clase C, punto de inflama ción comprendido entre 55 °C y 100 °C) y los asfaltos (que son de clase D, pun to de inflamación > 100 °C).
Antecedentes de la invención US3874399A divulga un procedimiento para la evacuación de hidrocarburos de elevada viscosidad de un tanque mediante la recirculación al tanque de los hi drocarburos evacuados previamente calentados, con el fin de disminuir la vis cosidad del contenido del tanque y facilitar su evacuación.
La ES417373A1 describe un procedimiento para purgar residuos inflamables desde un recipiente que comprende hacer pasar una corriente gaseosa que contiene vapor de agua y un gas inerte tal como nitrógeno a través del recipien te, en donde la corriente gaseosa introducida en el recipiente tiene un conteni do de vapor de agua en el intervalo entre un 4 y un 50% en volumen y transmi te suficiente calor al recipiente como para alcanzar una temperatura de al me nos 50 °C.
US5085242A divulga un procedimiento y un aparato para la eliminación de re siduos de tanques de almacenamiento mediante calentamiento localizado del tanque bien con vapor, agua o energía eléctrica, ocasionando un flujo de los hidrocarburos hacia la zona de calentamiento.
GB2101475A describe un método para la limpieza de tanques de almacena miento mediante el calentamiento del lodo poniéndolo en contacto con agua caliente (inyección y recirculación de agua caliente), consiguiendo así una tem peratura de 70 °C que permite la extracción del residuo gracias a la disminu ción de su viscosidad.
La ES2391183B1 (P201100464), del mismo inventor que la presente solicitud, divulga un procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos de alta vis cosidad utilizando las siguientes etapas: aplicación de medidas preventivas de riesgos (para tanques de petróleo de techo flotante se realiza una medida de la explosividad en el interior del tanque), calentamiento del contenido del tanque mediante serpentines flexibles ligeramente sumergidos en los hidrocarburos, y calentamiento de la capa superficial de hidrocarburos mediante la inyección de aire caliente en el tanque.
La ES2544575B1 (P201400060), igualmente del mismo inventor que la presen te solicitud, divulga un procedimiento para la extracción selectiva de hidrocar buros viscosos remanentes en tanques de almacenamiento. Las operaciones que comprende son las siguientes: medición de la explosividad en el interior del tanque, calentamiento de los hidrocarburos mediante dispositivos situados en el interior del tanque y calentamiento de la capa superficial de hidrocarburos
mediante la inyección de aire caliente. Como etapa adicional, después de la extracción de hidrocarburos y manteniendo la inyección de aire caliente, se in yecta agua caliente sobre los hidrocarburos remanentes para facilitar su poste rior extracción.
El documento WO2017118766A1 (P201600007), también del mismo inventor que la presente solicitud, divulga un procedimiento de extracción de hidrocarbu ros viscosos en tanques mediante la inyección en el tanque de una corriente constituida por aire caliente y vapor de agua. Para la inyección se emplea un ventilador centrífugo o soplante que hace pasar la corriente por un calentador eléctrico con deflectores que provoca un régimen turbulento. Con ello se consi gue el calentamiento del aire, la absorción de humedad por el aire y el sobreca lentamiento del vapor de agua, teniendo lugar a continuación la extracción de los hidrocarburos. Además, mediante dispositivos de calentamiento situados en las inmediaciones de las líneas de succión, se pueden realizar calentamientos adicionales de los hidrocarburos.
En el documento WO2019197690 (P201800095), del mismo inventor que esta solicitud, se describe un procedimiento de extracción de hidrocarburos viscosos de tanques de almacenamiento y de equipos de proceso, que propone inyectar en el tanque o equipo un gas inerte hasta conseguir una concentración de oxí geno que asegure un rango de inflamabilidad nulo, e inyectar a continuación en el tanque o equipo una corriente de gases homogeneizada mediante un proce so irreversible de difusión turbulenta, estando la corriente constituida por gases en recirculación del propio tanque o equipo y por las cantidades de vapor de agua y de gas inerte que se precisen en cada momento para mantener la con centración de oxígeno en valores que aseguren un rango de inflamabilidad nulo y para hacer que fluyan los hidrocarburos en una cantidad equivalente a la de mandada por una bomba de extracción apta para uso en atmósferas poten cialmente explosivas.
El modelo de utilidad RU 25176U, divulga un dispositivo para limpiar tanques de petróleo viscoso y sedimentos o depósitos de productos petrolíferos que
contiene medios para calentar, licuar mover y mezclar dichos depósitos, inclu yendo unos medios de eyección que comprenden una barra hueca a cuyo tra vés circula vapor de agua, gas o líquido, situado por encima del fondo del de pósito y unos cabezales eyectores para vehicular dicho vapor de agua, gas o líquido hacia la superficie del tanque.
El procedimiento de la presente invención se diferencia de los referidos proce dimientos antecedentes por utilizar en combinación un eyector de vapor y un conducto perimetral de calentamiento adosado a la pared exterior del tanque, que permiten calentar los hidrocarburos de la capa superficial y de forma locali zada los hidrocarburos adyacentes a toda la extensión del conducto perimetral, con objeto de provocar con el doble calentamiento que precipite el agua no emulsionada para su extracción separada de los hidrocarburos y que se esta blezcan dos flujos selectivos de hidrocarburos, uno desde la capa superficial hacia la zona calentada por toda la extensión del conducto perimetral y el se gundo desde dicha zona calentada por el conducto perimetral hacia un disposi tivo de succión de una bomba que extrae selectivamente los hidrocarburos.
