تقنية تنظيف خزانات النفط الخام

تقنية تنظيف خزانات النفط الخام

CrudeOil Storage Tanks Cleaning Technology

مجموعة تكنولاب البهاء جروب

عميد دكتور

بهاء بدر الدين محمود

01229834104

مقدمة

وجد أن تخزين النفط الخام يؤدي إلى ترسيب 1.5% من المواد العضوية و المواد غير العضوية مثل (الماء والصدأ و الرمل)
هذه الترسبات تسمى مخلفات وهي مادة لزجة و أحياناً ما تكون صلبة توجد في الخزان بإرتفاعات متغيرة من بضع سنتيمترات إلى أمتار قليلة
الطرق الشائعة المستخدمة في الاستخلاص و التنظيف عالية التلوث وتميل إلى الخطورة و فوق ذلك كله فإنه ينتج عنه عدم استعمال الخزان لمدة طويلة ولا يمكن الاستفادة من الرواسب

الطريقة الحديثة صديقة للبيئة و هي فعالة بحيث يمكن أن نسترجع من (90 % إلى 98 %) من النفط الخام المتراكم أي أنه يمكن القول أننا نوفر ملايين الدولارات مع حماية للبيئة

الأهداف التي تحققها هذه الطريقة

استرجاع كمية كبيرة من النفط الخام من المخلفات المتراكمة

تقليل كمية المخلفات الموجودة في الخزانات للحد الأدنى و ذلك يسهل عملية الكشف عليها و صيانتها

أيضاً لتحقيق الأمور التالية

الحماية والعمل المنظم

حماية البيئة

عدم استعمال المواد الكيميائية أو الحفازات

عملية فعالة و سريعة

أقل تكلفة

الطريقة الحديثة

تعتمد هذه الطريقة على العمل في معالجة الرواسب بدائرة مغلقة بإدخال أنابيب مرنة إلى سطح الرواسب وتدور بواسطة حلمات تضخ نفط خام بضغط معين بواسطة مضخات وندور السائل لفترات زمنية معينة

مميزاتها

بدون تلوث

معالجة دائرية مغلقة

النفط المسترجع من الرواسب والمخلفات تضاف إلى النفط الخام

المخلفات المترسبة في نهاية العملية قليلة جداً بالنسبة لحجمها قبل المعالجة

لا تحتاج إلى

إضافة أي مواد كيميائية

تسخين النفط الخام قبل بدء العملية

حقن أي غازات طبيعة

السلامة والحماية

لا يوجد عمال داخل الخزانات

لا توجد أخطار تؤدي إلى إنفجارات

تخفيض التكاليف

اختصار الوقت (عدم تعطيل الخزان لمدة طويلة)

لا نحتاج إلى خزان إضافي (للخدمة) في العملية

استرجاع المواد الهيدروكربونية ذات القيمة العالية

المخلفات النهائية أقل بأكثر من عشر مرات من المخلفات في البداية

استرجاع سعة الخزان الأصلية

الكفاءة

نظام بسيط يقوم بمهمة كبيرة

هذه الطريقة أسرع ثلاث مرات من الطريقة التقليدية

طريقة العمل بسيطة مع عدم إخراج الخزانات عن العمل لمدة طويلة

هذه الطريقة تسمح لنا بعد ذلك متابعة و الكشف على الخزانات بطريقة منظمة و جيدة

طريقة العمل من التحاليل التمهيدية إلى المرحلة النهائية

ما قبل العملية

حساب حجم المخلفات المترسبة في الخزان

تحليل نوعي للمخلفات المترسبة

تحديد خواص النفط الخام

طور التشغيل

عبارة عن تدوير الرواسب بدائرة ميكانيكية مغلقة

ما بعد العملية

عندما تصل مواصفات النفط الخام الناتج إلى المواصفات المحددة قبل العملية تكون عملية التنظيف قد انتهت و يسلم المنتج للجهة المالكة

يسمح للجهة المالكة للخزانات باستعمال الخزان من جديد أو ينظف بالكامل تمهيداً لإجراء عمليات الكشف و إجراء الصيانة إذا لزم الأمر
لكل طن نحصل عليه من هذه الطريقة فإننا نستطيع توفير ما يلي :

