Новая технология разделения водомасляных эмульсий в системах очистки резервуаров хранения и перевозки нефтепродуктов

Авторы: В.М. Седов (НТЦ «Совета Главных Механиков»),
В.В. Чипизубов («Лаборатория Фильтровальных Технологий «Криброл»),
А.П. Картошкин (Государственный Аграрный Университет),
Л.А. Ашкинази (Международная Академия Прикладных Исследований»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №4/2014

Проблема очистки резервуаров, емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов возникла в период бурного развития нефтедобычи и массового строительства нефтехимических комплексов. В России, где нефтедобыча и переработка ведется достаточно давно, сформированы инфраструктура транспортных мощностей и разветвленная сеть хранилищ нефтепродуктов, проблема зачистки основного фонда хранения и перевозки нефтепродуктов стоит достаточно актуально. Хранение нефтепродуктов сопряжено со сложностью удаления осадка на дне и на стенках резервуаров. Как правило, процедуры зачистки происходят на одних и тех же площадках в течение долгого времени, в результате чего наносится серьезный ущерб экосистемам на очень больших площадях, примыкающих к объектам хранения, перевалки и транспортировки нефтепродуктов. С целью минимизации наносимого окружающей среде вреда, уменьшения экономических издержек при хранении, а также сохранения невозобновляемых ресурсов были разработаны различные методики очистки резервуаров хранения и перевозки.

Ручная очистка резервуаров, к сожалению, по-прежнему является самым распространенным способом на территории России и СНГ. Разжижение шлама, его откачивание в емкости и удаление твердых остатков производятся вручную. Такая очистка резервуаров не предусматривает возврата углеводородов заказчику, так как вручную их невозможно отделить от воды и механических примесей. В этом случае шлам просто перевозят на полигон, что приводит к его накоплению и загрязнению окружающей среды. У данной технологии есть и плюс – минимальные стартовые затраты. Однако минус технологии (большие сроки зачистки резервуаров) приводит к большим финансовым потерям из-за простоя, «перевалки» шлама из резервуара в амбар, работы с риском для здоровья людей.

Сравнительные рабочие характеристики комплексов

Для достижения максимальной оперативности и выполнения в необходимых объемах процедур очистки резервуаров, перевалки и хранения разработаны различные комплексы с разным устройством и принципами работы. В зависимости от технического исполнения и технологий используемых для очистки резервуаров комплексы имеют различные технические и экологические характеристики (см. таблицу).

При сравнительном анализе приведенных в таблице технологических комплексов прослеживается следующая тенденция: энергозависимость комплексов существенно увеличивает затратную часть на их обслуживание, что напрямую увеличивает расходы заказчиков.

Исключение составляет комплекс УМЗРК-18 с блоком разделения водомасляных эмульсий «Криброл/М-18» [2], который был разработан с участием Лаборатории Фильтровальных Технологий «Криброл»тм [3] и предназначен для замыва емкостей хранения и транспортировки нефтепродуктов. Уникальность данного комплекса в том, что для замыва емкостей не требуется большое количество электроэнергии и воды, которая после замыва не переходит в категорию промышленных отходов, а используется для замывов следующих резервуаров.

Принцип работы комплекса УМЗРК-18, с блоком разделения водомасляных эмульсий «Криброл-МЭ/18»

Специально разработанный водный раствор при температуре 60…90°С, эффективно отмывая емкость 1 (рис. 1) от нефтепродуктов, сливается через штатную горловину и поступает в грязеотделитель 2 с грязесборником 3, в котором остаются механические загрязнения. Далее очищенная водотопливная эмульсия подается в блок разделения «Криброл» 4, где происходит отделение водного раствора от нефтепродукта. Нефтепродукт подается в котел с нагревателем 5, который в автоматическом режиме поддерживает необходимую температуру в емкости 6, куда поступает отделенный водный раствор. Нагреваясь, водный раствор снова подается в следующую емкость на моющую головку, и процесс повторяется.

В состав комплекса УМЗРК-18 входит комплект разделительных картриджей «Криброл»тм [4], выполненных из материала «Э-КО» (ТУ 2215-001-0166385288–2010) [5], рассчитанный на 4 000 ч работы, а также 200 л моющего раствора

Технические характеристики комплекса УМЗРК-18
Масса, т 20
Габаритные размеры (контейнерное размещение), мм 12 100×2 500×2 600
Необходимый объем воды, м3 35
Необходимый объем моющего раствора, л 200
Общее потребление электроэнергии, кВт 50
Число разделительных картриджей 18
Число передвижных тралов 2
Число моющих головок 1

Принцип работы установок «Криброл»

Устройство установки «Криброл»тм [6] схематически показано на рис. 2. Фильтр имеет корпус 1 с верхним разъемом, который позволяет монтировать фильтрационные картриджи 2 как внутри корпуса, так и вне его.