Los dos componentes que caracterizan el procedimiento objeto de la presente invención, el eyector de vapor y el conducto perimetral de calentamiento, no se utilizan en ninguno de los procedimientos antecedentes y proporcionan unos resultados que tampoco se obtienen con ninguno de ellos ni con sus combina ciones, ya que no se consigue generar dos flujos selectivos de hidrocarburos procedentes de la capa superficial ni la precipitación y extracción separada del agua no emulsionada.
Por tanto, con el procedimiento de la presente invención se consigue que la extracción sea más selectiva que con cualquiera de los procedimientos antece dentes o combinación de los mismos. La extracción de los hidrocarburos se denomina “selectiva” porque cumple dos condiciones: que los hidrocarburos se extraigan separadamente del agua no emulsionada y que durante la extracción se evite la mezcla de los hidrocarburos de la capa superficial con los hidrocar buros más próximos al fondo del tanque o recipiente, que son los que suelen
estar emulsionados con agua o contaminados por lodos y sedimentos.
En el caso de los procedimientos antecedentes que se basan en el calenta miento generalizado de los hidrocarburos del tanque, como el procedimiento US3874399A, la extracción que se realiza no es selectiva al producirse una reducción generalizada de la viscosidad de los hidrocarburos y por consiguien te un indeseado flujo de hidrocarburos contaminados del fondo del tanque ha cia la conducción de succión de la bomba.
En cuanto a los procedimientos antecedentes basados en el calentamiento lo calizado de los hidrocarburos del tanque, como el US5085242A, resultan mu- cho menos efectivos pues el flujo de hidrocarburos hacia la zona de calenta miento llega a ser muy lento o inexistente, además de producirse un indeseado flujo hacia la zona de calentamiento de los hidrocarburos más contaminados del fondo del tanque, por lo que la extracción deja de ser selectiva.
En el caso de los procedimientos antecedentes que establecen un calentamien- to mediante la inyección de vapor de agua, como el ES417373A1 , o que esta blecen la recirculación de agua caliente, como el GB2101475A, la extracción en ningún caso es selectiva, pues se produce un indeseado flujo hacia la zona de extracción de los hidrocarburos más contaminados del fondo del tanque y se contaminan de agua los hidrocarburos con los condensados del vapor de agua inyectado o con el agua caliente en recirculación.
Cuando el procedimiento se aplica a tanques de fueloil, evitar tanto la contami nación con agua como el indeseado flujo de hidrocarburos contaminados del fondo del tanque es fundamental para que el fueloil extraído se pueda comer cializar con cumplimiento de especificaciones legales de contenido en agua y sedimentos, pues un pequeño flujo de fueloil contaminado del fondo del tanque hacia la conducción de succión de la bomba suele ser suficiente para que no se cumplan dichas especificaciones legales y que la totalidad del fueloil extraído tenga que ser gestionado como residuo.
En cuanto a los otros cuatro procedimientos antecedentes anteriormente referi-
dos (ES2391183B1 , ES2544575B1 , WO2017118766A1 y WO2019197690), los cuatro corresponden al mismo inventor que la presente solicitud. En los dos últimos (WO2017118766A1 y WO2019197690) se realiza un calentamiento de la capa superficial de los hidrocarburos con vapor de agua, que es muy efectivo por la alta capacidad de transmisión de calor del vapor de agua, pero la extrac ción no es selectiva porque los hidrocarburos se contaminan con los conden- sados del vapor de agua inyectado en el tanque o recipiente. Por ese motivo, ni en el título ni en las memorias de los procedimientos WO2017118766A1 y WO2019197690 se menciona que la extracción de los hidrocarburos sea selec tiva. Por el contrario, el término “selectiva” sí aparece en el título y en la memo ria de la presente invención, al igual que sucede en el primer y segundo proce dimientos antecedentes (ES2391183B1 y ES2544575B1), procedimientos es tos últimos que establecen la inyección de aire caliente para calentar la capa superficial de los hidrocarburos, por lo que no se produce el efecto contaminan te del vapor de agua, pero tienen los inconvenientes de contar con mucha me nor capacidad de calentamiento de la capa superficial de hidrocarburos y de tener unos costes de inversión en equipos y de ejecución del procedimiento mucho mayores.
En relación con los mencionados costes, los equipos que caracterizan el siste ma de la presente invención son muy simples y tan solo precisan del suministro de vapor de agua para su funcionamiento. Esta ventaja se hace aún más os tensible si se tiene en cuenta que habitualmente existe libre disposición de va por de agua en las instalaciones de almacenamiento de hidrocarburos visco sos. En cambio, los cuatro procedimientos antecedentes del mismo inventor anteriormente referidos necesitan del empleo de un buen número de equipos eléctricos: calentadores eléctricos ATEX, ventiladores centrífugos, soplantes, grupos electrógenos de gran potencia, variadores de frecuencia, cuadros eléc tricos, etc. Por el contrario, el eyector de vapor y el conducto perimetral son equipos de muy bajo coste que no precisan de mantenimiento por no disponer de componentes mecánicos ni eléctricos; además, el eyector de vapor por sí solo realiza múltiples funciones: aspirar por efecto Venturi gases de un punto del tanque o recipiente, someter los gases aspirados a un proceso de difusión
turbulenta con su vapor motor e inyectar la mezcla homogénea de gases ca lientes resultante en otro punto del mismo tanque o recipiente.
