專利名稱：油槽的清潔方法以及實現該方法的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對裝原油的浮動頂蓋式油槽進行清潔的方法，以及一種實現該方法的裝置。
眾所周知，儲存原油的油槽一般都是有浮動頂蓋的圓柱形槽。所述頂蓋結構因此隨著油槽中原油量的多少而處于或者高于或者低于地面的位置。當然，所述浮動頂蓋的四周具有密封裝置，防止原油溢出頂蓋四周。我們知道，在這種儲油槽中，在油槽底部會逐漸沉積一種殘渣，這種殘渣大部分由所儲存的原油中的最重的組分，尤其是一些石蠟化合物，以及一些無機組分比如水、砂子、銹蝕顆粒等類似的東西組成。所述殘渣，英文術語叫做“sludge(殘渣，油泥渣)”，可以在油槽底部形成厚達1或2米或更厚的油泥層，因此需要將這些油泥渣清除，以清潔油槽。事實上，如果油泥渣在油槽底部累積，而所述浮動頂蓋又隨著油槽的排空而向底部下沉，浮動頂蓋就可能接觸油泥渣沉積層的某一點，這會使頂蓋失去平衡，將頂蓋卡在油槽側壁中的傾斜位置；而且，浮動頂蓋的重量達幾百噸，可以想見，要修復這樣的故障會產生相當大的花費。
為了能夠完全排空油槽而又不使浮動頂蓋接觸油槽底部，有人在所述浮動頂蓋中設置了一些管接頭，在這些管接頭中插一些支承托架。當頂蓋沉向底部時，所有支承托架同時落到槽底上，這使頂蓋與槽底相隔一定距離，從而可以將油槽中的所有液態(tài)原油完全排空。當油槽中的液態(tài)原油完全排空后，為了清除其中的油泥渣，人們提出用手工清除的方法清潔人員從油槽側壁下部上開設的人員出入口進入油槽作業(yè)。這種方式費時、費力又費錢，而且，這樣從油槽中清除的油泥渣的處理要避免產生任何污染，因此通常是將其焚燒銷毀。從總成本來看，這種清潔方式是不可行的。
人們還提出當油槽排空后，從人員出入口引入一個中央攪拌器，將其設置于油泥渣沉積層附近，可繞一個垂直軸旋轉。這種攪拌器利用油泥渣的搖溶性，企圖在向油槽中重新注入液態(tài)原油的時候使油泥渣懸浮起來，但是，這種方法僅僅在油槽底部的中央區(qū)域有局部的效果，而且，令攪拌器以有效轉速旋轉所需的功率會導致產生由油泥渣中的水和原油組成的乳濁液，而對于所儲存的原油的使用來說，乳濁液的產生是要極力避免的。因此，這種清潔裝置并不令人滿意。
人們還提出在油槽側壁的下部設置若干螺旋攪拌器，使其在油槽的圓周上均勻分布。這些螺旋攪拌器使油泥渣有效地產生從油槽四周向油槽中央區(qū)域的運動，但總的來說，油泥渣沉積層的體積并未顯著減少；相反地，沉積層的厚度變得更加不均一了，因此，前述的頂蓋下沉的故障遠未被防止。最后，從所述螺旋攪拌器的運轉所需的能量的角度來看，使用所述螺旋攪拌器的成本也是極高的。所以，這種方法也不令人滿意。
本發(fā)明所基于的事實是，如果大體上在所述沉積層上的液態(tài)原油的空間中產生擾動和/或渦流，并向所述沉積層噴射足夠強大的原油射流，以使所述沉積層逐漸重新懸浮起來，并由加于液態(tài)原油的擾動維持于這種懸浮狀態(tài)——就可以使所述沉積油泥渣重新懸浮到沉積層上方的原油中去。這樣，油泥渣沉積層就會一點一點地消失，重新進入液態(tài)原油內，這樣也重新利用了油泥渣，因為，不再需要將任何沉積物質清除到油槽之外進行銷毀。因此，按照本發(fā)明，提出，將沉積了油泥渣的油槽部分排空，在沉積層的上方只留下有限量的原油，在該有限量的原油的空間中產生擾動或者渦流首先在液態(tài)原油的液面下方泵吸原油，然后將泵吸的原油重新注入油槽中，相對于清潔作業(yè)時浮動頂蓋下方的總容積，泵吸和重新注入的流率必須足夠大。