Проверенный способы очищения цистерн.

Введение.

Нефтепродукты принято использовать в качестве топлива, смазочного материала, при прокладке новых и ремонте старых дорог, а также для многих других целей, которые имеют крайне важное значение в жизни человека.

Они представляют собой определённые смеси углеводородов и их производных.

Нефтепродукты, как правило, имеют вязкую маслянистую структуру и обладают высоким уровнем впитываемой. Доставляются к месту назначения данные вещества в цистернах.

Периодически эти ёмкости могут потребовать ремонта или замены их наполнения на другое вещество. В этом случае цистерна требует качественной отчистки.

 

 

Проверенный способы очищения цистерн.

Как отчистить цистерну от нефтепродуктов специалисты думали достаточно долго, и проведя массу испытаний изобрели 2 основных способа.

 

Метод пропарки

Нефтепродукты имеют одну особенность, при высокой температуре становятся более жидкими и теряют свою вязкость. Поэтому для того, чтобы очистить цистерну, её хорошо нагревают. Делается это с помощью специальной пропарочной станции. После нагрева, нефтепродукты удаляются с поверхности.

Данный метод не отличается высокой эффективностью и обладает рядом следующих недостатков:

Ø Необходимость наличия специального оборудования

Ø Возможность проведения работ исключительно специально обученным персоналом

Ø Высокий уровень опасности во время проведения работ

Ø Низкая эффективность

Поэтому решая, как очистить цистерну от нефтепродуктов стоит учитывать все возможные риски.

 

Метод промывки

Промывка цистерн от остатков нефтепродуктов осуществляется с использованием специально разработанных химических средств. Концентрированный очиститель разводиться в полном соответствии с инструкцией, заявленной производителем.

После приготовления раствор наносится на поверхность посредством пульверизатора и выдерживается определённое время.

Чаще всего срок выдержки составляет не более получаса. В это время на поверхности цистерны происходит химическая реакция и нефтепродукты полностью растворяются.

Затем ёмкость промывается чистой водой, подаваемой под высоким давлением. Загрязнение смывается достаточно быстро.

Метод обладает рядом преимуществ и считается более подходящим для этих целей:

Ø Быстрая эффективная отчистка больших площадей

Ø Полное растворение остатков нефтепродуктов

Ø Возможность проведения работ без привлечения специалистов

Ø Безопасность для человека

Но также данный метод имеет существенный недостаток:

Ø Во время промывки цистерн образуется большое количество воды, загрязнённой остатками нефтепродуктов.

Поэтому проводить работы следует возле сточного отверстия, чтобы они могли туда стекать. Иначе есть вероятность загрязнения участка, на котором стояла цистерна.

Ø Также перед тем, как очистить цистерну от нефтепродуктов, нужно надеть одежду, которую не жалко будет выкинуть в случае чего и запастись средствами защиты – респиратором и перчатками.

 

Внутреннее освещение

Эстакада осмотра оборудована рабочим и аварийным электроосвещением. Светильники выполнены во взрывозащищенном исполнении,с использованием люминесцентных энергосберегающих ламп напряжением 220 В. На эстакаде осмотра используется два типа взрывозащищенных светильников:

    – ВЭЛ-Д по бокам эстакады с внутренней стороны на уровне +2,00 м. и +5,00 м. от уровня рельса.

    – ВАД-61 под навесом эстакады на уровне +6,50 м. с лампами ДРЛ мощностью 125 Вт. над рабочей площадкой эстакады.

    Четыре информационных световых указателя во взрывозащищенном исполнении марки ВЭЛ-Т-Н1 с надписью «ВЫХОД» расположены на эстакаде над лестницами входа и выхода с торцов и по бокам эстакады. Количество и марки светильников, а так же их мощность указаны в таблице 3.2.

Таблица 2 – Технические параметры осветительных приборов

Количество и марка светильников	Тип лампы	Мощность
124 ВЭЛ-Д рабочее	Энергосберегающая 2Х21Вт	5,208 КВт
44 ВЭЛ-Д аварийное	Энергосберегающая 2Х21Вт	1,848 КВт
84 ВАД61 рабочее	ДРЛ-125Вт	10,5 КВт
44 ВАД61 аварийное	ДРЛ-125Вт	5,5 КВт
4 ВЭЛ-Т-Н1	Светодиодная	8 Вт

 

Применение ультразвука для очистки от асфальтосмолистых и парафиновых отложений на объектах транспорта и хранения нефти

Методы борьбы с АСПО.