Además de realizar la extracción selectiva con mucha mayor capacidad de ca lentamiento y con un coste mucho menor que los dos únicos procedimientos antecedentes que posibilitan realizarla (ES2391183B1 y ES2544575B1), el procedimiento de la presenta invención permite realizar una extracción selecti va más efectiva. La importante reducción de viscosidad que experimentan los hidrocarburos con el doble calentamiento (calentamiento de la capa superficial con el vapor motor del eyector y calentamiento localizado de los hidrocarburos adyacentes a toda la extensión del conducto perimetral) evita que se produzca el indeseado flujo hacia la bomba de los hidrocarburos más contaminados y próximos al fondo del tanque, que al no estar sometidos a calentamiento se mantienen en estado viscoso y prácticamente estáticos. En cambio, empleando cualquiera de los dos procedimientos antecedentes citados, los hidrocarburos fluyen más viscosos hacia el dispositivo de succión de la bomba y se produce en cierta medida el indeseado flujo de hidrocarburos del fondo del tanque hacia el dispositivo de succión de la bomba, especialmente a medida que desciende el nivel de hidrocarburos en el tanque y en épocas del año (invierno en el he misferio norte) en que los hidrocarburos más próximos al fondo del tanque tie nen mayor temperatura que los de la superficie.
Por otro lado, cabe citar que los procedimientos más utilizados en las refinerías para extraer los hidrocarburos viscosos de los tanques de petróleo están basa dos en la dilución con crudo o hidrocarburos de baja viscosidad suministrados por las propias refinerías. El procedimiento de la presente invención tiene im portantes ventajas respecto a dichos procedimientos, al permitir extraer los hi drocarburos sin mezclarlos con los contaminantes del fondo de los tanques, evitar peligrosas fugas inherentes a dichos procedimientos en tanques con fon dos no estancos y desprender la capa de hidrocarburos que contamina las pa redes y la cara interna del techo flotante del tanque como un efecto añadido de limpieza. Además, aplicar el procedimiento objeto de la invención precisa del uso de unos equipos mucho más simples que reducen en gran medida los eos-
tes de inversión en equipos y los costes de ejecución. Por lo que se refiere a otros recipientes, los procedimientos más extendidos son las limpiezas con agua a presión y las limpiezas químicas, frente a las que el presente procedi miento tiene las ventajas de ser más efectivo y de generar menos residuos. Exposición de la invención
La presente invención se refiere a un sistema y un procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tanques de almacenamiento y otros re cipientes. La extracción de los hidrocarburos se denomina “selectiva” porque cumple dos condiciones: que los hidrocarburos se extraigan separadamente del agua no emulsionada y que durante la extracción se evite la mezcla de los hi drocarburos de la capa superficial con los hidrocarburos más próximos al fondo del tanque o recipiente, que son los que suelen estar emulsionados con agua o contaminados por lodos y sedimentos.
El sistema de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de un tanque de almacenamiento o un recipiente se caracteriza por comprender en combina ción, según una primera realización, los siguientes componentes:
- una caldera de vapor que dispone de unos medios de control confi gurados para regular la cantidad y la temperatura del vapor de agua que suministra, estando la temperatura comprendida entre 120 y 200 °C (apro- ximadamente entre 2 y 15 bares);
- al menos un eyector de vapor destinado al calentamiento de una ca pa superficial de los hidrocarburos a extraer, con su tobera de vapor motor conectada a dicha caldera, de modo que en el difusor del eyector de vapor se produce una difusión turbulenta del vapor motor aportado por la caldera con los gases que el eyector aspira por efecto Venturi a través de su boca de aspiración, gases que proceden del propio tanque o recipiente, de la at mósfera, de la caldera de vapor (vapor de agua para aumentar la temperatu ra de los gases que descarga el eyector) o de una combinación de dichas procedencias, obteniéndose como resultado en la boca de descarga del
eyector una mezcla homogénea de gases calientes que el propio eyector de vapor inyecta en el tanque o recipiente a través de una conducción de des carga de gases para calentar la capa superficial de los hidrocarburos, y
- al menos una bomba destinada a extraer selectivamente los hidro- carburos de la capa superficial que calienta la mezcla homogénea de gases calientes inyectada por el citado eyector de vapor, estando una conducción de succión de dicha bomba conectada al tanque o recipiente en una zona periférica hacia la que fluyen los hidrocarburos de la capa superficial calen tados con los gases inyectados por el eyector de vapor. En el supuesto de que la caldera aporte vapor de agua a la conducción de aspi ración de gases del eyector para aumentar la temperatura de los gases que se inyectan en el tanque o recipiente, dicho vapor de agua ha de estar despresuri zado para no comprometer el buen funcionamiento del eyector y no provocar riesgos por sobrepresiones. Los riesgos por sobrepresiones se pueden eliminar utilizando una válvula reductora de presión a la salida de la caldera, una con ducción con diámetro suficiente para que tenga lugar la expansión del vapor de agua o mediante un segundo eyector de vapor con su boca de descarga de gases conectada a la boca de aspiración de gases del eyector que inyecta los gases en el tanque o recipiente. Cabe resaltar del sistema que la mezcla homogénea de gases resultante de la difusión turbulenta imposibilita el libre movimiento ascendente del vapor de agua inyectado en el tanque o recipiente, por lo que gran parte del vapor motor inyectado se condensa sobre la capa superficial de los hidrocarburos y le transmite grandes cantidades de calor latente (539,4 cal/g a 100 °C). Según otra realización de la invención, el sistema además comprende:
- al menos un conducto perimetral destinado al calentamiento locali zado de los hidrocarburos, adosado externamente a una sección de la pared metálica del tanque o recipiente situada por debajo del nivel determinado por los hidrocarburos a extraer, estando una parte del conducto perimetral
constituida por la propia sección de la pared metálica del tanque o recipiente a la que se encuentra adosado, de modo que los gases calientes que se ha cen circular por el citado conducto perimetral están en contacto directo con dicha sección de pared metálica y calientan de forma localizada los hidro- carburos adyacentes del tanque o recipiente, transmisión de calor que es función del área de la pared metálica en contacto con los gases calientes, de la temperatura de los gases que circulan por el conducto perimetral y de la conductividad térmica de la pared metálica del tanque o recipiente;
- al menos una segunda bomba destinada a extraer el agua precipíta da en el tanque o recipiente, estando unas conducciones de succión de di chas primera y segunda bombas conectadas al tanque o recipiente en una zona periférica próxima a la zona calentada por el conducto perimetral, y
- unas conducciones de gases conectadas a las bocas de aspiración y de descarga de gases del eyector y a dos puntos diferentes de la periferia del tanque o recipiente situados por encima del nivel determinado por los hi drocarburos a extraer, estando al menos uno de dichos puntos de conexión de las conducciones del eyector de vapor próximo a la zona periférica de conexión de las conducciones de succión de los hidrocarburos y del agua precipitada. En otro ejemplo de realización, la invención comprende adicionalmente:
- un primer dispositivo de succión que está conectado a un extremo de la citada conducción de succión de los hidrocarburos y tiene su boca de as piración orientada hacia arriba, y un segundo dispositivo de succión que es tá conectado a la conducción de succión del agua precipitada y tiene su bo- ca de aspiración orientada hacia el fondo del tanque o recipiente;
- un conducto perimetral de calentamiento constituido por una cubierta de tejido sintético soportada por unos arcos semicirculares que van distri buidos a lo largo de todo el conducto, de modo que el conducto perimetral adquiere una forma semicilíndrica con su sección plana coincidente con la
sección de pared metálica del tanque o recipiente a la que va adosado y se llado mediante dos cinchas, disponiendo dichos arcos semicirculares en sus dos extremos de unas pletinas de apoyo que llevan soldadas unas anillas para guía y sujeción de las dos cinchas que las atraviesan, de manera que al tensionar las dos cinchas en sus extremos a dos puntos de anclaje pre sionen y sellen contra la pared cilindrica del tanque o recipiente las citadas pletinas de apoyo de todos los arcos y los bordes superior e inferior del teji do sintético en toda la longitud del conducto perimetral (a modo de ejemplo, como tejido sintético puede utilizarse un rollo de tejido siliconado que sopor ta temperaturas superiores a 200 °C y con dimensiones orientativas de 50 metros de longitud y 1 metro de ancho);
- un eyector de vapor con su boca de descarga conectada mediante una conducción de gases a una boca de entrada de gases calientes del ci tado conducto perimetral, con su tobera de vapor motor conectada a la refe rida caldera y con su boca de aspiración de gases aspirando por efecto Ven- turi aire de la atmósfera, de modo que el aire aspirado es mezclado homo géneamente con el vapor motor e inyectado por el propio eyector en la boca de entrada de gases calientes del conducto perimetral;
- al menos un ventilador centrífugo o una soplante instalados en la conducción de aspiración de gases del eyector de vapor y configurados para aumentar el caudal de gases que se inyectan en el tanque o recipiente;
- al menos un eyector de vapor o un punto de conexión para la inyec ción de vapor de agua despresurizado instalados en la conducción de aspi ración de gases del eyector de vapor que inyecta los gases en el tanque o recipiente para aumentar la temperatura de los gases que se inyectan en el tanque o recipiente, y
- una cisterna de nitrógeno conectada a la conducción de aspiración de gases del eyector de vapor que inyecta los gases en el tanque o recipien te para evitar riesgos de incendio o explosión en el caso de hidrocarburos cuyo punto de inflamación sea inferior a 55 °C (clase B), disponiendo de
unos medios de control configurados para regular la cantidad de nitrógeno aportada al tanque o recipiente.
Asimismo, la invención es aplicable a la extracción selectiva de hidrocarburos viscosos y otras sustancias, pudiendo citar a título de ejemplo no limitativo, emulsiones asfálticas, emulsiones aceitosas, lodos aceitosos y hollín, en donde los citados hidrocarburos y sustancias, al ser sometidos a unas condiciones de circulación de gases y calentamiento, son susceptibles de fluir hacia una zona periférica del tanque o recipiente en la que se encuentran conectadas las con ducciones de al menos una bomba de extracción.