向油槽的重注是由垂直設置在浮動頂蓋下方的旋轉噴管完成的，這些噴管裝有向沉積層方向噴射原油射流的噴嘴；所述噴管的旋轉產生繞噴管軸的渦流，并使得所述渦流與油槽中的總量相關。為此，用實現原油重注的噴管取代所述浮動頂蓋支承托架，所述噴管的下部在沉積層上表面的平均面附近。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種方法，使得在浮動頂蓋式原油儲槽的底部淀積形成沉積層的油泥渣重新懸浮起來，所述浮動頂蓋具有一系列均勻分布于其表面的支承托架孔，所述孔可以將支承托架固定到所述頂蓋上，當油槽中的原油液面低于支承托架的長度時，所述支承托架就支承于槽底上，從而將所述頂蓋支承起來，該方法的特征在于--使油槽中的原油液面離槽底油泥渣的最高處一個距離L，該L約在2到5米之間，--用至少一個泵吸入所述油槽中的原油，總的小時流量為V/n，V為油槽中浮動頂蓋下方尚存的容積，n為大約8到15之間的數，--用所述浮動頂蓋所帶的、垂直設置于油槽中且位于油泥渣上方的噴管將所述泵吸的原油重新注入油槽中，所述每一個噴管在所述浮動頂蓋下方的長度小于L，被驅動著繞其軸旋轉，其下端被堵上，具有至少一個噴嘴設置在油泥渣的上方，所述噴嘴的射流指向槽底，同一個噴管的噴嘴的出口截面充分小，使得所述泵的流率以及原油射流的射出壓強都足夠大，以使一個噴管所產生的渦流范圍與相鄰噴管產生的渦流范圍相互交叉，--持續(xù)使用上述方法，直到泵入的原油密度等于某預定值，該值對應于所述油泥渣基本上完全重新懸浮的狀態(tài)。
上述數值n決定了吸入及重新注入油槽的小時總流率，該值的選擇要依據用油泥渣重懸浮的方法清潔的油槽的參數、油泥渣本身的物理化學性質，以及油槽為了進行清潔作業(yè)而允許停止運轉的時間。
按照本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的實施方式，在每一個噴管上設置一系列噴嘴，所述噴嘴分布于該噴管的長度上，使得該噴管所產生的渦流范圍與油槽中尚存的液態(tài)原油層的高度總值相關。最好，驅動噴管的轉速在0.25到4轉/分鐘之間。所述噴管繞其軸的旋轉可以由防火電動馬達驅動，在每個噴管上各安裝一個馬達。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種實現如上所述的方法的裝置，該裝置的特征在于，所述噴管安裝在油槽浮動頂蓋的支承托架孔的管接頭中。所述旋轉噴管在支承托架孔中的安裝，也就是在通常將支承托架固定到浮動頂蓋上的管接頭中的安裝，其主要的好處是可以安裝本發(fā)明的清潔裝置，而又不需要對要清潔的油槽的浮動頂蓋進行任何改動只需要將所述支承托架一個一個地抽出，并陸續(xù)以所述旋轉噴管取代之即可。由于所述支承托架孔相距足夠近，所述噴管射出的旋轉射流就會攪動油槽中尚存原油的整個空間，從而沖蝕油泥渣碎片，直到油泥渣完全懸浮起來。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，每個噴管具有一系列位于距槽底不同高度的噴嘴，高度較低的噴嘴的射流方向朝著槽底，高度較高的噴嘴的射流朝向浮動頂蓋；各噴管最好具有三個高度的噴嘴，其中，中間的噴嘴生成大致水平的射流，而另兩個高度的噴嘴的射流的軸相對于噴嘴所在的噴管軸傾斜50到70度。在每一個噴嘴高度，可以設置徑向相對的兩個噴嘴。最好，所述較低高度的噴嘴設置的高度在沉積層平均高度上方20到50厘米。