النفط المسترجع (المسترد) 60 دولار أمريكي لكل برميل أي480 دولار أمريكي لكل طن

تكاليف حرقه أو دفنه 200 دولاراً أمريكياً لكل طن أي أننا نوفر 680 دولاراً أمريكياً لكل طن

• حماية البيئة الصحية

لا يوجد عمال داخل الخزان خلال العملية (دائرة مغلقة)

لا يوجد طور غازي

الغاز المتبخر في الهواء الجوي أقل بكثير مما هو مسموح به

لا يوجد ماء مختلط بالنفط بعد العملية

لا توجد مخاطر إنفجارات

تطابق وتتمشى مع متطلبات البيئة والسلامة

عمليات معالجة الخامات البترولية لنقلها من الخزانات

يصاحب البترول أثناء خروجه من البئرغازات وأملاح ومياه وشوائب ميكانيكية "رمال وطين"، ولذا يجب فصل هذه الأشياء جزئيًا في الحقل، وكلياً بعد ذلك في معمل التكرير.

ويتم فصل الغازات المصاحبة في حقول البترول في أجهزة خاصة "مصايد"، ثم تدفع إلى وحدة الجازولين لفصل المكثفات الخفيفة،التي تكون غالبًا مصاحبه للغازات، والتي يتم فصلها بتكثيفها وتسمى "الجازولين الطبيعي". ثم يدفع الخام بعد ذلك إلى مستودعات ترسيب، حيث يتم فصل الشوائب الميكانيكية بالترسيب. بعد ذلك يتم نزع الأملاح من البترول عن طريق غسل الأملاح بالماء العذب، ثم ينزع الماء بعد ذلك من البترول.

ويعالج البترول المحتوي على نسبة كبيرة من الأملاح بواسطة 10 – 15% من الماء مرتين أو ثلاث مرات. ويفصل الماء من البترول في بعض الأحيان بسهولة نسبيًا. ولكن غالبًا ما يكون مستحلبات ثابتة مع البترول صعبة الفصل، خصوصًا خلال عمليات الضخ والنقل في أنابيب بسرعة كبيرة ممايصعب التخلص منه.

أ. إعداد البترول للتكرير

(1) طرد الغازات وتثبيت البترول في الحقول

إنّ الغاز الذي يصاحبالبترول أثناء خروجه من البئر، يجب فصله عن البترول. ويتم هذا الفصل في حقولالبترول في أجهزة خاصة "مصايد"، وذلك بواسطة خفض سرعة حركة مخلوط البترول والغاز. وتستخدم طريقة فصل الغاز على عدة مراحل في حالة وجود ضغط عال في البئر.

ولايكفي فصل الغاز فقط من البترول، إذ يتبقى بعد الفصل كثير من القطفات الخفيفة التيقد تتبخر أثناء التخزين في المستودعات وصب البترول في الصهاريج... إلـخ. ولذلك فمنالمستحسن تثبيت البترول في الحقول، وخاصة إذا كان البترول المستخرج يحتوي على كثيرمن القطفات الخفيفة، ويراد نقله لمسافات بعيدة.

ويتلخص تثبيت البترول في فصلالقطفات الخفيفة والغازات الذائبة عن الخام. وتوجه لهذا الغرض أبخرة القطفاتالخفيفة والغاز بعد مرورها خلال مكثف إلى فاصل الغاز gas separator، حيث يفصل الغازويدفع بواسطة مضخة إلى شبكة الغاز أو إلى مصانع معالجة الغاز. ويوجه البترول المثبت الى المصانع للتكرير

احينا يستعمل فاصل الغازات كفاصل مياه اولى ويسمى فى هذهالحاله 3phase separator

(2) نزع الماء والأملاح من البترول

إن الماء والشوائب الميكانيكية "الأملاح والرمل والطين" تصاحب البترول دائمًا أثناء استخراجه. ويفصل الماء منالبترول في بعض الأحوال بسهولة نسبية، ولكنه يكون مستحلبات ثابتة مع البترول فيالبعض الآخر.

ويجب أن يخضع البترول الذي يحصل عليه على صورة مستحلب، لمعالجة خاصة معقدة نسبياً لفصله عن الماء والشوائب الميكانيكية، حيث إن تكرير البترول ذوالشوائب يعقد تشغيل الوحدات الصناعية إلى حد كبير. فإذا سخن مثلاً بترول يحتوي علىشوائب ميكانيكية في مبادل حراري، فإن هذه الشوائب تترسب على سطح التسخين؛ مما يؤدي إلى خفض كفاية المبادل الحراري، وأثناء مرور البترول في الأنابيب بسرعات كبيرة يكونللجسيمات الصلبة تأثير المواد الحاكة، أي أنها تحك في الأجهزة فتبليها قبل الأوان.