Por su parte, el procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos visco sos de tanques de almacenamiento y otros recipientes objeto de la presente invención está caracterizado por las siguientes operaciones:
- calentamiento de una capa superficial de los hidrocarburos a extraer mediante un eyector de vapor conectado a una caldera que suministra vapor de agua a una temperatura comprendida entre 120 y 200 °C, de manera que dicho eyector aspira por efecto Venturi gases de un punto del tanque o reci piente, somete los gases aspirados a una difusión turbulenta con su vapor motor e inyecta la mezcla homogénea de gases calientes resultante en otro punto del mismo tanque o recipiente, estando los puntos de aspiración y de descarga de gases del eyector por encima del nivel determinado por los hi drocarburos a extraer, y regulando la cantidad de vapor que se aporta al eyector de modo que durante la extracción se establezca un flujo selectivo de hidrocarburos calientes de la capa superficial hacia una zona de calen tamiento localizado de los hidrocarburos en una cantidad equivalente a la que aspira una bomba que extrae selectivamente los hidrocarburos;
- calentamiento localizado de los hidrocarburos que fluyen desde la capa superficial mediante un conducto perimetral adosado externamente al tanque o recipiente por el que se hacen circular gases calientes, de manera que durante la extracción se produzca una precipitación del agua no emul sionada y se establezca un flujo selectivo de los hidrocarburos calentados
por el conducto perimetral hacia un dispositivo de succión que está conec tado mediante una conducción a una bomba destinada a la extracción selec tiva de los hidrocarburos, y
- extracción selectiva de los hidrocarburos que calienta el conducto perimetral con una primera bomba y extracción periódica del agua precipita da con una segunda bomba, en donde la conducción para la extracción de los hidrocarburos lleva conectado en un extremo un dispositivo de succión con su boca de aspiración orientada hacia arriba y la conducción para la ex tracción del agua precipitada lleva conectado en un extremo un dispositivo de succión con su boca de aspiración orientada hacia el fondo del tanque o recipiente, estando el dispositivo de succión de los hidrocarburos inmerso en los hidrocarburos calentados por el citado conducto perimetral y el dispo sitivo de succión del agua posicionado en el fondo del tanque, con su boca de aspiración ligeramente separada del fondo.
Una vez que la aportación de calor deje de ser efectiva y finalice el flujo de hi drocarburos hacia el dispositivo de succión de la bomba, se da por finalizada la extracción y se inspecciona el interior del tanque o recipiente. Si quedasen can tidades significativas de hidrocarburos en alguna zona del tanque o recipiente, se continuaría con la extracción eligiendo convenientemente los puntos de ins talación de los equipos citados que definen el sistema de esta invención. Al finalizar la extracción de los hidrocarburos, quedan en el fondo del tanque o recipiente agua, sedimentos aceitosos o hidrocarburos con elevada temperatu ra de fusión, que se retiran por métodos convencionales. En cambio, es desta care que al aplicar el procedimiento se consigue eliminar la capa de hidrocar buros inicialmente adherida a las paredes y a la cara interna del techo del tan que, que se desprende por la circulación de gases calientes en el interior del tanque o recipiente y especialmente por el calentamiento y arrastre del vapor de agua al condensarse sobre la capa de hidrocarburos.
Cabe resaltar del procedimiento que la mezcla homogénea de los gases provo cada por la difusión turbulenta en el difusor del eyector de vapor imposibilita el
libre movimiento ascendente del vapor de agua inyectado en el tanque o reci piente, por lo que gran parte del vapor motor inyectado se condensa sobre la capa superficial de los hidrocarburos y le transmite grandes cantidades de calor latente (539,4 cal/g a 100 °C).
En otro ejemplo de realización de la invención, los gases calientes que se ha cen circular por el conducto perimetral de calentamiento son aportados por un eyector de vapor con su boca de descarga de gases conectada a una boca de entrada de gases calientes del conducto perimetral, con su tobera de vapor motor conectada a la citada caldera y con su boca de aspiración de gases aspi rando por efecto Venturi aire de la atmósfera, de modo que el aire aspirado es mezclado homogéneamente con el vapor motor e inyectado por el propio eyec tor en dicha boca de entrada de gases del conducto perimetral.
En el caso de que el tanque o recipiente contenga hidrocarburos viscosos cuyo punto de inflamación sea inferior a 55 °C (clase B), se incluyen además las operaciones siguientes:
- inyección inicial de nitrógeno en el tanque o recipiente hasta conse guir unas concentraciones de oxígeno por debajo del 8%, y
- aportación regulada de una cantidad de nitrógeno en la citada con ducción de aspiración del eyector de vapor para mantener en todo momento la concentración de oxígeno en el tanque o recipiente por debajo del 8%. La inyección de vapor de agua en el tanque o recipiente también contribuye a mantener la concentración de oxígeno comburente por debajo del 8% (el oxígeno constituyente del vapor de agua no es comburente).
Tal como se ha indicado anteriormente, cuando el sistema y el procedimiento se aplican a la extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de clase B (punto de inflamación < 55 °C), como los que se acumulan en el fondo de los tanques de petróleo, se debe inyectar nitrógeno en los tanques o recipientes para man tener en todo momento la concentración de oxígeno en su interior por debajo del 8%, mientras que en el caso de hidrocarburos viscosos de clases C y D
(punto de inflamación > 55 °C), como el fueloil y los asfaltos, no es necesaria la inyección de nitrógeno en el tanque o recipiente por no existir riesgos de incen dio y explosión aplicando el sistema y el procedimiento objeto de la invención.
El sistema y el procedimiento objeto de la invención son aplicables a los tan ques de almacenamiento y otros recipientes que contienen hidrocarburos vis cosos existentes en refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, centrales térmicas, terminales portuarias, etc. En cuanto a la forma de aplicar la inven ción a otros recipientes, es prácticamente igual que en los tanques de almace namiento, con la salvedad de tener que adaptar en cada caso la instalación de los equipos a sus múltiples configuraciones y tamaños. Sirvan como ejemplo de estas últimas aplicaciones las unidades de proceso de refinerías y plantas pe troquímicas, que incluyen torres de destilación, reactores, aerorrefrigerantes, recipientes con “desistes” de hidrocarburos gaseosos, tuberías de intercone xión, etc. Tanto el sistema como el procedimiento se pueden aplicar a unidades de proceso completas o separadamente a componentes de las mismas, eli giendo convenientemente en ambos casos los puntos de aspiración y de des carga de gases de uno o más eyectores de vapor y las zonas de calentamiento localizado de los hidrocarburos, e inyectando nitrógeno como medida de pre vención de riesgos de incendio y explosión.