泵吸油槽中的原油的泵可以用流量測定泵而獲得有益的效果，例如可以是螺旋泵。這種泵提供給定的流量，從而使得在噴嘴出口處獲得的壓強是該泵所供給的所有噴嘴的出口面積的函數。噴管周圍的擾動所涉的空間顯然比提高射流的噴射壓強更為重要。使大致為以噴管軸為軸的圓柱形的所述各個擾動空間與相鄰噴管的擾動空間相互交叉，從而使得油槽中的液態(tài)原油的任何部分都不在按照本發(fā)明的系統所產生的擾動范圍之外。
當然，攪動油泥渣同樣會使油泥渣中所包含的無機成分重新懸浮起來。因此，在泵的入口設置過濾器，將所述無機成分過濾掉，而通過該過濾器的部分無機物則被泵的螺旋槳葉以各種方式軋碎。當本發(fā)明的清潔作業(yè)停下來時，一方面，在油槽中有經過過濾的均一的液體，亦即可直接裝入油輪的原油，另一方面，在槽底，有非常薄的一層最初含在油泥渣中的最重的無機固體顆粒。通常，油槽的經營者都是通過將油槽中的液態(tài)油轉移到另一個裝相同原油的儲罐中的方式來清空油槽的，當然，這種清空是在本發(fā)明的方法所用的噴管的位置重新裝上浮動頂蓋的支承托架之后才進行的。在與另一油槽中的原油完成混合之后，就可以對按照本發(fā)明用于清潔作業(yè)的原油進行精煉了。
按照一種最佳實施方式，本發(fā)明的裝置至少具有兩個泵，每個泵的上游都有至少一個過濾器，每個泵的下游有一個分配器，該分配器的每一個出口供給一個腔室，后者供給p個噴管，p是一個整數，對于裝置所有的腔室來說都是一樣的。
為了更好地理解本發(fā)明的目的，下面對附圖中所示的一種實施例進行說明，該實施例為純粹說明性的舉例，而不是限制性的。
在所述附圖中--

圖1簡要示出了實現本發(fā)明的方法的一種裝置；--圖2簡要示出了一個浮動頂蓋式原油槽的剖面，在該油槽中，設置了一個噴管，用來如圖1所示那樣將泵吸的原油重新注入，圖中沒有示出其他噴管。
--圖3示出了圖2所示的油槽的浮動頂蓋的平面圖，該圖顯示出了所述浮動頂蓋上的支承托架的管接頭，并且以虛線示出了插在所述支承托架管接頭中的每一個噴管所產生的擾動的圓柱形空間形成的圓。
在圖中，以1指示一個儲存原油的油槽的整體；油槽1由一個圓柱形的側壁1a構成，該側壁的下部1b構成槽底。該油槽裝備有一個浮動頂蓋2，該頂蓋的四周具有密封裝置，但圖中未示出。該油槽用來儲存原油，所述頂蓋浮在所裝的原油上。一般，這樣的油槽的直徑約為50米，高約15米。在這樣的油槽中，原油會逐漸傾析(decanter)，從而產生在槽底1b形成一層的油泥渣3，該油泥渣層可達幾米厚；該油泥渣層的表面比較不規(guī)則。所述油泥渣通常是搖溶性的。
為了清潔這種油槽，去除所述油泥渣層3，要將油槽部分清空；假設油泥渣層的平均厚度為1米，就要在油槽中油泥渣層上方留下約3米深的原油，也就是說，所述頂蓋2大約在槽底上方4米處。在所述例子中，浮動頂蓋2裝有72個支承托架，這些支承托架通過在圖3中以4指示的支承托架管接頭穿過所述頂蓋。這些支承托架的長度在1.8米到2.2米之間，當浮動頂蓋下降得足夠低時，支承托架就支承到槽底上。
