原油罐機械清洗技術(shù)在石化企業(yè)的應(yīng)用

張 鵬 劉英斌 葛永睿

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州516086)

中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)原油罐211-T-02自2009年開工投產(chǎn)后未進(jìn)行過清罐檢修，罐內(nèi)及罐壁結(jié)油污渣垢、罐底淤渣過多，而且中央排水管線已部分損壞，不能繼續(xù)正常使用，需要進(jìn)行工藝處理后交設(shè)備檢修。鑒于機械清洗相較于人工清洗具有諸多優(yōu)點，提出使用油罐機械清洗(COW)技術(shù)對211-T-02進(jìn)行清罐作業(yè)。結(jié)果表明該技術(shù)可以實現(xiàn)全過程密閉清洗，安全環(huán)保性能高，作業(yè)時間短，原油回收率高，且回收油性能穩(wěn)定，社會效益及經(jīng)濟效益顯著[1-2]。與人工清罐相比,改油罐采用機械清罐可產(chǎn)生清罐效益371.4萬元。

1 COW技術(shù)原理及流程

COW技術(shù)清洗流程見圖1。使用臨時敷設(shè)的管道，將COW設(shè)備與需清洗油罐、供給清洗油的油罐以及存放殘油的回收油罐連接在一起，利用設(shè)置在清洗油罐上的清洗機，噴射清洗油罐所供給的清洗油來溶解油渣、油污，通過抽取系統(tǒng)抽取溶解的淤渣，過濾處理后再將其送到回收油罐中。主要工藝過程包括同種油清洗和溫水循環(huán)清洗，通過機械清洗后，可以使油罐直接達(dá)到動火維修條件。

圖1 清洗流程

2 清罐過程及存在的問題

2.1 清罐過程

方案審批完成后，清罐單位人員、設(shè)備進(jìn)場；將211-T-02液位降至不高于3 m，在浮盤支柱處安裝25支清洗槍；再將COW設(shè)備與需清洗油罐、供給清洗油油罐以及存放殘油的回收油罐連接好；通過稀釋攪拌，倒空罐底油至液位0.6 m處；利用安置在清洗油罐上的清洗機噴射清洗油來溶解油渣、油污并進(jìn)行循環(huán)油洗，將溶解后的淤渣過濾后送到回收油罐回收；利用升溫后的消防水進(jìn)行溫水循環(huán)清洗；罐內(nèi)油渣清理。最后在清罐后進(jìn)行驗收。

2.2 存在的問題及改進(jìn)措施

2.2.1 清洗油的處理

本次清罐罐底油及清洗污油超過900 t，原計劃通過脫水口進(jìn)入摻煉泵去常減壓裝置摻煉。但加工后出現(xiàn)常減壓電脫鹽排水發(fā)黑，排水重油和油泥較多等現(xiàn)象，不適合常減壓摻煉。經(jīng)過充分論證后決定改為進(jìn)延遲焦化裝置回?zé)挘拾才疟敬吻逑从腿窟M(jìn)入216-T-05,然后進(jìn)入裝置回?zé)挕５?16-T-05為拱頂常壓罐且無呼吸閥，因此對清洗油的閃電、密度、油溫、含水要求較高，為了作業(yè)安全，往216-T-05通氮氣降低氧含量和暫停沿線伴熱，從而使該清洗油順利倒入216-T-05。然后對216-T-05進(jìn)行技術(shù)改造，如增加氮封系統(tǒng)等，以保障儲罐安全。目前該罐已完成改造，用于原油罐及重油罐的清罐油的接收、處置，改造效果良好。

另外，211-T-02罐內(nèi)存油為停開工產(chǎn)輕、重污油，重污油沉降至罐底使得211-T-04罐內(nèi)油品的黏度很大(經(jīng)蓬萊油稀釋攪拌后黏度1 747 mm2/s)，而清罐單位的倒油泵(離心泵，設(shè)計流量180 m3/h)吸力不夠，導(dǎo)致流量偏低，實際使用時最大流量僅為70 m3/h，影響了清罐進(jìn)度。因此當(dāng)油品黏度較大時可以考慮使用容積泵進(jìn)行輸送。