Breve descripción de los dibujos
En la figura 1 se muestra un tanque de petróleo de techo flotante -1- en cuyas bocas de paso de hombre se instalan unas tapas -2a- y -2b- que tienen unos racores de conexión necesarios para instalar el sistema y aplicar el procedi miento. Un eyector de vapor -3- aspira por efecto Venturi gases de un punto del tanque a través de una conducción de aspiración de gases -3a- conectada a la tapa -2a- y, mediante una conducción de descarga de gases -3b- conectada a la tapa -2b-, los inyecta calientes y mezclados homogéneamente con el vapor motor suministrado por una caldera de vapor -4- a una temperatura comprendi da entre 120 y 200 °C, disponiendo la caldera de una válvula -4a- para regular la cantidad de vapor de agua que suministra al eyector.
Por otro lado, se instala adosado a la pared metálica exterior del tanque un conducto perimetral -5- para calentar el petróleo adyacente a toda la extensión del conducto perimetral. En un ejemplo de realización de la invención, el con ducto perimetral se conecta a un segundo eyector de vapor -6-, que aspira por efecto Venturi aire de la atmósfera -6a- y lo descarga en el conducto perimetral, a través de la conducción de descarga de gases -6b-, mezclado homogénea mente con el vapor motor suministrado por la caldera de vapor -4-, que dispone de una válvula de regulación -4b-
Una bomba -7- extrae selectivamente el petróleo que calienta el conducto pe rimetral a través de una conducción de succión -7a-, y una segunda bomba -8- extrae el agua precipitada a través de una conducción de succión -8a- El pe tróleo y el agua extraídos se bombean separadamente, a través de unas con ducciones de impulsión del petróleo y del agua -7b- y -8b-, a unos puntos de almacenamiento, transporte o tratamiento que se determinen. Las menciona das conducciones de succión de las bombas llevan conectados en sus respec tivos extremos unos dispositivos de succión del petróleo -7c- y de succión del agua precipitada -8c-, dispositivos que se posicionan dentro del tanque junto a la zona calentada por el conducto perimetral y que están diseñados de modo que el dispositivo de succión del petróleo tiene su boca de aspiración orientada hacia arriba y el dispositivo de succión del agua tiene su boca de aspiración orientada hacia el fondo del tanque y ligeramente separada del mismo.
Dado que los hidrocarburos que se acumulan en el fondo de los tanques de petróleo son de clase B (punto de inflamación < 55 °C), para eliminar los ries gos de incendio y explosión se ha previsto una cisterna de nitrógeno -9- que, mediante una válvula de control -9a-, aporta una cantidad regulada de nitró geno a la conducción de aspiración de gases del eyector -3a- De esta manera, el flujo de gases calientes y homogenizados que se inyectan en el tanque tiene una alta concentración de nitrógeno que contribuye a mantener en todo mo mento en el interior del tanque una concentración de oxígeno por debajo del 8%. Asimismo, la inyección de vapor motor del eyector también contribuye a mantener la concentración de oxígeno comburente en el tanque por debajo del
8% (el oxígeno constituyente del vapor de agua no es comburente).
Descripción detallada de un ejemplo de aplicación preferente de la invención
Un ejemplo de aplicación preferente del procedimiento lo representa la extrac ción de los hidrocarburos viscosos que se acumulan en el fondo de los tanques de techo flotante de petróleo (hidrocarburos de clase B, con punto de inflama ción < 55 °C).
La secuencia de operaciones del procedimiento es la siguiente:
- inyección inicial de nitrógeno en el tanque hasta conseguir una con centración de oxígeno inferior al 8%. Posteriormente, durante la extracción del petróleo, una cisterna de nitrógeno -9-, provista de una válvula de control -9a-, aporta una cantidad regulada de nitrógeno, de modo que se mantenga en todo momento en el interior del tanque una concentración de oxígeno por debajo del 8%;
- calentamiento de una capa superficial de petróleo mediante un eyec- tor de vapor -3- que aspira gases de un punto del propio tanque por encima del nivel del petróleo a extraer y los retorna mezclados homogéneamente con su vapor motor y la cantidad de nitrógeno que se precise para mantener la concentración de oxígeno por debajo del 8%. La cantidad de vapor motor que se aporta al eyector se regula de modo que fluya selectivamente hacia una zona adyacente a un conducto perimetral de calentamiento -5- una can tidad de petróleo de la capa superficial que sea suficiente para no ralentizar la extracción selectiva del petróleo;
- calentamiento localizado del petróleo con el citado conducto perime tral adosado externamente al tanque, de modo que al reducirse la viscosi- dad de los hidrocarburos adyacentes con el calentamiento se produce la precipitación del agua no emulsionada y se establece un flujo selectivo del petróleo calentado por el conducto perimetral hacia un dispositivo de suc ción -7c- conectado a una bomba de extracción del petróleo -7- La inyec ción de gases calientes en el conducto perimetral se realiza empleando un
segundo eyector de vapor -6- que aspira por efecto Venturi aire de la atmós fera y lo inyecta en el conducto perimetral mezclado homogéneamente con su vapor motor, vapor de agua que es suministrado por la citada caldera de vapor -4-, que regula dicho suministro mediante la válvula -4b-, y - extracción selectiva del petróleo que calienta el conducto perimetral y extracción separada del agua precipitada con dos bombas -7- y -8-, cuyos respectivos dispositivos de succión -7c- y -8c- se sitúan en el interior del tanque junto a la zona calentada por el conducto perimetral. De este modo, las bombas permiten trasvasar separadamente el petróleo y el agua a los puntos que se designen para su almacenamiento, transporte o tratamiento.