使浮動頂蓋2到達槽底上方4米處后，將支承托架一個一個地拔下，代之以噴管5。每個噴管5都是一個管子，將其可旋轉地安裝在支承托架管接頭中。噴管5由防火電動馬達6驅動，繞其自身的軸旋轉，所述電動馬達位于噴管的在浮動頂蓋上方的頭部。噴管5的原油供給是由一個軟管7實現的。噴管5分別在三個高度裝有可以將經由軟管7進入構成噴嘴的管子中的原油排出的噴嘴。這些噴嘴確定了輸出射流的方向。噴管上的所述每一個高度裝有兩個徑向相對設置的噴嘴。低位置的兩個噴嘴提供的射流8a的軸與噴管5的軸成60度角，朝向槽底；高位置的兩個噴嘴提供的射流8c的軸與噴管5的軸也成60度角，但朝向浮動頂蓋2；中間位置的兩個噴嘴提供的射流8b的軸大致水平。所述低位置的噴嘴在油泥渣層3平均表面上方大約30厘米處；所述中間位置的噴嘴在低位置噴嘴上方大約60厘米處；所述高位置的噴嘴在中間位置噴嘴上方大約60厘米處。噴管5的下部是堵上的。馬達6以2轉每分的轉速驅動噴管5。
槽1中的泵吸工作是由兩個泵8實現的。所述泵8是螺旋式流量測定泵，每個泵的流量是400立方米每小時。該兩個泵8平行設置，并在每個泵的上游設置一個過濾器9。這兩個過濾器9接到一個2000升的容器10的出口，該容器的入口通過一個管道11連接到槽1的側壁1a的下部。所述過濾器9用來去除泵吸的原油中的無機成分。所述兩個泵8的每一個分別供給一個分配器12。每個分配器12具有三個出口，每個出口都供給一個200升的腔室13；每個腔室13具有六個出口，每個出口裝有一個閥門14，并連接到一個供給兩個噴管5的軟管7。
當泵8泵吸槽1中的原油并將原油注入噴管5中時，在每個噴管周圍形成一個擾動和渦流區(qū)，這些區(qū)域大致就是圖3中虛線所畫的圓圈所限定的區(qū)域。選擇噴嘴出口的截面積，使之足夠小，以使射流的出射壓強足夠大，從而使得在噴管周圍產生的擾動區(qū)的半徑與相鄰噴管的擾動區(qū)相互交叉。這樣，所述油泥渣上方的所有液態(tài)原油都運動起來，噴管5的低位置噴嘴產生的旋轉射流對搖溶性的油泥渣層3的上表面加以侵蝕，從而使油泥渣慢慢地懸浮到其上方的原油中。在原油的所有范圍都受到攪拌的情況下，被攪起來的油泥渣不會重新沉積下來，而是分布到所述油泥渣層3上方的原油的所有范圍中去。
可以理解，在作業(yè)5到7天之后，槽底1b所有表面的油泥渣都會消失，在槽底只會留下一些最初含在所述油泥渣中的無機成分。為了確定作業(yè)何時結束，通常使用的方法是測量原油的密度，當密度到達預定值的時候就停止清潔作業(yè)。所述密度預定值是通過對原油和油泥渣進行初始采樣，并根據油泥渣和留在油槽中進行清潔作業(yè)的原油的相對體積計算出來的。
權利要求
1.一種使得在浮動頂蓋(2)式原油儲槽(1)的底部淀積形成沉積層的油泥渣(3)重新懸浮起來方法，所述浮動頂蓋(2)具有一系列均勻分布于其表面的支承托架孔(4)，所述孔(4)可以將支承托架固定到所述頂蓋(2)上，當油槽(1)中的原油液面低于支承托架的長度(D)時，所述支承托架就支承于槽底(1b)上，從而將所述頂蓋(2)支承起來，其特征在于--使油槽(1)中的原油液面離槽底(1b)油泥渣(3)的最高處一個距離(L)，該L約在2到5米之間，--用至少一個泵(8)吸入所述油槽(1)中的原油，總的小時流量為V/n，V為油槽(1)中浮動頂蓋(2)下方尚存的容積，n為大約8到15之間的數，--用所述浮動頂蓋(2)所帶的、垂直設置于油槽(1)中且位于油泥渣(3)上方的噴管(5)將所述泵吸的原油重新注入油槽(1)中，所述每一個噴管(5)在所述浮動頂蓋(2)下方的長度小于L，被驅動著