На сегодняшний день в промышленности применяется множество методов борьбы с АСПО (рисунок 1).

Рисунок13 – Реконструкция паропровода путем увеличения задвижек

 

 

 

Принципиально эти методы различаются на превентивные (предотвращение отложений) и непосредственную борьбу с уже выпавшими отложениями. Методы, относящиеся к физическим, основаны на действии механических и ультразвуковых колебаний (вибрационные методы), а также электрических, магнитных и электромагнитных волн. Существующие вибрационные методы основаны на создании в области парафинообразования колебаний, которые, воздействуя на кристаллы парафина, вызывают их микроперемещения, что препятствует осаждению на стенках труб. Воздействие магнитных полей следует отнести к наиболее перспективным из физических методов. По мнению некоторых специалистов, образование микропузырьков газа в центрах кристаллизации после магнитной обработки обеспечивает газлифтный эффект. Под действием магнитных полей на движущуюся жидкость происходитразрушение агрегатов, состоящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соединений железа, находящихся в типичных концентрациях 10–100 г/т в нефти и попутной воде. В каждом агрегате содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микрочастиц, поэтому разрушение агрегатов приводитрезкому (в 100–1000 раз) увеличению концентрации центров кристаллизации парафинов и солей и формированию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа микронных размеров. В результате разрушения агрегатов кристаллы парафина выпадают в виде тонкодисперсной, объемной, устойчивой взвеси, а скорость роста отложений уменьшается пропорционально уменьшению средних размеров, выпавших совместно со смолами и асфальтенами в твердую фазу кристаллов парафина.

Тепловые методы основаны на свойствах парафина плавиться при температурах выше 50 ºС и стекать с нагретой поверхности. Для создания необходимой температуры требуется специальный источник тепла, который может быть помещен непосредственно в зону отложений или вырабатывать теплосодержащий агент.

В настоящее время используются следующие технологии с применением: - горячей нефти или воды в качестве теплоносителя; - перегретого пара; - электропечей наземного и скважинного исполнения;электродепарафинизаторов (индукционныхподогревателей),осуществляющих подогрев нефти в скважине;реагентов, при взаимодействии с которыми протекают экзотермические реакции.

Недостатками данных методов являются высокая энергоемкость, повышенная электро- и пожароопасность, во многих случаях – и ненадежность конструкции при достаточно невысокой эффективности.

Существует множество работ, в которых авторы отмечают изменение физических свойств жидкостей под воздействием ультразвука, например в работе Х. Хамиди представлена разработка методики непосредственного исследования влияния ультразвуковых волн на вязкости парафина, синтетического масла и керосина при различных частотах и мощностях воздействия. Эксперименты проводились как в контролируемом, так и в неконтролируемом температурных режимах в гладкой капиллярной трубке. Результаты показывают, что вязкости жидкостей уменьшаются при воздействии ультразвука, что может происходить за счет наведенного тепловыделения и кавитации внутри жидкости. Обсуждаются и интерпретируются особенности частоты, мощности и температуры ультразвука по снижению вязкости.

 

Тепловые методы по предотвращению и удалению отложений имеют ограничения по максимально допустимым температурам эксплуатации и не могут дать требуемой эффективности. Прогрев ниже температур плавления парафинов обычно не только малоэффективен, но и из-за интенсификации тепломассобменных процессов на границе нефть – стенка может привести к увеличению отложений.

 

Анализ существующих методов по предотвращению и удалению отложений нефти в процессе трубопроводного транспорта показал отсутствие в настоящий момент эффективной технологии, которая позволила бы бороться с отложениями без прямого воздействия на состав нефти и вывода, зачищаемого оборудованиях из эксплуатации.

 

Изучение механизма ультразвукового воздействия на поверхности твердых веществ и успешный опыт его использования при обработке скважин, говорят о возможности использования ультразвукового метода для диспергирования донного осадка в резервуарах и очистки внутренней поверхности трубопроводов.

Во второй главе представлены результаты исследования силы кавитирующих полей при ультразвуковой обработке асфальтосмолопарафиновых отложений.

 

С целью определения и установления механизма разрушения АСПО с помощью кавитации, вызванной ультразвуковыми волнами, был проведен эксперимент с применением высокоскоростной камеры. Задачей эксперимента являлось определение параметров, при которых в жидкости возникают кавитационные поля и как эти поля могут влиять на АСПО.