Una vez que la aportación de calor deje de ser efectiva y finalice el flujo de pe tróleo hacia el dispositivo de succión del petróleo -7c-, se da por finalizada la extracción y se inspecciona el interior del tanque. Si quedasen cantidades sig nificativas de petróleo en alguna zona del tanque, se continuaría con la extrac- ción eligiendo convenientemente los puntos de posicionamiento de los equipos. En tanques de gran tamaño, se pueden realizar varios posicionamientos de los equipos o emplear simultáneamente dos o más eyectores de vapor con sus correspondientes conductos perimetrales de calentamiento y bombas de ex tracción. Al finalizar la extracción del petróleo, siempre quedan en el fondo del tanque agua, sedimentos aceitosos o hidrocarburos con elevada temperatura de fusión, que se retiran por métodos convencionales. Por el contrario, es des tacare que al aplicar el procedimiento sí se consigue eliminar la capa de petró leo inicialmente adherida a las paredes y a la cara interna del techo del tanque, que se desprende por la circulación de gases calientes en el interior del tanque y especialmente por el calentamiento y arrastre del vapor de agua al conden sarse sobre la capa del petróleo.
Claims
1.- Sistema de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tanques de almacenamiento y otros recipientes, que comprende:
- una caldera de vapor (4) que dispone de unos medios de control configurados para regular la cantidad y la temperatura del vapor de agua que suministra, estando la temperatura comprendida entre 120 y 200 °C;
- un dispositivo destinado a inyectar en el tanque o recipiente una co rriente de gases homogeneizada que calienta una capa superficial de los hi drocarburos a extraer; y
- al menos una bomba (7) destinada a extraer selectivamente los hi drocarburos de la capa superficial que calienta la mezcla homogénea de ga ses inyectada, estando una conducción de succión (7a) de dicha bomba (7) conectada al tanque o recipiente (1) en una zona periférica para extracción en la misma de los hidrocarburos de la capa superficial calentados, caracterizado por que
- dicho dispositivo destinado a inyectar en el tanque o recipiente una corriente de gases homogeneizada comprende al menos un eyector de va por (3) con su tobera de vapor motor conectada a dicha caldera de vapor (4), de modo que en el difusor del eyector de vapor (3) se produce una difu sión turbulenta del vapor motor aportado por la caldera de vapor (4) con los gases que el eyector de vapor (3) aspira por efecto Venturi a través de su boca de aspiración (3a), gases que proceden del propio tanque o recipiente (1), de la atmósfera, de la caldera de vapor (4) o de una combinación de di chas procedencias, obteniéndose como resultado en la boca de descarga del eyector de vapor (3) una mezcla homogénea de gases calientes que el propio eyector de vapor (3) inyecta en el tanque o recipiente (1) a través de una conducción de descarga de gases para calentar la capa superficial de los hidrocarburos.
2.- El sistema de la reivindicación 1 , el cual comprende además:
- un conducto perimetral (5) destinado al calentamiento localizado de los hidrocarburos, adosado externamente a una sección de la pared metáli ca del tanque o recipiente (1) situada por debajo del nivel determinado por los hidrocarburos a extraer, estando una parte del conducto perimetral (5) constituida por la propia sección de la pared metálica del tanque o recipiente (1) a la que se encuentra adosado, de modo que los gases calientes que se hacen circular por el citado conducto perimetral (5) están en contacto directo con dicha sección de pared metálica y calientan de forma localizada los hi drocarburos adyacentes del tanque o recipiente (1);
- al menos una segunda bomba (8) destinada a extraer el agua preci pitada en el tanque o recipiente (1), estando unas conducciones de succión (7a) y (8a) de dichas primera y segunda bombas conectadas al tanque o re cipiente (1) en una zona periférica próxima a la zona calentada por el con ducto perimetral (5), y
- unas conducciones de gases conectadas a las bocas de aspiración y de descarga de gases del eyector de vapor (3) y a dos puntos diferentes de la periferia del tanque o recipiente situados por encima del nivel determina do por los hidrocarburos a extraer, estando al menos uno de dichos puntos de conexión de las conducciones del eyector próximo a la citada zona peri férica de conexión de las conducciones de succión de los hidrocarburos y del agua precipitada.
3.- El sistema según las reivindicaciones 1 o 2, en donde la citada conducción de succión (7a) de los hidrocarburos lleva conectado en un extremo un disposi tivo de succión (7c) con su boca de aspiración orientada hacia arriba y la con ducción de succión del agua precipitada (8a) lleva conectado en un extremo un dispositivo de succión (8c) con su boca de aspiración orientada hacia el fondo del tanque o recipiente.
4.- El sistema según la reivindicación 2, en donde el conducto perimetral (5) de
calentamiento está constituido por una cubierta de tejido sintético soportada por unos arcos semicirculares que van distribuidos a lo largo de todo el conducto, de modo que el conducto perimetral (5) adquiere una forma semicilíndrica con su sección plana coincidente con la sección de pared metálica del tanque o recipiente (1) a la que va adosado y sellado mediante dos cinchas, disponiendo los citados arcos semicirculares en sus dos extremos de unas pletinas de apo yo que llevan soldadas unas anillas para guía y sujeción de las dos cinchas que las atraviesan.
