一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備及方法
【專利摘要】本發明涉及一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，包括原油儲罐（100），其特征在于：包括抽吸泵（21），抽吸泵（21）的輸入端和原油儲罐（100）連接，抽吸泵（21）的輸出端依次設置有加熱器（40）、篩分懸液分離器（50）、主分離懸液分離器（60）、除砂分離器（70）、淤泥脫水器（90）、重力式油水分離器（110）和脫油懸液分離器（80），加熱器（40）和篩分懸液分離器（50）之間或者篩分懸液分離器（50）和主分離懸液分離器（60）之間設置有混合器（30），混合器（30）與脫油懸液分離器（80）的底流口通過管道連接。篩分旋液分離器（50）的溢流口依次連接有清洗泵（22）和清洗噴頭（201）。抽吸泵（21）和原油儲罐（100）之間設置有過濾器（10）。
【專利說明】一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于原油儲罐罐底淤泥的清洗回收【技術領域】，具體涉及一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備及方法。
【背景技術】
[0002]原油是一種復雜的混合物，常使用直徑60-80M的外浮頂儲罐來儲存。原油在儲罐中儲存時，由于流速降低，儲存溫度下降等原因，原油中夾帶的機械雜質、腐蝕產物、沙粒、泥土、重金屬鹽類，水和原油中的石蠟、浙青質、膠質等重組分因比重差而逐漸自然沉降累積在儲罐的底部，形成黑色粘稠的膠狀物，稱作原油罐底“淤泥”。這些罐底淤泥是一種穩定的，由油、水、固體組成的多相混合物，呈半固體狀。罐底淤泥的厚度、粘度、比重和組成會隨原油儲罐中儲存的原油種類、原油預處理情況、儲存溫度、流動情況、儲罐使用歷史、添加的化學藥劑等因素的變化而不一樣。
[0003]原油儲罐經過多年的使用后，罐底淤泥的量一般超過0.2m,多的可達數米。儲罐中罐底淤泥的累積會減少儲罐的儲存能力；影響儲罐的正常運行；造成垢下腐蝕，危及儲罐運行安全；影響儲罐的正常排水；淤泥達到一定量后會隨出料管線輸送到生產裝置，力口速生產裝置中的換熱器等的結垢，影響催化劑的性能等。另外原油儲罐需要周期性地進行檢驗，以確定其運行的安全性。
[0004]罐底淤泥主要由碳氫化合物(60-80%)、鹽水(10-30%)和無機固體物質(1-10%)組成。其中的碳氫化合物成分十分復雜，主要是石蠟，同時還大量含有苯類(尤其是稠環芳烴類)、酚類等有毒有害物質。這些有機物大多是原油中固有的組分，經過適當的處理，在脫出無機雜質后可回收成為有價值的原料或燃料。合理地對原油罐底淤泥進行清洗對儲罐運營來說具有很重要的意義。
[0005]原油罐底淤泥的清洗包含(I)從儲罐內將淤泥移出儲罐和(2)對移出的淤泥進行分離，脫出其中的無機固體雜質和水分，回收有機物料的兩部分。如果清洗中泵移送出來的清洗液(原油或其餾分油)和液化淤泥混合的“油水沙”混合物不經過機固體和水分的脫出，直接送進別的原油儲罐，這些污物會重新在別的原油儲罐罐底沉積出來，重新變成罐底淤泥。回收的油應符合下一步加工或運輸或業主的要求(例如:BS&W小于5%)，脫出的廢水油含量應盡量少，至少要符合廢水處理裝置的進水要求，脫出的固體物質含水少且符合進一步無害化處理要求。
[0006]目前國內外用來清洗原油罐底淤泥的方法很多，除了逐漸廢棄的人工清罐外，主要有化學清罐和機械噴射清罐。
[0007]化學清罐是向原油罐中添加清洗劑(主要是表面活性劑)，增加罐底淤泥在原油/餾分油中的溶解度，降低淤泥的傾點，使淤泥液化甚至是使其中的碳氫化合物、水和固體物分層，達到可泵送的要求來實現原油罐底淤泥清洗的一種方法。該方法的優點是需要的設備少，清洗時間短。缺點是清洗用化學藥品需要針對特定的儲罐進行驗證實驗，以確定藥劑的適用性和使用濃度，清洗效果受儲罐的自身的攪拌能力和溫度情況影響較大，只能清除大部分的淤泥，尤其在含砂量較大時，效果較差，不能直接分離出其中的無機固體，是一種初略的清洗，清洗中添加的化學藥品對后續的加工處理的影響需要評估。
[0008]也有單獨使用餾分油作為化學清洗劑來清洗原油儲罐的，例如專利US6673231中描述了一種使用熱的常壓渣油作為清洗劑清洗原油罐底淤泥的方法。它使用了熱油儲罐、循環泵、蒸汽加熱換熱器和分離罐等輔助設施，能在短時間內完成原油儲罐的清洗，清洗后的油泥和常壓渣油的混合物可作為燃料油、船用油或摻煉原料。
[0009]機械噴射清罐是利用流體噴射器，將同種類型的原油或餾分油高壓噴射到惰性氣體保護下的罐底淤泥上，使淤泥液化在清洗油中，然后將該混合物泵出原油儲罐來實現原油儲罐清洗的一種方法。該方法的優點是清洗作業時無需人員進入儲罐內，淤泥幾乎完全清除，使用同樣的清洗系統可直接進行水洗，清洗完的儲罐可直接進行檢查和維修作業。缺點是需要用到的輔助設備較多，臨時系統配置工作量大，儲罐停用時間較長。
