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COWS原油储罐清洗技术在涠洲终端厂的应用


实用技术
文章编号: 1671- 8909( 2008) 04- 0014- 06

清 洗 世 界
C lean ingW orld

第 24卷 第 4期 2 0 08年 4月

COW S原油储罐清洗技术 在涠洲终端厂的应用


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( 湛江兴海清洗工程有限公司, 广东湛江 524057) 要: 介绍了 COW S原油罐清洗技术的原理和工艺特点, 结合涠洲终端处理厂两个 5

m 原油罐 ( TA- 30A / B) 的实际清洗情况, 从安全环保、 清罐工期、 清罐质量、 工人劳动强度和综 合效益等多个方面论述 COW S原油罐的优点。 关键词: 原油罐; COW S清洗技术; 应用; 优点 中图分类号: TE972 . 1
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文献标识码: C

Application of COW S cleaning for crude oil tank in W eizhou Term inal Factory ZH OU Yong
( Zhan jiang X ingha i c lean in g engineerin g Co. , L td. , Zhan jiang , Guangdong 524057 Ch in a) , A bstract It in troduced the prin ciple and process characteristics o f clean in g techno lo gy o f COW S : ( crude o il w ash in g system ) . And describ ed the advantages of COW S in safety, env iron enta l conser m vation construct io n period quality fatigue and benefit by practical cleaning o f tw o 5 , , , o il tank in W eizhou ter in al factory. m K ey words crude o il tank crude oil w ash ing techno lo gy; app lication advantage : ; ; 10 m crude
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根据有关储油罐修理的规范规定, 储油罐每运 行 5~ 8年要进行开罐检查, 维修, 这时就要对储油 罐进行清洗。清洗的目的就是要除去堆积在油罐底 部的淤渣及罐壁上的凝油和凝蜡。原油储罐里的淤 渣通常由无机沉积物和有机沉积物组成。无机沉积 物包括铁锈、 泥浆等; 有机沉积物包括原油、 砂、 蜡、 沥青等。分析原油储罐的沉积物, 发现原油和蜡占 全部淤渣的 80 ~ 95 , 其他除了水之外, 无机沉积 % %
收稿日期: 2008- 03- 05

物很少。由此可见, 原油储罐的沉积物中大部分是 有用的物质, 应加以回收利用
[ 1]



中海石油 (中国 ) 有限公司湛江分公司涠洲终端 处理厂两个 5万 m 原油储罐 ( TA - 30A /B ) 为外浮 顶储罐, 设计规格为 60 m 19 3 m, 其中浮顶共 .
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有支柱 118根, 罐侧壁人孔 3个, 罐顶人孔 3个, 罐 底脱水口 1个, 浮顶排水口 1个。 该罐自 1999年投产以来, 至 2006年 3月, 已连

作者简介: 周勇 ( 1969- ), 男, 广东茂名人, 工程师, 主要从事石油化工设备清洗工 作。

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续使用 8年, 两个储罐的中央排水管线由于老化, 弯 曲等原因, 都已穿 孔漏油, 其排水 功能已经 完全丧 失, 严重影响储罐的安全运行。另外由于储罐中的 原油凝点高 ( 达到 30 ), 粘度大, 油温低, 罐壁周围

? 同种类油品、 全封闭、 机械自动循环 #的物理清洗技 术。循环清洗时不须人员进罐, 清洗的同时罐内注 入惰性气体, 绝对保证清洗工作的安全, 在很短的时 间内对油罐进行全方位的清洗, 将 98 以上的有机 % 沉积物经过喷射、 击碎和溶解, 基本复原成标准的原 油, 实现了安全、 健康、 环保式清洗。 1 1 COW S技术的工作原理 . COW S机械清洗装置是利用油的溶解作用与清 洗机的机械作用结合清除油泥的方法。 COW S机械 清洗装置主要有: 清洗装置、 喷射装置、 回收装置和 惰性气体发生装置四部分。 其主要工艺流程是: 先将供油罐的清洗油输送 到清洗装置, 经清洗泵加压后送入清洗枪, 使清洗油 通过清洗枪上的喷嘴喷出, 从而击碎、 溶解和分散被 清洗罐内的淤渣或沉积物, 然后将溶解后的油通过 回收管道送入回收装置进行过滤, 经回收泵将油输 至供油罐 (见图 1)。