5.- El sistema según las reivindicaciones 2 o 4, en donde los gases calientes que se hacen circular por el citado conducto perimetral (5) son aportados por un segundo eyector de vapor (6) con su boca de descarga de gases conectada a una boca de entrada de gases calientes del conducto perimetral (5), con su tobera de vapor motor conectada a la citada caldera de vapor (4) y con su boca de aspiración de gases aspirando por efecto Venturi aire de la atmósfera, de manera que dicho aire aspirado es mezclado homogéneamente con el vapor motor e inyectado por el propio segundo eyector de vapor (6) en la boca de entrada de gases del conducto perimetral (5).
6.- El sistema según la reivindicación 1 , en donde la conducción de aspiración de gases del eyector de vapor (3) lleva instalado al menos un ventilador centrí- fugo o una soplante configurados para aumentar el caudal de gases que el eyector de vapor (3) inyecta en el tanque o recipiente (1).
7.- El sistema según la reivindicación 1 , en donde la conducción de aspiración de gases del eyector de vapor (3) lleva instalado al menos otro eyector de va por o una toma de conexión para inyectar vapor de agua despresurizado.
8.- El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, configurado para tratar hidrocarburos cuyo punto de inflamación es igual o superior a 55 °C, clases C y D.
9.- El sistema según las reivindicaciones 1 a 7, configurado para tratar hidro carburos cuyo punto de inflamación sea inferior a 55 °C, clase B, en donde la
conducción de aspiración de gases del eyector de vapor que inyecta los gases en el tanque o recipiente está conectada a una cisterna de nitrógeno que dis pone de unos medios de control configurados para regular la cantidad de nitró geno aportada.
10.- Procedimiento de extracción selectiva de hidrocarburos viscosos de tan ques de almacenamiento y otros recipientes, en particular de un tanque o reci piente (1) de techo flotante y pared metálica, que comprende realizar un calen tamiento de una capa superficial de los hidrocarburos a extraer mediante un eyector de vapor (3) conectado a una caldera de vapor (4) que suministra vapor de agua a una temperatura comprendida entre 120 y 200 °C, de manera que dicho eyector de vapor (3) aspira por efecto Venturi a través de su boca de as piración gases que proceden del propio tanque o recipiente (1), de la atmósfe ra, de la caldera de vapor (4) o de una combinación de dichas procedencias, somete los gases aspirados a una difusión turbulenta con su vapor motor e in- yecta la mezcla homogénea de gases calientes resultante en otro punto del mismo tanque o recipiente (1), regulando la cantidad de vapor que se aporta al eyector de vapor (3) de modo que se establezca un flujo selectivo de hidrocar buros calientes de la capa superficial hacia una conducción (7a) de una bomba (7) destinada a la extracción selectiva de los hidrocarburos.
11.- El procedimiento según la reivindicación 10, el cual comprende además las operaciones siguientes:
- calentamiento localizado de los hidrocarburos que fluyen selectiva mente desde la capa superficial mediante un conducto perimetral (5) adosa do externamente al tanque o recipiente por el que se hacen circular gases calientes, de manera que durante la extracción se produzca una precipita ción del agua no emulsionada y se establezca un flujo selectivo de los hi drocarburos calentados por el conducto perimetral hacia un dispositivo de succión (7c) que está conectado mediante una conducción (7a) a una bom ba (7) destinada a la extracción selectiva de los hidrocarburos, y
- extracción selectiva de los hidrocarburos que calienta el conducto
perimetral (5) con dicha bomba (7) y extracción periódica del agua precipi tada con una segunda bomba (8), en donde la conducción para la extracción de los hidrocarburos lleva conectado en un extremo un dispositivo de suc ción (7c) con su boca de aspiración orientada hacia arriba y la conducción para la extracción del agua precipitada lleva conectado en un extremo un dispositivo de succión (8c) con su boca de aspiración orientada hacia el fon do del tanque o recipiente, estando el dispositivo de succión de los hidro carburos inmerso en los hidrocarburos calentados por el citado conducto pe rimetral y el dispositivo de succión del agua posicionado en el fondo del tan que (1), con su boca de aspiración ligeramente separada del fondo.
12.- El procedimiento según la reivindicación 11 , en donde los gases calientes que se hacen circular por el citado conducto perimetral (5) son aportados por un segundo eyector de vapor (6) con su boca de descarga de gases (6b) co nectada a una boca de entrada de gases calientes del conducto perimetral (5), con su tobera de vapor motor conectada a la citada caldera de vapor (4) y con su boca de aspiración de gases aspirando por efecto Venturi aire de la atmós fera, de modo que el aire aspirado es mezclado homogéneamente con el vapor motor e inyectado por el propio segundo eyector de vapor (6) en dicha boca de entrada de gases del conducto perimetral (5).
13.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, apli cable a hidrocarburos cuyo punto de inflamación sea igual o superior a 55 °C, clases C y D.
14.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, apli cable a hidrocarburos cuyo punto de inflamación sea inferior a 55 °C, clase B, en donde además se incluyen las operaciones siguientes:
- inyección inicial de nitrógeno desde una cisterna (9) en el tanque o recipiente (1) hasta conseguir una concentración de oxígeno por debajo del 8%, y
- aportación regulada de nitrógeno para mantener en todo momento la
concentración de oxígeno en el tanque o recipiente por debajo del 8%.
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