Исследование силы кавитирующих полей при ультразвуковой обработке асфальтосмолопарафиновых отложений.

С целью определения и установления механизма разрушения АСПО с помощью кавитации, вызванной ультразвуковыми волнами, был проведен эксперимент с применением высокоскоростной камеры. Задачей эксперимента являлось определение параметров, при которых в жидкости возникают гравитационные поля и как эти поля могут влиять на АСПО.

На рисунке 2 представлена экспериментальная установка. Одной из задач эксперимента являлась визуальная фиксация того, что с помощью кавитации, вызванной в жидкости ультразвуковыми волнами, можно очищать поверхности. Следующей задачей было установление параметров ультразвукового воздействия, при которых происходит очистка каждого образца в различных условиях.

 

Для фиксации изменений в образце использовалась высокоскоростная камера (скорость съемки до 700 тыс. кадров в секунду). Для обеспечения необходимого разрешения на камеру был установлен микроскоп.

 

 

Рисунок 14 – Экспериментальная

 

установка

 

Рисунок 15 – Экспериментальный куб с испытуемым образцом на дне

 

 

Воздействие на образец осуществлялось через пьезоэлемент с помощью генератора ультразвуковых волн и усилителя. Нахождение резонансной частоты системы проводилось с использованием осциллографа.

 

Для проведения эксперимента был изготовлен куб из оргстекла толщиной 5 мм (рисунок 3). Оргстекло было нарезано частями 5 х 5см и склеен

эпоксидным клеем. Опыты проводились при атмосферном давлении и температуре. В куб помещались испытуемые образцы. Стекла для образцов были предварительно очищены и обезжирены. На них наплавлялся слой испытуемого вещества и в некоторых случаях слой уменьшался с помощью пинкотера. Затем с помощью герметика стекла прикреплялись к нижней поверхности куба с внутренней стороны. Куб устанавливали на штатив перед камерой. После этого куб заполняли дистиллированной водой. С противоположной стороны от камеры устанавливали лампу.

Для создания в жидкости кавитационного эффекта использовался пьезоизлучатель 7BB-20-6L0. Для получения ультразвуковых колебаний в среде необходимо обеспечить работу пьезокристалла в диапазоне частот от 20 кГц. Для преобразования тока использовался ультразвуковой генератор Agilent 33522A фирмы KeysightTechnologies (США), имеющий связь по частоте и амплитуде. Данный генератор синхронизировался с работой высокоскоростной камеры фирмы PHOTRON. В ходе эксперимента частота изменялась в промежутке от 20кГц. Для усиления сигнала (амплитуды) использовался усилитель фирмыTandCPowerConversion, Inc.дальнейшем эксперименты проводились на определенной резонансной частоте с изменением амплитуды, усилением сигнала и увеличением количества циклов (времени воздействия).

Парафин наплавлялся на стеклянные пластины, которые приклеивались ко дну куба. Было использовано две парафиновые модели. В первой модели парафин наносился простым наплавлением. Для второй модели в процессе застывания с помощью шприца были добавлены пузырьки воздуха. Это было сделано для исследования влияния ультразвука на содержащийся в парафине пузырек воздуха.

 

Далее для обеих систем была найдена оптимальная резонансная частота. Резонансная частота находилась с помощью осциллографа и гидрофона, опущенного в воду максимально близко к поверхности парафина. Осциллограф синхронизирован с генератором ультразвуковых волн и усилителем. На генераторе устанавливали значение амплитуды 0,1–0,5 В

 

На рисунке 4 изображен осциллограф, на котором виден ряд резонансных частот. Из этого ряда для проведения дальнейшего эксперимента был выбран ряд частот 70–75 кГц, т.к. при них наблюдается наибольший резонанс.

 

 

Рисунок 16 – Нахождение рабочей частоты системы

 

 

После нахождения оптимальной резонансной частоты осциллограф отключался от генератора, гидрофон вытаскивался из воды. Для наблюдения за поведением кавитирующих пузырьков использовалась высокоскоростная камера FASTCAM SA-X2 с микроскопом в качестве объектива (увеличение 100, разрешение 128 х 8 пикселей при максимальной съемке 1000000 кадров в секунду), также синхронизированная с генератором (рисунок 5).