也因此日积月累附着一些凝固的原油, 导致浮船不 能降到设计的最 低位置 1 8 m。现 B 罐 只能降到 . 2 16 m 处, 还有 0 36m 的原油 (大约 1 000 m ) 不能 . . 排出外输, 对原油外输油量构成了一些影响, A 罐同 样也存在这种情况 (达到 2 10 m ) , 为此涠洲作业区 . 根据生产的实际需要决定使用原油储罐专用清洗设 备 ! ! ! COW S ( Crude O il W ashing Syste ) 对 TA m 30A /B原油罐进行全面清洗, 由湛江兴海清洗工程 有限公司实施。
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1 COW S油罐清洗技术
COW S机械清洗装置主要是清洗外浮顶储油罐 的设备。该设备是利用特殊的液体喷射装置, 采用

图 1 COW S储罐清洗系统流程

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清洗 世界

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清洗用的清洗枪按环行平均架设在被清洗罐浮 船的支柱套管上, 清洗枪安装数量根据罐的容积, 通 常 5万 m 油罐需安装清洗枪 22支左右, 每支清洗 枪的覆盖有效半径按 15 m 配置。则每个清洗机的 有效辐射面积 为 707 m , 需覆盖的 总面积为 2 826 m , 清洗机可在自动上下转动 的同时, 进行 360% 水 平旋转, 在油罐内实现三维喷射。由于外周部罐底 板比其他地方低, 残余油、 淤积油多集中在外周。另 外, 由于外周顶板结构复杂, 有时会产生喷射流清洗 死角。考虑到这一点, 一般情况下, 最外周的清洗枪 安装在离罐壁 5~ 8 m 的支柱上, 以外周清洗枪为起 点, 依次决定内周部分的清洗枪设置, 并确保各有效 清洗范围相互覆盖。原油储罐 ( TA - 30A /B )直径为 60 m, 浮顶一共有六圈支柱, 每圈支柱相隔 5 ~ 7 m, 因此, 每隔一圈支 柱必须设 置清洗 枪, 一共 设置三 圈, 在同一圈支柱上, 每根支柱间距也是 5~ 7 m, 每 两个支柱必须安装一台清洗枪, 在最大外周一共有 支柱 26根, 所以布置了 13支清洗枪, 间隔外周有 14 根支柱, 布置了 7支清洗枪, 内周有 6根支柱, 布置 了 3支清洗枪, 共安装清洗枪 23支。根据供油的排
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量和压力, 可以同时轮流使用 2~ 6支清洗枪 (注: 由 于要求喷射压为 0 5~ 0 7M P a 23支清洗枪中依次 . . , 可同时使用 2~ 6支 ) , 以保证油罐内不同部位都被 喷射到。 在清洗时, 要向油罐内通入清洗枪惰性气体 ( 氮 气 ) , 以防止清洗枪喷射作业时产生的静电引起罐内 混合气体爆炸。一般要 使罐内氧 体积百分 数低于 8 ( 原油 挥发性 油气爆 炸极 限的 下限一 般为 % 1 1 . %
[ 2]

) , 当油罐内的淤渣被清除之后, 再用热水清

洗 ( 即通过清洗枪喷射热水清洗 ) 可使油罐的沉积物 基本除尽, 热水冲洗的过程中再加入海特 H 油污专 用清洗剂, 彻底溶解附着在罐底的油污, 完全露出金 属本体。经干燥处理, 洁净度可以达到同种类油品, 全封闭、 机械自动循环清洗的标准。 1 2 清洗工艺流程 . 利用原油外输小泵 ( 排量为 500 m / h), 将进储 罐 C 的生产热油 (温度可提高到 85 左右 ) 转到清 洗流程中, 再通过清洗枪把高温原油射进储罐 B 或 A 中, 等罐内残油溶解后再用回收装置向事故罐移 送 ( 见图 2) 。
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图 2 涠洲终端厂的 COW S储罐清洗工艺流程 后, 则会在油罐内形成气层部分。为了防止清洗机 运作时静电等导致火灾, 向气层部分注入惰性气体 ( 通常使用氮气, 也可使用造氮机所产氮气 ), 在这一 过程中, 继续将有流动性的油全部移送到事故油罐 ( T - A19)中去。 B 罐 2007年 4月 20日开始油移送作业, 4月 22 日支柱触底, 历时 3天; A 罐 5月 25 日开始油移送

2 COW S清洗油罐施工工艺
2 1 油移送及油罐沉积物预处理 . 2 1 1 油移送过程 . . 在罐顶支柱触底前, 以及清洗机开动之前, 需将 被清洗罐中有流动性的油移送到其他油罐中。通常 从油罐下部的 排放管口 抽吸移送。罐顶支 柱触底