[0010]這樣的清洗系統目前應用較多，例如日本TATHO株式會社開發的TATHO COWS罐頂插槍清洗系統，英國NON ENTRY SYSTEM LTD.(NESL)開發的儲罐可視化清洗系統，德國Schafer & Urbach GmbH(S&U)開發的可視化清罐系統。這些清罐系統其實都只涉及到原油儲罐罐底淤泥清洗的第一步，即用同質原油或餾分油高壓噴射將罐底淤泥液化，然后泵送到儲罐外。這些輸送出來的清洗油和液化罐底淤泥組成的“油水沙”混合物,部分作為清洗介質經過清洗泵升壓后噴射回原油儲罐，部分就直接輸送到別的儲罐中。這些輸送出來的“油水沙”混合物以油為主,水和無機固體物的含量少,屬于油包水(w/o )型乳化液，由于溶解/混合了一定量的罐底淤泥，其比重比普通原油大的多，多屬于重質原油。
[0011]為了有效的去除“油水沙”混合物中的無機固體物質和水分，進行油回收，某些S&U系統設備的使用公司在清洗時獨立設置了一套以三項離心分離機為主的分離回收系統，將液化淤泥和清洗介質的混合物分離成油水固三項，最終能夠實現無機固體物質和水分的去除，回收到合格的油，從而真正避免這些污物在新的儲存罐中重新沉積。由于三項離心機的處理量一般都小于15m3/h，在固體含量大時處理量甚至小于5m3/h，不能同主清洗循環系統串聯使用，只能作為并聯的旁路處理系統來用。由于三項離心機的處理量太小，在淤泥量較大或無機固體物質含量較大時，需要同時使用兩套或更多的三項離心機系統，這種方式投入太大，運行費用高，經濟性較差。
【發明內容】
[0012]為了解決上述存在的技術問題，本發明設計了一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備及其工作方法。
[0013]為了解決上述存在的技術問題，本發明采用了以下方案:
一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，包括原油儲罐(100)，其特征在于:還包括抽吸泵(21)，抽吸泵(21)的輸入端和原油儲罐(100)通過管道連接，抽吸泵(21)的輸出端依次設置有加熱器(40)、篩分懸液分離器(50)、主分離懸液分離器(60)、除砂分離器(70)、淤泥脫水器(90)、重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)，在加熱器(40)和篩分懸液分離器(50)之間或者在篩分懸液分離器(50)和主分離懸液分離器(60)之間還設置有混合器(30 )，混合器(30 )與脫油懸液分離器(80 )的底流口通過管道連接；
篩分懸液分離器(50)將經過加熱器(40)加熱的混合物篩分成比重較輕的清洗液和比重較重的待回收液；清洗液經清洗泵(22)升壓后，經清洗噴頭(201)噴射到被清洗的原油儲罐(100)罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；
主分離旋液分離器(60)、除砂分離器(70)將待回收液分離成油、水和固體物；
淤泥脫水器(90)對固體物進行進一步脫水處理；
重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)對分離出來的水進一步脫油，混合器
(30)將脫油處理后的水與抽吸泵(21)吸出的“油水沙”混合物或待回收液混合。
[0014]進一步，篩分懸液分離器(50)的溢流口端設置有清洗泵(22)，清洗泵(22)將篩分懸液分離器(50)的溢流口流出的清洗液經清洗噴頭(201)高壓噴射到原油儲罐(100)的罐底淤泥上對罐底淤泥進行清除，篩分懸液分離器(50)的底流口連接主分離懸液分離器
(60)，主分離懸液分離器(60)的溢流口端連接外輸油管(64)或原油儲罐(100)，主分離懸液分離器(60)的底流口連接除砂分離器(70)，除砂分離器(70)的底流口連接淤泥脫水器(90)，淤泥脫水器(90)的固相出口連接淤泥容器(93)，除砂分離器(70)的溢流口和淤泥脫水器(90)的液相出口均連接到重力式油水分離器(110)，重力式油水分離器(110)分離的油輸往輸油管(25)，重力式油水分離器(110)分離的水經脫油懸液分離器(80)脫油后輸往混合器(30)，脫油懸液分離器(80)還通過廢水管道(83)和廢水處理裝置連接已將多余的水輸往廢水處理裝置。
[0015]進一步，混合器(30)設置在篩分懸液分離器(50)和主分離懸液分離器(60)之間時，在混合器(30)和主分離懸液分離器(60)之間還設置有第二加熱器(140)以調節待分離物料的溫度使其適合于進一步的分離要求。