Фильтровальный картридж «Криброл»тм состоит из специального нанопористого композитного материала «Э-КО» (ТУ 2215-001-0166385288–2010) полой цилиндрической формы (310Ч165 мм) с одним или двумя крепежными дисками в зависимости от исполнения (сквозной/несквозной). Картриджи присоединяются к фланцам корпуса с помощью болтов.

Очищаемое горючее поступает в фильтр через входной патрубок 3 и, проходя через картриджи, заполняет камеру разделения 4. Из нее очищенное горючее через выходной патрубок 5 поступает в магистраль. Механические загрязнения остаются на внутренней поверхности картриджей, а капли воды, выделенной из топлива, укрупняются и опускаются в отстойную зону корпуса фильтра 6. Скопившаяся вода сливается через сливной патрубок 7, расположенный в нижней части корпуса фильтра.

Подача очищаемого топлива может осуществляться как снизу вверх так и сверху вниз. В некоторых случаях производитель допускает горизонтальное расположение картриджей. При этом регенерация картриджа (удаление воды) может осуществляться не в полной мере, что напрямую сказывается на эффективности очистки и усложняет технические решения при изготовлении оборудования.

Схема блока разделения «Криброл-МЭ» представлена на рис. 3. Данная модификация позволяет частично регенерировать картриджи после каждого цикла работы со средами, имеющими большое содержание механических примесей и загрязнений.

Конструкция установки для разделения водомасляных эмульсий «Криброл-МЭ/14» для работ под давлением 0,5…4 МПа показана на рис. 4.

Помимо стационарных блоков, компания «Криброл»тм производит мобильные установки для разделения водомасляных эмульсий. Уникальная способность установок «Криброл»тм – разделение воды , топлив и газов независимо от их пропорционального соотношения (рис. 5).

Результат очистки нефтьсодержащей воды показан на рис. 6. Анализ воды по ПНДФ 14,1:2,5–95 показал снижение концентрации нефтепродуктов в воде с 2 562,5 мг/дм3 до 1,29 мг/дм3, что соответствует требованиям к подпиточной воде предприятий нефтеперерабатывающей промышленности (не более 1,5 мг/дм3, «Ведомственные указания по техническому проектированию производственного водоснабжения, канализации и очистки сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности ВУГП-97» Минтопэнерго РФ) и требованиям к воде, сливаемой в городскую канализацию (не более 5 мг/дм3).

Пример очистки сточных вод компанией Sentrax в Эстонии показан на рис. 7. Содержание нефтепродуктов в воде на входе в установку – 124 мг/дм3, на выходе – 5,9 мг/дм3.

Рис. 8. иллюстрирует результат очистки дизельной эмульсии в лаборатории компании Gree n Chemicals (Италия).

Для сравнения рабочих показателей лучших европейский фильтроэлементов и картриджа «Криброл»тм были проведены испытания по стандарту ISO-16332.

Результаты представлены на рис. 9.

На Атыраусском нефтеперерабатывающем заводе (Казахстан) произведена очистка бензинов К-1 и К-2 на установке ЭЛО-АВТ-3. Результаты заключений лаборатории ИЦ «ЦЗЛ» ТОО «АНПЗ» (рис. 10):

• содержание воды в бензине К-1 – 71,2 ppm до очистки, 21,7 ppm после очистки;
• содержание воды в бензине К-2 –135,2 ppm до очистки, 42,5 ppm после очистки.

Стендовые испытания по ГОСТ 14 146–88, проводимые в лаборатории топливной аппаратуры и лаборатории топлив и масел УГК ОАО «Минского Моторного Завода» отражены на рис. 11. По результатам тестирований (100%ное отделение воды) принято решение об агрегатных испытаниях на агрегатах производства УГК ОАО «ММЗ».

Все перечисленные показатели подтверждают целесообразность эксплуатации оборудования компании «Криброл»тм для решения большого ряда проблем в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях, так как использование оборудования на основе картриджей «Криброл»тм существенно снижает эксплуатационные затраты, себестоимость, повышает качество продукции и исключает экологические риски на различных этапах в цепочке скважина–потребитель. Приобретаемые качественные характеристики топлив отвечают принятым международным нормам. Технологии изготовления материалов, картриджи и оборудование имеют российские [7] и европейские патенты. Оборудование и комплектующие имеют все необходимые сертификаты [8].

Список литературы

1. www.nefteshlamy.ru.
2. Пат. РФ 129836. Установка для очистки сточной воды от нефтепродуктов и механических примесей.
3. Свид. РФ 482895. Товарный знак «Криброл».
4. Пат. РФ 125874. Фильтрующий картридж.
5. Пат. РФ 2445147. Состав и способ получения фильтров на основе пористого поливинилформаля.
6. Седов В.М. и др. Новое фильтрационное оборудование для предприятий нефтепереработки и продуктообеспечения//Химическая техника. 2013. №4.
7. Пат. РФ 2471531. Установка для очистки нефтепродуктов, воздуха и инертных газов от воды, механических и биологических примесей.
8. www.cribrol.com