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作业, 5月 26日支柱触底, 历时 2天。 油罐淤渣预处理作业, 一般在油移送过程结束, 罐顶支柱触底后进行, 目的是为了尽快降低淤渣的 高度, 安装罐壁临时人孔。由于 TA - 30A /B 罐内的 淤渣较厚, 支柱无法触底, 罐底淤渣堆积高度分别为 2 16 m 和 2 10 m, 罐顶支柱不能触底, 因此, 降罐位 . . 这一过程与油罐淤渣预处理过程同时进行, 历时 4 ~ 5天。 2 1 2 油移送预处理 . . 引储罐 TA - 30C 约 75 生产热油, 经四平台外 输泵出口清洗管线, 并经安装在 TA - 30A /B 罐顶的 清洗机送入罐内, 边用清洗机喷射, 使淤渣溶解、 分 散, 并将流动化了的淤渣抽出移送到事故油罐, 逐步 减少淤渣量, 使罐顶支柱能够触底。 油移送 A 罐预处理作业, 由于采用大排量外输 大泵, 提高清洗热油温度等措施, 清洗效果良好, 清 洗进度明显加快。根据现场实际情况, 采用 COW S 技术, 清洗机每喷射一个周期 55 的良好清洗热油, 可除掉约 15~ 20 cm 高的淤渣, 而 A、 罐清洗热油 B 平均温度分别为 73 、 , 有效提高了清洗效果。 68 2 2 同种油热油清洗 . 同种油热油清洗作业, 安排在罐侧壁临时人孔 安装完毕后进行。由生产装置提供的清洗热油通过 布置在 TA - 30A /B 罐顶的清洗枪, 向被清洗罐内喷 射具有一定压力 (喷射压力为 0 5~ 0 7 M Pa) 的热 . . 油溶解淤渣, 淤渣层破碎后溶入清洗热油, 并经回收 装置的回收泵升压后, 送往回收油罐 ( 即事故油罐 ) , 此过程连续循环直至罐内淤渣层全部溶解, 从而实 现了回收。 由于清洗热油温度较高, 同种油清洗效果良好, B罐同种油清洗历时 3天, 4月 27日结束, 转入温水 清洗; A 罐历时 2天, 5月 30日结束, 转入温水清洗。 清洗进度明显加快。 需要指出的是, 在此清洗阶段及后续的温水清 洗阶段, 经过 多次检测, 发现 A、 罐底残留淤渣均 B