[0016]進一步，主分離旋液分離器(60)是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器。
[0017]進一步，除沙分離器(70)是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器。
[0018]進一步，篩分懸液分離器(50)是一臺或一組并列的旋液分離器。
[0019]進一步，淤泥脫水器(90)是自動板框過濾機或真空過濾機或臥螺離心機。
[0020]進一步，清洗噴頭(201)是灌頂插槍式噴頭或者是罐壁人孔式噴頭。
[0021]進一步，抽吸泵(21)是低轉速、低額定壓力的泵，抽吸泵(21)和原油儲罐(100)之間設置有過濾器(10)。
[0022]進一步，主分離懸液分離器(60)和除沙分離器(70)交叉混合設置，即:一級主分離懸液分離器、一級除沙分離器、二級主分離懸液分離器、二級除沙分離器交叉混合設置。
[0023]一種原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:用抽吸泵(21)將清洗液和液化的罐底淤泥組成的“油水沙”混合物從被清洗的原油儲罐(100)中抽出，將“油水沙”混合物或在“油水沙”混合物中添加了水后經過加熱器(40)加熱，再用篩分懸液分離器(50)將加熱后的混合物篩分成比重較輕的清洗液和比重較重的待回收液；
步驟二:清洗液經清洗泵(22)升壓后，經清洗噴頭(201)噴射到被清洗的原油儲罐(100)罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；同時，將待回收液或在待回收液中添加了水后經過主分離旋液分離器(60)、除砂分離器(70)分離成油、水和固體物；
步驟三:使用淤泥脫水器(90)對固體物進行進一步脫水處理，固體物脫水處理后形成泥餅；使用重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)對分離出來的水進一步脫油處理，將脫油處理后的水作為添加水并通過混合器(30)與“油水沙”混合物或待回收液混合以便提高罐底淤泥的清除和分離的質量。
[0024]進一步，步驟三中脫油處理后的水在混合器(30)中與待回收液混合后經第一加熱器(140)加熱。
[0025]進一步，加熱溫度是40-75 °C。
[0026]進一步，優選的加熱溫度是是55_75°C。
[0027]進一步，步驟三中脫油處理后的水通過混合器(30)與“油水沙”混合物或待回收液混合后形成的混合物中水的含量超過50% (體積比)，是水包油(o/w)型乳化液；所使用的混合器(30)是靜態混合器。
[0028]該原油儲罐罐底淤泥清除回收設備及方法具有以下有益效果:
(I)本發明清洗和分離相結合，在清洗過程中使用旋液分離器不斷凈化清洗液和罐底淤泥的混合物，并將篩分出來的輕組分作為清洗介質循環使用，將篩分出來的重組分逐步分離成符合相應要求的油、水和固體物殘渣。本方法設備投入低、分離效果好，大大降低了清洗處理成本。
[0029]( 2 )本發明中，通過混合器向“油水沙”混合物或待分離物料中加入足夠的水，使物料的乳化液類型由原來的油包水(w/o)型，轉變成水包油(o/w)型，乳化液的連續相由油相變成水相，從而極大地減少連續相的粘度，提高旋液分離器的分離性能。
[0030]( 3 )本發明中，還使用了加熱器，將物料進行升溫，除了將連續相的粘度降低以外，還能增加油和水之間的比重差，從而提升旋液分離器的分離效率。
[0031](4)本發明中，合理地使用重力式油水分離器，使各級旋液分離器分離出來的低含油水或低流量的含油水能再次進入分離系統進行分離，改善整個系統的操作彈性，提高分離質量。
[0032](5)本發明還涉及到循環使用分離出來的水，作為將油包水(w/o)型乳化液轉相變成水包油(o/w)型乳化液的添加水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1:本發明原油儲罐罐底淤泥清除及其回收的流程示意圖1 ;
圖2:本發明原油儲罐罐底淤泥清除及其回收的流程示意圖1I ；
圖3:圖1和圖2中主分離器的結構示意圖1 ;
圖4:圖1和圖2中主分離器的結構示意圖1I ；
圖5:圖1和圖2中除砂器的結構不意圖；
圖6:圖1和圖2中主分離器和除砂器的連接形式。
[0034]附圖標記說明:
10—過濾器；21—抽吸泵；22—清洗泵；23—輸水泵；24—輸油泵；25—輸油管；26—清洗管；30—混合器；40—加熱器；50—篩分懸液分離器；51—第一管道；52—第二管道；60一主分離懸液分離器；60a—第一懸液分離器；60b—第二懸液分離器；60c—第三懸液分離器；60d—第四懸液分離器；60e—第五懸液分離器；60f—除油旋流分離器；61—第三管道；62—第四管道；63—第五管道；64—外輸管道；68—第六管道；70—除砂分尚器；70a—一級除砂懸液分離器；70b—二級除砂懸液分離器；70c—第一除沙旋液分離器；70d—第二除沙旋液分離器；71—第七管道；72—第八管道；80—脫油懸液分離器；81—第九管道；82—第十管道；83—廢水管道；90—游泥脫水器；91一第十一管道；92—第十二管道；93—容器；100—原油儲罐；110—重力式油水分離器；140—第二加熱器；143—管道；201—清洗噴頭；301—第十三管道；401—第十四管道。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖，對本發明做進一步說明:
圖1至圖6示出了一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，包括原油儲罐100，抽吸泵21的輸入端和原油儲罐100連接，抽吸泵21的輸出端依次連接有加熱器40、篩分懸液分離器50、主分離懸液分離器60、除砂分離器70和淤泥脫水器90 ;篩分懸液分離器50的溢流口端設置有清洗泵22，清洗泵22將篩分懸液分離器50的溢流口流出的含油多含水沙少的輕物料(清洗液)經清洗噴頭201高壓噴射到原油儲罐100的罐底淤泥上對罐底淤泥進行清除，篩分懸液分離器50的底流口連接主分離懸液分離器60，主分離懸液分離器60的溢流口端連接外輸管道64 (油品合格時)或通過第五管道63、第六管道68回流到原油儲罐100 (油品不合格時)，主分離懸液分離器60的底流口連接除砂分離器70，除砂分離器70的底流口連接淤泥脫水器90，淤泥脫水器90的固相出口連接淤泥容器93，除砂分離器70的溢流口和淤泥脫水器90的液相出口均連接到重力式油水分離器110 ;在加熱器40和篩分懸液分離器50之間或者在篩分懸液分離器50和主分離懸液分離器60之間還設置有混合器30，混合器30與脫油懸液分離器80的底流口通過第十管道82連接。重力式油水分離器110分離的油輸往輸油管25，重力式油水分離器110分離的水經脫油懸液分離器80后輸往混合器30，脫油懸液分離器，80還通過廢水管道83和廢水處理裝置連接已將多余的水輸往廢水處理裝置。
[0036]實施例1:
如圖1所示，抽吸泵21將“油水沙”混合物從被清洗的原油儲罐100中抽出，“油水沙”經過泵前的過濾器10，流入混合器30 ;另外，輸水泵23將水從重力式油水分離器110中的儲水側抽出，經過脫油旋液分離器80，脫油旋液分離器80將從重力式油水分離器110中來的含有少量油的水進行進一步的分離，富含油的水從溢流口流回油水分離器110，貧油的水從底流口流出，經過管道82輸入混合器30，所使用的混合器為靜態混合器。在此，水與同原油儲罐100來的“油水沙”混合物徹底混合，水的加入量應足夠多，使混合器30中的物料中的水的體積含量大于50%，并確保水是其中的連續相，油和沙是其中的分散相。混合后的物料經過加熱器40升溫到清洗和分離都適宜的溫度。混合物加熱溫度是40-75°C，更適宜的溫度是55-75 °C。
[0037]升溫后的物料進入篩分旋液分離器50，將物料初步分離成比重較小和較大的兩部分，篩分旋液分離器50的分流比控制在使從溢流口流出的流量同清洗泵22的流量相匹配。從溢流口流出的含油多、含水沙少的較輕的物料，經過第一管道51、清洗泵22升壓、清洗管26，由清洗噴頭201高壓噴射到原油儲罐100的罐底淤泥上，對淤泥進行切割、攪拌并在物料帶來的熱量的共同作用下，使淤泥液化，變成能夠流動和可以被泵抽出的新的“油水沙”混合物，實現將罐底淤泥移出的功能，清洗噴頭201可以是灌頂插槍式的噴頭，也可以是罐壁人孔式的噴頭，能將升壓后的清洗液噴射到儲罐內需要清洗的所有表面，尤其能對罐底淤泥進行有效的切割、攪拌。從篩分旋液分離器50底流口流出的含水含沙多、含油少的較重的物料經第二管道52流向主分離旋液分離器60。篩分旋液分離器50的溢流量同清洗泵22的流量一致，篩分旋液分離器50可以是一臺旋液分離器，最好是一組平行的小流量的旋液分尚器。
[0038]主分離旋液分離器60將流入的重組分物料分離成油相和水相，所獲得的油相從溢流口流出，經過第三管道61，如果油中的BS&W (原油雜質含量的一項指標:是BottomSludge and Water的縮寫)值符合要求(例如:小于5%),從外輸管道64外輸；如果不符合要求則通過管道第五管道63、第六管道68回到被清洗的原油儲罐100。所產生的水相含油少，夾帶了主要的固體顆粒，從底流口流經第四管道62流入除沙分離器70。主分離旋液分離器60可以是一臺或一組并列的旋液分離器，或如圖3所示，由第一懸液分離器60a和第二懸液分離器60b串聯組成兩級旋液分離器，第二懸液分離器60b設置在第一懸液分離器60a的底流口端；或如圖4所示，第四懸液分離器60d和第五懸液分離器60e分別與第三懸液分離器60c的溢流口和底流口串聯從而組合成兩級主分離旋液分離器60。