2.2.2 機械清洗過程中存在的問題

這次機械清洗進(jìn)行了3次清罐油洗和2次稀釋攪拌，共5次使用清洗槍循環(huán)。清洗槍壓力維持在0.5 MPa時才能保證清洗效果，但由于211-T-02罐底黏油未能倒空，清洗油循環(huán)后黏度很快上升，清洗泵出口壓力下降很快，致使開雙槍時泵出口壓力達(dá)不到0.5 MPa，只能改用單槍循環(huán)清洗，致使油洗耗時較長。

改進(jìn)建議：在清洗設(shè)備不能改變的情況下，要盡量倒空罐底油；增加油洗次數(shù)至4～5次，按每次壓250 m3新油計算，將需要250～500 m3新油進(jìn)行油洗。

2.2.3 機械清洗存在的弊端

清洗設(shè)備大型化、占用場地大且移動困難；清洗設(shè)備運行涉及面廣，包含機、電、儀的安裝、操作、維修以及使用等多方面的技術(shù)性工作，特別是處在原油罐區(qū)特定環(huán)境下，現(xiàn)場安全管理存在一定難度；油水分離器存在高溫水霧，易造成操作人員燙傷；在惰性氣體冷卻過程中存在泄漏，造成浪費的同時嚴(yán)重威脅到清洗安全。

對應(yīng)的改進(jìn)措施為：(1)將油水分離器底加熱盤管改成密封結(jié)構(gòu)，將水與外界介質(zhì)隔離，并將水引入另一水箱進(jìn)行再利用，從而形成一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，消除了傷人危險；(2)清洗裝置運行中發(fā)現(xiàn)分離器右側(cè)空腔積水過多是惰性氣體堵塞泄漏的主要原因，因此對分離器進(jìn)行技改加上閥門，有效解決了該類問題。

3 COW技術(shù)的應(yīng)用效果

2014年7月，惠州石化首次運用COW技術(shù)對1×105m3原油罐211-T-02進(jìn)行清罐作業(yè)，取得了良好的清洗效果，清罐后完全具備檢修條件。與人工清罐相比，主要具有如下優(yōu)點。

3.1 實現(xiàn)了全過程密閉清洗，安全環(huán)保性能高

傳統(tǒng)人工清洗只是清洗簡單地對罐底堆積物人工挖掘處理或蒸汽加熱溶解，作業(yè)人員通過罐壁人孔進(jìn)入油罐內(nèi)進(jìn)行人工清洗，儲罐空間狹小，空氣流通不暢，可燃?xì)怏w濃度高，容易發(fā)生中毒及爆炸事故，施工作業(yè)周圍環(huán)境惡劣，嚴(yán)重地影響作業(yè)人員的身心健康。另一方面，從油罐內(nèi)清出的污油渣及人工清洗產(chǎn)生的大量污水可能造成罐區(qū)及周邊地區(qū)環(huán)境的污染。

COW技術(shù)可實現(xiàn)全過程密閉清洗，清洗時人員不需進(jìn)罐，僅需在罐外部操控清洗設(shè)備，控制清洗進(jìn)度，實現(xiàn)施工作業(yè)人員不直接接觸罐內(nèi)油氣，降低了勞動強度，同時改善了施工作業(yè)條件，而且也不會對周邊環(huán)境造成影響，安全環(huán)保性能較好。

3.2 作業(yè)時間短，清罐效果好

對于1×105m3原油罐211-T-02來說，人工清洗一般需要120 d的清罐時間，而本次采用COW技術(shù)僅用了56 d，不僅大幅縮短了清罐時間，同時也減少了因油罐停運而給業(yè)主帶來的損失。

機械清罐可以實現(xiàn)全方位、徹底清洗儲油罐，可使絕大多數(shù)有機沉積物經(jīng)過噴射、擊碎、溶解得以清除。通過開人孔進(jìn)罐檢查，罐底部、管壁、中央排水管、密封圈、浮盤支柱等清洗得較為干凈，僅在罐壁與罐底板交界處周圍沉積了少量幾乎不含污油的砂泥、鐵銹等廢渣，同時清罐現(xiàn)場整潔健康，清洗效果好，完全具備動火檢修條件。