 

 

Рисунок 17 – Высокоскоростная камера с микроскопом

 

Рисунок 18 – Парафиновый образец с пузырьком воздуха

14

 

 

В эксперименте с образцом с предварительно посаженным пузырьком воздуха под слой парафина (рисунок 6) воздействие осуществлялось периодами по 1 секунде. В области пузырька уже на 2-ой секунде были видны изменения образца. Они обуславливались появлением кавитирующих пузырьков в области выпуклости образца. Также наблюдалось изменение размера пузырька в парафине с конечным всплытием пузырька, таким образом, ядром чистой полости стало именно то место, где находился пузырек. И именно с этого места и начиналась очистка поверхности с помощью кавитирующих пузырьков.

На данном изображении видны белая область – очищенная и темная – парафин. Так же отчетливо видны пузырьки воздуха больших размеров (рисунок 7).

Воздействуя на образец около 1 мин можно было наблюдать значительные изменения.

Далее были проведены экспериментальные исследования на промышленном образце АСПО, предоставленном с действующего трубопровода МН ТУ-3 197 км ЛПДС «Черкассы». Ход эксперимента был аналогичен экспериментам, описанным выше. Резонансная частота составила 75 кГц, амплитуда 10 В, время одного воздействия не более 10 с.

 

До и после проведения эксперимента образец был взвешен для проведения количественного анализа результатов (рисунок 9). Масса АСПО на пластине уменьшилась на 75 %.

 

Рисунок 19 – Образец из действующего

 

трубопровода

 

 

Рисунок 20 – Образец

 

после испытания

15

 

 

Рисунок 21 – Образцы до, во время и после испытаний

 

На основе анализа проведенных исследований можно заключить, что ультразвуковые излучатели создают кавитирующие поля, которые значительно влияют на асфальтосмолопарафиновые отложения и вызывают процесс их отделения от поверхностей.

Проводились исследования зависимости амплитуды в точке подключения гидрофона от амплитуды при постоянном усилении сигнала (рисунок 10).

 

напряжения на гидрофоне, В

 

40

 

35

 

30

 

25

 

20

 

15

 

10

 

R2=98,962%

 

 

 

 

5

 

0

 

0        1         2         3         4         5         6         7         8         9        10       11

 

Напряжение на генераторе, В

 

 

 

Рисунок 22 – Зависимость амплитуды в точке подключения гидрофона от амплитуды при постоянном усилении сигнала

 

16

 

 

Установлено, что давление, измеренное на гидрофоне, изменяется нелинейно. Следовательно, и давление кавитирующих пузырьков изменяется так же нелинейно, и существует предельный тепловой эффект при ультразвуковом воздействии, выражающийся в ограниченной тепловой мощности процесса вне зависимости от увеличения входной мощности генератора колебаний.

Таким образом, при увеличении входной мощности генератора выше 30 % от его максимума не происходит явного сокращения времени достижения необходимой температуры. Следовательно, в целях оптимизации процесса ультразвуковой обработки имеет смысл проведение предварительных исследований свойств образцов АСПО и нефти, на основании которых следует производить точную калибровку и настройку преобразователей.

Исследования теплового эффекта при ультразвуковой обработкеасфальтосмолистых и парафиновых отложений в объёме нефти.

Ультразвуковой гомогенизатор создает продольные механические колебания

частотой 20 кГц посредством электрической стимуляции (обратный пьезоэффект). Входная мощность может быть задана в диапазоне от 20 % до 100 % от максимальной.

Сонотрод, установленный на консоль, увеличивает колебания и передает их в среду через всю свою фронтальную поверхность. Ультразвуковые колебания на сонотроде с механической амплитудой до 100 мкм создают в обрабатываемой среде кавитацию. Временные высокие давления и температуры, генерируемые во время этого процесса, могут вызывать реакции, благоприятные для необходимого применения.

 

Исследовалось время достижения температуры плавления парафина при различных входных мощностях и постоянной амплитуде. Стеклянная колба заполнялась парафином, который был предварительно расплавлен, и далее было выждано время для его обратного превращения в кристаллическую форму. После

этого сонотрод ультразвукового гомогенизатора UIP2000hdT был помещен в центр затвердевшего образования парафина, как показано на рисунке 23.

 

Рисунок 23 – Сонотрод, установленный в парафин

 

Термометр был установлен на расстоянии 0,04 м от сонотрода. Возможности генератора позволяли изменять мощность в диапазоне 10–100 % от максимальной мощности (2 кВт) с шагом 10 %.

 

 

Результаты эксперимента по определению времени достижения заданной температуры представлены графически на рисунке 12.