[0039]除沙分離器70將物料中夾帶的國體顆粒分離出來，富含固體物質的物料從底流口流出，經第八管道72流向淤泥脫水器90，含有少量的油和細小固體顆粒的水從其溢流口流出，經第七管道71流入重力式油水分離器110。除沙分離器70可以是一臺或一組并列的旋液分離器，或如圖5所示，由一級除沙分離器70a和二級除沙分離器70b串聯組合而成，二級除沙分離器70b設置在一級除沙分離器70a的溢出口端。
[0040]淤泥脫水機90將從除沙分離器70分離出來仍具有流動性的污泥進一步脫水，以便進一步后續處理。脫水后形成的半固體狀的泥餅經第十二管道92輸送并暫存在容器93中，待后續處理；脫出來的液體經過第十一管道91輸送到油水分離器110中。
[0041]從除沙分離器70、淤泥脫水機90和脫油懸液分離器80中分離出來的含油水流入重力式油水分離器110中，對含油水進一步除油，脫出的油經輸油泵24從輸油管25外輸；脫油后的水經過脫油懸液分離器80進一步脫油后部分根據需要循環回到混合器30，多余的部分通過廢水管道83排放到廢水處理裝置中進一步無害化處理。從輸油泵24中排出的油其含水量可能會超過要求，但其與外輸管道64管道中同時外輸的分離油的量相比很小，兩個物料摻混后也可以滿足BS&W值要求，另外可以將該部分物料回送到混合器30(圖中未標出)進行循環處理，也可以將該部分物料送到另一個油水分離器(圖中沒有)中進行進一步的脫水。
[0042]實施例2:
如圖2所示，抽吸泵21將“油水沙”混合物從被清洗的原油儲罐100中抽出，經過泵前過濾器10，流入加熱器40，升溫到清洗和旋液分離器分離都適宜的溫度。
[0043]升溫后的物料進入篩分旋液分離器50，在此將“油水沙”混合物初步分離成比重較小和較大的兩部分，篩分旋液分離器50的分流比控制在使從溢流口流出的流量同清洗泵22的流量相匹配，從溢流口流出的含油多、含水沙少的較輕的物料，經過第一管道51、清洗清洗泵22，再經過清洗噴頭201高壓噴射到原油儲罐100的罐底淤泥上，對淤泥進行切害I]、攪拌并在物料帶來的熱量的共同作用下，使淤泥液化，變成能夠流動和可以被泵抽出的新的“油水沙”混合物，從而實現將罐底淤泥移出的功能。
[0044]從篩分旋液分離器50底流口流出的含水含沙多、含油少的較重的待分離物料經第二管道52流入混合器30中；另外，輸水泵23將水從重力式油水分離器110中的水側抽出，經過脫油旋液分離器80將從重力式油水分離器110中來的含有少量油的水進行進一步的分離，富含油的水從溢流口出，經第九管道81流回重力式油水分離器110，貧油的水從底流口流出，經過第十管道82輸入混合器30，所使用的混合器為靜態混合器。在此，水與同原油儲罐100來的“油水沙”混合物徹底混合，水的加入量應足夠多，使混合器30中的物料中的水的體積含量大于50%，并確保水是其中的連續相，油和沙是其中的分散相。混合后的物料經過第二加熱器140升溫到后續旋液分離器適宜的溫度。混合物加熱溫度是40-75°C，更適宜的溫度是55-75°C。
[0045]升溫后的物料經管道143進入主分離旋液分離器60，將流入的物料分離成油相和水相，所獲得的油相從溢流口流出，經過第三管道61，如果油中的BS&W值符合要求(例如:小于5%)，從外輸管64外輸；如果不符合要求則通過第五管道63、第六管道68回到被清洗的原油儲罐100。所產生的水相含油少，夾帶了主要的固體顆粒，從底流口流經第四管道62流入除沙分離器70。主分離旋液分離器60可以是一臺或一組并列的旋液分離器，或如圖3、圖4所示的組合。
[0046]除沙分離器70將物料中夾帶的國體顆粒分離出來，從其底流口流出，經第八管道72流向淤泥脫水器90，含有少量的油和細小固體顆粒的水從其溢流口流出，經第七管道71流入重力式油水分離器110。除沙分離器70可以是一臺或一組并列的旋液分離器或如圖5所示的組合。
[0047]淤泥脫水器90、重力式油水分離器110和脫油旋液分離器80同圖1中的運行方式一樣;
抽吸泵21是低轉速、低額定壓力的泵，泵前設置過濾器10，該過濾器10是保安過濾器，除了符合抽吸泵21的保護要求外還符合后續的旋液分離器、清洗泵22和清洗噴頭201的保護要求。
[0048]淤泥脫水器90是自動板框過濾機或真空過濾機或臥螺離心機，最好是兩相臥螺離心機。
[0049]主分離懸液分離器60可以是一臺旋液分離器，最好是一組平行的小流量的旋液分離器，更好的是兩組串聯的小流量的旋液分離器，如圖3所示，還可以是如附圖4中的形式。其分流比盡量控制在使分離出來的油中的含水率符合要求，除沙分離器70可以是一臺旋液分離器，最好是一組平行的小流量的旋液分離器，也可以是兩組串聯的小流量的旋液分離器，如圖5所示，其分流比盡量控制在使分離出來的水中的固體物含量低。兩種用途的旋液分離器的使用一般是主分離懸液分離器60在先，除沙分離器70在后的順序，也可以是混合使用的，例如:一級主分離懸液分離器、一級除沙分離器、二級主分離懸液分離器、二級除沙分離器的順序，如圖6所示。