3.3 原油回收率高且回收油性能穩(wěn)定

儲油罐在密閉環(huán)境下清洗，經(jīng)過油、水循環(huán)清洗及相應(yīng)的油水分離工藝，使罐底油經(jīng)過濾清除雜質(zhì)后得以重新回收，減少了原油損耗。與人工清罐相比，采用COW機械清罐技術(shù)減少了油品損耗量，提高了原油回收率，原油回收率可達(dá)95%以上，而人工清罐原油回收率只能達(dá)到90%左右。

根據(jù)經(jīng)驗，一座1×105m3原油罐能抽至罐底0.6 m(扣除罐底油泥和水后約有原油量1 000 t)。人工清罐時通過兩次墊水抽罐底能回收約850 t原油，切盡明水后，罐內(nèi)約有0.2 m(含有罐底油泥)、150 t原油無法回收。而本次采用COW清洗共計回收原油954.7 t，原油回收率達(dá)到95.5%。

本次回收原油全部外送污油罐，從表1(回收油性質(zhì))可以看出：罐底原油經(jīng)稀釋攪拌及油洗后外送能達(dá)到接收污油指標(biāo)，且罐內(nèi)污油可以通過延遲焦化裝置回?zé)捇虻怪猎凸迵綗捈庸ぁ?/p>

表1 回收油性質(zhì)

3.4 社會效益及經(jīng)濟效益顯著

機械清洗時注入氮氣置換罐內(nèi)空氣或可燃性氣體，降低了可燃性氣體及氧氣濃度，可以避免靜電、爆炸或人為疏忽造成的事故，確保機械清罐作業(yè)安全、可靠。作業(yè)環(huán)境及空間無任何污染，作業(yè)人員的身心健康得以保證，因此社會效益顯著。

機械清罐是在密閉系統(tǒng)進(jìn)行的，所回收的原油進(jìn)入煉油系統(tǒng)按商品原油進(jìn)行銷售，而人工清罐這部分油按落地污油處理掉，商品原油與落地污油差價約1 500元/t(原油價格約為3 500元/t，污油價格為1 000～2 000元/t)，在此回收污油價格按上限計算，即2 000元/t。由于回收后的油品雖接近正常原油的品質(zhì)，但是品質(zhì)略低，因此取一個保守的價格，即按回收原油售價為3 000元/t計算。

清罐效益主要包括回收油效益、清罐費用(包括人工、材料、輔助消耗等)、停罐損失費。人工清罐及機械清罐數(shù)據(jù)詳見表2～5，其中停罐損失一般按0.5元/(m3·d)計算。

表2 回收油效益

表3 停罐損失及清罐費用

表4 清罐效益綜合分析 萬元

表5 機械清洗5個原油罐的清罐效益

綜上所述，與人工清洗相比，機械清洗有較好的經(jīng)濟效益，僅211-T-02即可實現(xiàn)清罐效益371.4萬元。截至目前為止，COW技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在惠州石化5個原油罐上，累計帶來清罐效益1 710.6萬元。

4 推廣應(yīng)用

隨著原油罐的大型化以及原油品質(zhì)的劣質(zhì)化，同時又要滿足健康安全環(huán)保方面的急切需求，COW技術(shù)的推廣應(yīng)用就顯得格外重要。該清罐技術(shù)不僅健康安全環(huán)保、經(jīng)濟高效，同時從節(jié)約資料，保護環(huán)境方面來看，均引領(lǐng)油罐清洗業(yè)的發(fā)展趨勢。

目前我國有原油儲罐1萬余座，總儲量約有1×108m3，每年有上千座原油罐需要進(jìn)行清洗作業(yè)。機械清洗技術(shù)適應(yīng)全球原油趨于劣質(zhì)化的形勢，針對各種性質(zhì)不同油品的原油罐均有良好的清洗效果，其推廣應(yīng)用的前景深遠(yuǎn)、意義重大。

由于COW清洗全過程都是在油罐內(nèi)密閉條件下施行的，作業(yè)人員不直接接觸油氣，同時采取注入氮氣置換罐內(nèi)空氣和可燃?xì)怏w，以降低可燃性氣體及氧氣濃度的方法，達(dá)到了很好的防爆條件。所以，COW清洗完全可靠，同時作業(yè)環(huán)境及空間無污染，作業(yè)人員的身心健康也得以保障，其社會效益顯著。鑒于COW技術(shù)應(yīng)用于原油罐清罐的諸多優(yōu)點，惠州石化的其他原油罐清罐時也將全部選用機械清洗方法。