繞其軸旋轉，其下端被堵上，具有至少一個噴嘴設置在油泥渣(3)的上方，所述噴嘴的射流(8a)指向槽底，同一個噴管(5)的噴嘴的出口截面充分小，使得所述泵(8)的流率以及原油射流的射出壓強都足夠大，以使一個噴管(5)所產生的渦流范圍與相鄰噴管(5)產生的渦流范圍相互交叉，--持續(xù)使用上述方法，直到泵入的原油密度等于某預定值，該值對應于所述油泥渣(3)基本上完全重新懸浮的狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在每一個噴管(5)上設置一系列噴嘴，所述噴嘴分布于該噴管的長度上，使得由一個噴管(5)所產生的渦流范圍與油槽(1)中尚存的液態(tài)原油層的高度總值相關。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，噴管(5)的轉速在0.25到4轉/分鐘之間。
4.實現如權利要求1到3之任何一項所述的方法的裝置，其特征在于，所述噴管(5)安裝在所述支承托架的位置，安裝在所述油槽(1)的浮動頂蓋(2)的所述支承托架孔(4)的管接頭中。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，每個噴管(5)具有一系列位于距槽底(1b)不同高度的噴嘴，高度較低的噴嘴的射流(8a)方向朝著槽底(1b)，高度較高的噴嘴的射流(8c)朝向浮動頂蓋(2)。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，每個噴管(5)具有三個高度的噴嘴，中間的噴嘴生成大致水平的射流(8b)，而另兩個高度的噴嘴的射流(8a、8c)的軸相對于噴嘴所在的噴管(5)軸傾斜50到70度。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，在每一個噴嘴高度設置徑向相對的兩個噴嘴。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述較低高度的噴嘴設置的高度在油泥渣(3)層平均高度上方20到50厘米。
9.如權利要求4到8之任何一項所述的裝置，其特征在于，泵吸油槽(1)中的原油的泵(8)是流量測定泵。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，其至少具有兩個泵(8)，每個泵的上游都有至少一個過濾器(9)，每個泵的下游有一個分配器(12)，該分配器的每一個出口供給一個腔室(13)，后者供給p個噴管(5)，p是一個整數，對于裝置所有的腔室(13)來說都是一樣的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種儲存原油的浮動頂蓋式油槽(1)的清潔方法。按照這種方法,將油槽中油泥渣(3)上方部分清空,用浮動頂蓋(2)上所帶的噴管(5)將油槽(1)中剩下的原油吸出然后重新注入油槽(1),同時用馬達驅動每一個噴管旋轉。噴管的所述注入操作在原油空間中產生擾動,從而重新使所述油泥渣(3)懸浮到原油中去。本發(fā)明還涉及一種實現所述方法的裝置。
文檔編號B08B9/08GK1286653SQ9718251
公開日2001年3月7日 申請日期1997年12月18日 優(yōu)先權日1997年12月18日
發(fā)明者邁克·瓦泰爾 申請人:石油噴嘴國際公司