[0050]如圖3所示，它具體體現了圖1或圖2中主分離旋液分離器60的一種可選方案。從第二管道52或管道143來的物料流入第一旋液分離器60a，第一旋液分離器60a的分流比應調節到使油中的含水量盡量少，至少要小于BS&W值要求(例如:小于5%);從第一旋液分離器60a底流口流出的含水率更高的物料流入第二旋液分離器60b，同樣，第二旋液分離器60b的分流比應使油中的含水量盡量少，至少要符合BS&W值要求。從第一旋液分離器60a、第二旋液分離器60b的溢流口出來的物料流入第三管道61。第一旋液分離器60a、第二旋液分離器60b可以分別是一臺或一組并列的旋液分離器。
[0051]如圖4所示，它具體體現了圖1或圖2中主分離旋液分離器60的另一種可選方案，從第二管道52或管道143來的物料流入第三旋液分離器60c，第三旋液分離器60c的分流比調節到最佳分流比，使旋液分離器的分離效率最佳，達到第三旋液分離器60c從溢流口出來的油中含水量小，同時從第三旋液分離器60c底流口出來的水中含油少。從第三旋液分離器60c出來的油流入第四旋液分離器60d，第四旋液分離器60d的分流比控制在盡量脫出其中的水分，使從溢流口出來的油符合要求。從第三旋液分離器60c和第四旋液分離器60d的底流口出來的高含水的物料匯流后流入第五旋液分離器60e，其分流比調節在盡量使溢流口中的含水量小，從第四旋液分離器60d和第五旋液分離器60e的溢流口出來的油匯入第三管道61。同樣，第三旋液分離器60c、第四旋液分離器60d、第五旋液分離器60e可以分別是一臺或一組并列的旋液分離器。
[0052]如圖5所示，它具體體現了圖1或圖2中除沙分離器70的一種可選方案，從第四管道62來的含油少的水的物料流入一級除沙旋液分離器70a，其分流比應盡量將固體顆粒從底流口排出，除沙后的水從一級除沙旋液分離器70a溢流口流出，流入二級除沙旋液分離器70b，同樣其分流比應盡量將殘余的固體顆粒從一級除沙旋液分離器70b底流口排出。從一級除沙旋液分離器70a、二級除沙旋液分離器70b底流口排出的淤泥輸往淤泥脫水機90。從二級除沙旋液分離器70b溢流口排出的水經第七管道71流往重力式油水分離器110。
[0053]如圖6所示，它具體體現了圖1或圖2中主分離旋液分離器60和除沙分離器70的另一種混合使用的可選放案，它將主分離旋液分離器和除沙分離器器進行了混合使用。從圖3中第十三管道301或圖4中第十四管道401中來的物料先流入了第一除沙旋液分離器70c,脫沙后的水從第一除沙旋液分離器70c溢流口流出后進入除油旋流分離器60f，從除油旋流分離器60f脫出的油從溢流口流出，去向第三管道61，其余從底流口流出進入第二除沙旋液分離器70d，其溢流口出來的水經第七管道71流入重力式油水分離器110。第一除沙旋液分離器70c同圖5中的一級除沙旋液分離器70a結構作用相同，第二級除沙旋液分離器70d同圖5中的二級除沙旋液分離器70b結構作用相同，除油旋液分離器60f同圖3中的第二旋液分離器60b或參考圖4中的第五旋液分離器60e結構作用相同。
[0054]旋液分離器常常用來進行液液或液固分離，但對于清洗原油儲罐時循環出來的“油水沙”混合物，由于在環境溫度下其連續相重質原油的粘度高(遠大于0.02Pa.s)，同水的比重差小，直接用旋液分離器來脫出其中的分散相水和無機固體物質效果不好，即使添加破乳劑并適當地升高溫度(如60-80°C )，分離效果也很難達到預期要求。
[0055]對于特定的油水乳化液在特定的旋液分離器中進行液液分離時，其分離效率有如下近似的方程:
1Il-L=K ( P H-P L) a D2/u β(方程 I)其中:
n L-L為旋液分離器液液分離效率 K為比例常數 PH為較重液體的密度 P L為較輕液體的密度 D為乳化液中分散相液滴的直徑 μ為乳化液中連續相的粘度 β、α為指數系數
從上述方程I可以看出，同一油水乳化液在同一個旋液分離器中進行分離時，當液滴直徑一定時，決定分離效率的影響因素是:密度差和連續相的粘度。對于特定的油水乳化液，其密度差主要受溫度的變化影響，當溫度升高時，乳化液中的油的密度減小量大于水的減小量，即密度差變大。溫度升高的另一個好處是乳化液的連續相的粘度會顯著變小，從而提高分離效率。
[0056]眾所周知，油水兩項混合物在流動過程中主要有以水為連續相油為分散相的水包油(o/w)和油為連續相水為分散相的油包水(w/o)兩種流型，這兩種流型的形成主要受油水組成的比例影響，即向油包水(w/o)中添加水，到一定程度時就會轉相變成水包油(o/W)，反之亦然。由于油與水的粘度差別特別大，油水乳化液由于連續相的不同，使得油包水(w/o)乳化液的粘度比水包油(o/w)乳化液的粘度高出很多，特別是在轉相點附近，會有一個粘度的突變，也就是說:向油包水(w/o)乳化液中以適當的方式添加足夠多的水，乳化液會變成水包油(o/w)型，乳化液的粘度會顯著地減小。