 

 

Время достижения t = 45 °C, мин

 

 

20

 

18

 

16

 

14

 

12

 

10

 

8	R2=99,460%

 

6

 

4

 

2

 

0

 

0 10 20         30         40         50         60         70         80         90         100

Входная мощность генератора, % от максимума (2000 Вт)

 

Рисунок 24 – Зависимость времени достижения температуры t = 45 °С

от входной мощности генератора

 

 

Заключение:

 

1 Анализ существующих методов по предотвращению и удалению

отложений нефти в резервуарах показал преимущества ультразвуковой обработки для размягчения и диспергирования плотных трудноудаляемых отложений, которые заключаются в отсутствии прямого термического воздействия, влияния на состав и свойства нефти, необходимости последующей очистки и утилизации жидкостей.

2 Установлено, что ультразвуковая очистка поверхности от отложений нефти в значительной мере происходит из-за проявления кавитационных полей

под действием резонансных ультразвуковых колебаний, при этом максимальная

амплитуда колебаний асимптотически стремится к определенному значению, и

равному 40В для условий эксперимента.

3 Экспериментально установлено наличие синергетического эффекта кавитирующего и теплового полей, позволяющего производить диспергирование

донного осадка с большей скоростью по сравнению с только тепловым воздействием той же мощности.

4 Разработанная математическая модель процесса ультразвуковой обработки нефти, учитывающая косвенный тепловой эффект резонаторов, позволила оценить среднюю величину увеличения тепловой мощности процесса – в 1,5 раза по сравнению с обычным нагревом, и определить радиус эффективного действия ультразвуковых излучателей, лежащий в пределах от 0,5 до 1,0 м в зависимости от типа резонат

Введение.

Нефтепродукты принято использовать в качестве топлива, смазочного материала, при прокладке новых и ремонте старых дорог, а также для многих других целей, которые имеют крайне важное значение в жизни человека.

Они представляют собой определённые смеси углеводородов и их производных.

Нефтепродукты, как правило, имеют вязкую маслянистую структуру и обладают высоким уровнем впитываемой. Доставляются к месту назначения данные вещества в цистернах.

Периодически эти ёмкости могут потребовать ремонта или замены их наполнения на другое вещество. В этом случае цистерна требует качественной отчистки.

 

 

Проверенный способы очищения цистерн.

Как отчистить цистерну от нефтепродуктов специалисты думали достаточно долго, и проведя массу испытаний изобрели 2 основных способа.

 

Метод пропарки

Нефтепродукты имеют одну особенность, при высокой температуре становятся более жидкими и теряют свою вязкость. Поэтому для того, чтобы очистить цистерну, её хорошо нагревают. Делается это с помощью специальной пропарочной станции. После нагрева, нефтепродукты удаляются с поверхности.

Данный метод не отличается высокой эффективностью и обладает рядом следующих недостатков:

Ø Необходимость наличия специального оборудования

Ø Возможность проведения работ исключительно специально обученным персоналом

Ø Высокий уровень опасности во время проведения работ

Ø Низкая эффективность

Поэтому решая, как очистить цистерну от нефтепродуктов стоит учитывать все возможные риски.

 

Метод промывки

Промывка цистерн от остатков нефтепродуктов осуществляется с использованием специально разработанных химических средств. Концентрированный очиститель разводиться в полном соответствии с инструкцией, заявленной производителем.

После приготовления раствор наносится на поверхность посредством пульверизатора и выдерживается определённое время.

Чаще всего срок выдержки составляет не более получаса. В это время на поверхности цистерны происходит химическая реакция и нефтепродукты полностью растворяются.

Затем ёмкость промывается чистой водой, подаваемой под высоким давлением. Загрязнение смывается достаточно быстро.

Метод обладает рядом преимуществ и считается более подходящим для этих целей:

Ø Быстрая эффективная отчистка больших площадей

Ø Полное растворение остатков нефтепродуктов

Ø Возможность проведения работ без привлечения специалистов

Ø Безопасность для человека

Но также данный метод имеет существенный недостаток:

Ø Во время промывки цистерн образуется большое количество воды, загрязнённой остатками нефтепродуктов.

Поэтому проводить работы следует возле сточного отверстия, чтобы они могли туда стекать. Иначе есть вероятность загрязнения участка, на котором стояла цистерна.

Ø Также перед тем, как очистить цистерну от нефтепродуктов, нужно надеть одежду, которую не жалко будет выкинуть в случае чего и запастись средствами защиты – респиратором и перчатками.