存在不同程度的倾斜落差, 其中 B 罐倾斜落差较 A 罐大, 同种油清洗时, 倾斜最低处东面、 南面最高处 液位分别为 0. 43 m 和 0 25 m, 相差 0 18 m; 而 A罐 . . 倾斜最低处东面、 南面最高处液位分别为 0 21 m 和 . 0 12 m, 相差 0 09 m。特别是 B 罐内落差较大, 由 . . 于人孔 L 型抽头底部距罐内底板较高, 使部分残留 油无法抽出, 对温水清洗末期的残余油水移送操作 造成一定影响, 同时增加了后期人工处理的工作量。 针对 B罐倾斜较大的情况, A 罐清洗前对临时 人孔进行了局部改造, 改造后抽吸效果良好, 大大提 高了清洗进度, 顺利转换温水清洗, 确保了清洗进度 和效果。 2 3 温水清洗 . 通过用同种热油进行的清洗, 已去除绝大多数 淤渣, 但为了更进一步提高罐内壁清洗效果, 在进行 过同种油清洗后进行温水清洗。这种温水清洗, 利 用四平台清水罐的清水, 往油罐中 加入一定量 ( 约 80~ 120 m ) 的温水, 边循环加热, 边进行清洗, 在循 环管道中设置油水分离器, 用浮油隔膜回收泵回收 油分, 送回应急油罐。 由于清水 罐温 度约 45 , 而 COW S 工艺 要求 70 热 水, 因此启 用惰性气体装 置, 利用 其少量的 0 5 MP a蒸汽, 通过清洗装置换热器对循环温水进 . 行加热, 温水 温 度提 高 到 58 , 确 保了 温 水 清洗 效果。 B罐温水清洗历时 3天, 4月 30日结束, 打开人 孔通风; A 罐历时 2天, 6月 1日打开人孔通风。 2 4 油罐内部清扫 . 在温水清洗过程结束后, 就可以打开储油罐人 孔、 清扫孔, 把残留 在油罐内部的土 砂、 铁锈、 固态 物、 残存淤渣清除到油罐外。 A 罐历时 3天, B罐历 时 5天。该过程可安排与设备、 器材拆卸同期进行。 A 罐、 罐内部清理工作分别于 5月 10日、 B 6月 5日结束, 工程竣工, 交付作业区使用。 A 罐清洗总 工期历时 16天, B 罐清洗总工期历时 25天。
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3 清洗效果
用机械清洗设备完成对油罐的清洗后, 除了极 少量的清洗液喷射死角外, 油罐的整个表面都会暴 露出来, 只有铁锈、 砂或泥和少量积水、 油残留在油 罐底部, 因此可在短期内完成随后的收尾清洁工作。 本工程 A 罐清扫仅用 3天, B 罐清扫也只用了 5天 就达到安全动火要求。 以 A 罐为例, A罐打开人孔后, 可见底板金属本 色, 罐壁及罐侧用 手摸无油 迹, 残 水锈黄色 不含油 分, 水带锈黄色是由于罐内局部油漆脱落的铁锈水 造成。清洗效果良好, 罐内无油渣残留物, 达到预期 清洗效果。进入刚清洗完的原油罐内观察, 发现罐 体除在局部罐底板处凹凸不平部位有少量积水外, 罐壁和浮船清洗效果非常光亮, 可见金属本色; 密封 口等较隐蔽处, 清洗后几乎没有油渍。这种清洗效 果, 在油罐开孔通风后, 只要对罐底废渣稍做人工清 扫处理, 完全达到动火条件。 B罐仅在罐底板靠近罐壁边周围沉积少量含油 质的铁锈、 泥沙等废渣, 剩余含水残留物清出打包处 理, 约 3. 6 m 。罐内底板、 罐壁、 浮盘顶等表面均清 洗干净, 见金属本色。清洗效果良好, 罐内无淤渣残 留物, 达到预期清洗效果。 3 1 清洗前后残渣分析比较 . 为便于比较, 在清洗前, 取罐内底部淤渣作组分 分析, 与机械清洗后淤渣作组分分析比较, 数据如表 1所示。 表 1 COW 工艺清洗前后残渣分析比较表
% 项目 清洗前 清洗后 含油量 65. 9 19. 0 蜡质 20. 5 7. 6 沥青质 1. 4 0. 3 含水量 8 3 . 12 6 . 无机物 3 8 . 60 5 .
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沉积衍生物, 绝大部分属于有用的油状物质, 可以通 过机械清洗加以复原和再利用。 从机械清洗后残渣分析结果看, 绝大部分的油 分和蜡质均被回收, 沉积物中无机 物 ( 其中多为铁 锈、 砂泥和少量湿性碳 ) 占大部分, 残渣表面形态多 以砂粒及块状物固体为主, 达到较好的清洗效果。 以 A 罐为例, 清扫出的罐底残渣主要为砂、 泥, 外包有少量的碳氢化合物, 数量不到 1 m , 原油回收 率达 99 99 以上。 . % 3 2 经济效益分析 . 3 2 1 缩短油罐停用时间产生的效益 . . 一个 5万 m 储油罐, 采用机械清洗油罐比人工 清洗缩短时间 5~ 6 周 ( 按罐内油泥 堆积平均高度 0 8 m 计, 采用传统人工清扫方法需要近 45天至 60 . 天, 而采用 COW S自动清罐技术只要 12至 16天的 时间 )。以下计算按减少油罐停用时间 5周, 每周每 m 平均 3元 ( 注: 国际上 通常按 2~ 4元 计算, 2003 年数据 ) , 本次 TA - 30A /B 工程清洗罐总容量 10万 m 来折算 ( 两个 5万 m 储油罐 ), 节约成本达 150 万元。 仅此一项, 采用机械清罐技术, 缩短油罐停用时 间, 所形成效益就达 150万元。 实际上, 由于储罐 TA - 30A /B 油泥堆积高度达 2 16 m, 远远高于罐壁人孔高度, 并且储罐设计也没 . 有清扫孔, 人工清罐是完全无法进行的。 3 2 2 回收原油效益 . . 根据检测的淤渣堆积和同种油、 温水清洗过程 的计量, 回收 B 罐底原油 ( 按淤积物 2 16 m 计 ) 和 A . 罐底原油 (按淤积物 2 10 m ) 分别为 6 020 m 、 838 . 5 m , 按市场原油均价 2 000元 / , 回收原油价值 2 000 t 多万元, 经济效益显著。 3 2 3 安全环保 . . TA - 30A /B储罐开孔通风 48 h后, 罐内气体分 析合格, 人可安全进入罐内清理, 并可达到动火施工 要求, 且罐内的异味明显比人工清罐低得多, 达到预
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从表 1可以看出, 清洗前, 罐内沉积物油分与蜡 质超过 85 , 除了水之外, 无机物含量并不多, 只占 % 3 8 。分析结果表明, 这一部分罐底残渣应为原油 . %