[0057]實驗表明，經過適當的混合，重質原油和水形成水包油型乳化液時水的含量小于50%,當乳化液中水的含量到達60%時，乳化液的粘度發散度很小，接近于水的粘度。
[0058]由此在進行油水分離時，如果在分離前將原油作為連續相的乳化液變成以水作為連續相，然后在旋液分離器中進行分離，其分離的效率會顯著地提高。
[0059]另外水包油(w/o)乳化液中的分散相液滴是油滴，油滴在輸送過程中，由于劇烈的湍流、碰撞或攪拌等會使油滴破碎變成直徑更小的油滴，降低旋液分離器分離效率，所以在輸送過程中應盡量避免或減少這些情況發生。
[0060]類似地，對于特定的懸浮液在特定的旋液分離器中在進行懸浮液的固液分離時，其分離效率有如下近似的方程:
rIs-L=K ( P s-p C) a D2/ μ β(方程 2)
其中:
n s-L為旋液分離器液固分離效率 K為比例常數
PS為懸浮液中的作為分散相的懸浮固體的密度 PC為懸浮液中作為連續相的液體的密度 D為懸浮液中懸浮固體顆粒的直徑 μ為懸浮液中連續相的粘度 β、α為指數系數
從上述方程1、2可以得出，同一“油水沙”混合液在同一個旋液分離器中進行分離時，由于固體物質與連續相的密度差遠大于油水間的密度差，在相同粒徑時，固液分離的效率要遠大于油水的分離的效率。同樣如果將連續相由原油變為水，盡管密度差會略微減小，但連續相的粘度會顯著變小，固液分離效率也會顯著提高。
[0061]本發明中，通過混合器向“油水沙”混合物或待分離物料中加入足夠的水，使物料的乳化液類型由原來的油包水(w/o)型，轉變成水包油(o/w)型，乳化液的連續相由油相變成水相，從而極大地減少連續相的粘度，提高旋液分離器的分離性能。
[0062]本發明清洗和分離相結合，在清洗過程中使用旋液分離器不斷凈化清洗液和罐底淤泥的混合物，并將篩分出來的輕組分作為清洗介質循環使用，將篩分出來的重組分逐步分離成符合相應要求的油、水和固體物殘渣。本方法設備投入低、分離效果好，大大降低了清洗處理成本。
[0063]本發明中，還使用了加熱器，將物料進行升溫，除了將連續相的粘度降低以外，還能增加油和水之間的比重差，從而提升旋液分離器的分離效率。
[0064]本發明中，合理地使用重力式油水分離器，使各級旋液分離器分離出來的低含油水或低流量的含油水能再次進入分離系統進行分離，改善整個系統的操作彈性，提高分離質量。
[0065]本發明還涉及到循環使用分離出來的水，作為將油包水(w/o)型乳化液轉相變成水包油(o/w)型乳化液的添加水。
[0066]上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，包括原油儲罐(100)，其特征在于:還包括抽吸泵(21)，抽吸泵(21)的輸入端和原油儲罐(100)通過管道連接，抽吸泵(21)的輸出端依次設置有加熱器(40)、篩分懸液分離器(50)、主分離懸液分離器(60)、除砂分離器(70)、淤泥脫水器(90)、重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)，在加熱器(40)和篩分懸液分離器(50)之間或者在篩分懸液分離器(50)和主分離懸液分離器(60)之間還設置有混合器(30)，混合器(30)與脫油懸液分離器(80)的底流口通過管道連接； 篩分懸液分離器(50)將經過加熱器(40)加熱的混合物篩分成比重較輕的清洗液和比重較重的待回收液；清洗液經清洗泵(22)升壓后，經清洗噴頭(201)噴射到被清洗的原油儲罐(100)罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化； 主分離旋液分離器(60)、除砂分離器(70)將待回收液分離成油、水和固體物； 淤泥脫水器(90)對固體物進行進一步脫水處理； 重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)對分離出來的水進一步脫油，混合器(30)將脫油處理后的水與抽吸泵(21)吸出的“油水沙”混合物或待回收液混合。