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期的效果。 整个清洗过程符合 HSE 管理体系要求。通过向 罐内注入惰性气体和氮气, 使氧气含量控制在 8 以 % 下, 进行封闭式射流同种油和热水循环清洗, 清出的 残余罐底废渣较少。实现安全、 健康、 环保清洗。

劳动强度大大降低, 效率提高, 有效减少原油资源浪 费, 给涠洲终端厂带来良好的经济效益和社会效益, 值得推广。









4 结束语
采用 COW S清洗技术清罐符合安全、 健康、 环保 的管理体系的要求, 与人工清罐比较, 清罐效果好,

[ 1] 俞 宏 兴. 原 油 储 罐 清 罐 方 法 概 述. 管 道 技 术 与 设 备. 2001, ( 6): 37- 38. [ 2] 段多 寿. 油 气储 运安 全 知识 问答. 北京: 机 械 工业 出 版 社, 2003.

( 上接第 4页 ) 氮、 磷等元素, 其极性基团的物理吸附或化学吸 硫、 附作用, 吸附在金属表面
[ 5]

细菌比较容易滋生, 在现场采集垢样时, 发现污垢表层 有些微生物, 菌类存在, 因此为了加速清洗剂的渗透速 率, 我们建议投加杀菌剂, 起到杀菌和剥离作用。 5) 虽然清洗缓蚀剂对 20 号碳钢有一定的钝化 效果, 通过硫酸铜点滴试验, 变色时间为 16 s, 超过 10 s优良的标准, 但是为了保证清洗后对设备的耐 腐蚀性, 我们还是按照常规设计了钝化的处理步骤。

。一方面改变金属表面

的电荷分布和界面性质, 使金属表面的能量状态趋 于稳定化, 增加腐蚀反应的活化能能量, 降低其腐蚀 速率; 另一方面由于非极性基紧密排列在金属表面 形成一层疏水性保护膜, 阻碍着与腐蚀反应有关的 电荷或物质的转移, 从而使得腐蚀反应受到抑制, 从 而使清洗过程中腐蚀速率比较低。 2) 静态实验与实际循环清洗中存在着腐蚀率的 差距。静态实验由于存在浓差极化, 可以减缓 20号 碳钢金属的腐蚀, 而在实际循环清洗过程中, 可以使 溶液混合比较均匀, 同时存在流体的冲刷, 会加重了 金属的腐蚀
[ 6]









[ 1] 梁治齐. 实用清洗技 术手 册 [ M ]. 北 京: 化学 工业出 版 社, 1999 31- 33 140- 146, 287- 299. , , [ 2] 杨志刚, 张宁生, 吴 新民, 等. 天然气 加热炉 清洗与缓 蚀 阻垢 技术研究 I[ J]. 天然气工业, 2005, 25 ( 4): 160163 . [ 3] 魏刚, 熊蓉春. 热水锅 炉防腐 阻垢技 术 [ M ]. 北 京: 化 学 工业出版社, 2002 215- 222. , [ 4] 弓宁满. ? 三合 一 #清洗 剂的 研制及 其在 设备 清洗中 的 应用 [ J] . 清洗世界, 2004, 20 ( 2): 33- 37 . [ 5] 刘景云. 电 站锅 炉的 柠檬 酸清 洗 [ J]. 清 洗世 界, 2006 , 22 ( 7): 15- 19. [ 6] 刘道新. 材料的腐蚀与防护 [M ] . 西安: 西北 工业大学 出 版社, 2005 47- 66 , .

, 因此静态实验中清洗剂对金属的腐
2

蚀率必须远低于质量标准 6 0 g / ( m ? h ), 才能有 . 效防止实际循环清洗中的过度腐蚀。 3) 清洗过程中, 应注意监测循环水系统液位情 况, 如液位过低要适量补水, 同时有些设备可能因长 期运行过程中产生垢下腐蚀, 随着垢的溶解和脱落, 蚀孔暴露出来, 可能会产生泄漏 (注: 这不是由于清 洗过程中腐蚀造成的 ) , 应及时观察解决。 4) 天然气加热炉的工作温度在 50 左右, 微生物、


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