2.根據權利要求1所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:篩分懸液分離器(50)的溢流口端設置有清洗泵(22)，清洗泵(22)將篩分懸液分離器(50)的溢流口流出的清洗液經清洗噴頭(201)高壓噴射到原油儲罐(100)的罐底淤泥上對罐底淤泥進行清除，篩分懸液分離器(50)的底流口連接主分離懸液分離器(60)，主分離懸液分離器(60)的溢流口端連接外輸油管(64)或原油儲罐(100 )，主分離懸液分離器(60 )的底流口連接除砂分離器(70)，除砂分離器(70)的底流口連接淤泥脫水器(90)，淤泥脫水器(90)的固相出口連接淤泥容器(93)，除砂分離器(70)的溢流口和淤泥脫水器(90)的液相出口均連接到重力式油水分尚器(110),重力式油水分尚器(110)分尚的油輸往輸油管(25),重力式油水分離器(110)分離的水經脫油懸液分離器(80)脫油后輸往混合器(30)，脫油懸液分離器(80)還通過廢水管道(83 )和廢水處理裝置連接已將多余的水輸往廢水處理裝置。
3.根據權利要求1或2所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:混合器(30)設置在篩分懸液分離器(50)和主分離懸液分離器(60)之間時，在混合器(30)和主分離懸液分離器(60)之間還設置有第二加熱器(140)以調節待分離物料的溫度使其適合于進一步的分離要求。
4.根據權利要求1或2所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:主分離旋液分離器(60 )是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器。
5.根據權利要求1或2所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:除沙分離器(70)是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器。
6.根據權利要求1或2所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:篩分懸液分離器(50)是一臺或一組并列的旋液分離器。
7.根據權利要求1或2所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收設備，其特征在于:抽吸泵(21)是低轉速、低額定壓力的泵，抽吸泵(21)和原油儲罐(100)之間設置有過濾器(10)。
8.一種原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一:用抽吸泵(21)將清洗液和液化的罐底淤泥組成的“油水沙”混合物從被清洗的原油儲罐(100)中抽出，將“油水沙”混合物或在“油水沙”混合物中添加了水后經過加熱器(40)加熱，再用篩分懸液分離器(50)將加熱后的混合物篩分成比重較輕的清洗液和比重較重的待回收液； 步驟二:清洗液經清洗泵(22)升壓后，經清洗噴頭(201)噴射到被清洗的原油儲罐(100)罐底淤泥上，使更多的罐底淤泥液化；同時，將待回收液或在待回收液中添加了水后經過主分離旋液分離器(60)、除砂分離器(70)分離成油、水和固體物； 步驟三:使用淤泥脫水器(90)對固體物進行進一步脫水處理，固體物脫水處理后形成泥餅；使用重力式油水分離器(110)和脫油懸液分離器(80)對分離出來的水進一步脫油處理，將脫油處理后的水作為添加水并通過混合器(30)與“油水沙”混合物或待回收液混合以便提高罐底淤泥的清除和分離的質量。
9.根據權利要求8所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:步驟三中脫油處理后的水在混合器(30)中與待回收液混合后經第一加熱器(140)加熱。
10.根據權利要求8或9所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:加熱溫度是40-75 °C。
11.根據權利要求10所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:優選的加熱溫度是55-75 °C。
12.根據權利要求8所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:步驟三中脫油處理后的水在混合器(30)中與“油水沙”混合物或待回收液混合形成的混合物中水的含量超過50% (體積比)，是水包油(o/w)型乳化液；所使用的混合器(30)是靜態混合器。
13.根據權利要求8所述的原油儲罐罐底淤泥清除回收的方法，其特征在于:主分離旋液分離器(60)是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器；除沙分離器(70)是一臺或一組并列的旋液分離器，或者是由多臺或多組旋液分離器串聯形成的多級式分離器。
【文檔編號】C02F9/10GK104291542SQ201410492764
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】康波, 婁籠筑, 張季愚, 李岑 申請人:北京藍星清洗有限公司