ويؤدي بقاء الشوائب الميكانيكية في المتبقيات البترولية بعد التقطير، إلى خفض جودةهذه المتبقيات وزيادة نسبة الرماد فيها (وقود الغلايات والكوك)، وإلى عدم إمكانيةالحصول على منتجات مطابقة للمواصفات.

ويتبخر بشدة الماء الداخل مع البترول فيأجهزة التسخين، فيزداد حجمه زيادة بالغة، مما يؤدي إلى رفع الضغط في الأجهزةوالإخلال بالمعدلات التشغيلية التقنية للوحدة. ويحتوي الماء الموجود في البترول علىكمية كبيرة من الأملاح. وتتوفر هذه الأملاح بصورة أساسية على هيئة كلوريدات NaCl,MgCl2, CaCl2، ويتكون حمض الأيدروكلوريك من تحلل كلوريد الكالسيوم وخاصةكلوريد المغنسيوم أثناء عملية التقطير، ويحت هذا الحمض الأجهزة بشدة.

ويتضح مماسبق أن البترول بعد الحصول عليه من الآبار، يجب أن يخضع لمعالجة إعدادية لتوفيردرجة نقاوته المطلوبة.

(3) المستحلبات البترولية

هناك نوعان من المستحلبات البترولية: "الماء في البترول"، مستحلبات أيدروفوبية hydorphobic، و"البترول في الماء"،مستحلبات ايدروفيلية hydrophilic.

ومستحلبات النوع الأول أكثر انتشاراً منالنوع الثاني. وفي مستحلبات النوع الأول يوجد الماء في البترول على صورة كمية لاحصر لها من القطرات المتناهية في الصغر. أما في مستحلبات النوع الثاني فيكونالبترول على صورة قطرات مفردة معلقة في الماء.

وتتلخص عملية تكوين المستحلبات في الآتي: على الحد الفاصل بين سائلين لا يختلط بعضهما ببعض، وأحدهما مشتت في الآخرعلى صورة جسيمات صغيرة جداً، تتراكم مادة ثالثة ضرورية لتكوين المستحلب وتسمىبالعامل المستحلب أو مثبت المستحلب.

ويذوب العامل المستحلب في أحد السائلين مكوّناًما يشبه الغشاء. ويحجب هذا الغشاء قطرات المادة المشتتة ويمنع اندماجها. وهذهالعوامل المستحلبة في البترول هي الراتنجات والأسفلتينات وصابون الأحماض النفثيةوالأملاح. وعلاوة على المواد المذكورة، تؤثر الشوائب الصلبة المختلفة المشتتة فيأحد الأطوار على ثبات المستحلب.

والعوامل المستحلبة إما أيدروفيلية أوأيدروفوبية. وتُعدّ المواد الراتنجية الأسفلتية والأحماض النفثية الموجودة فيالبترول مركّبات طبيعية وعوامل مستحلبة أيدروفوبية. أما الصوابين الصوديوميةوالبوتاسيومية التي تتكوّن أساساً من تفاعل الأحماض النفثية الموجودة في البترول معأملاح المعادن الذائبة في ماء الحفر، فهي عوامل مستحلبة أيدروفيلية. وتتمتع نفثينات Ca, A1, Fe. Mg بخواص أيدروفوبية.

والمعلقات الصلبة عديمة النشاط السطحي، إلا أنتراكمها على السطح البيني interface، بين البترول والماء يجعل الغشاء أكثر متانة والمستحلب أكثر ثباتًا.

ويعتمد تكون المستحلبات من النوعين المذكورين أعلاه علىوجود هذا النوع أو ذلك من العوامل المستحلبة والمثبتة.

ويكون المستحلب المتكونمن خلط الماء والبترول ذا طابع "بترول في الماء" إذا كان المثبت يذوب في الماء. أماإذا كان المثبت يذوب في الوسط الأيدروكربوني فيتكون المستحلب من نوع "ماء فيالبترول".

(4) الطرق الصناعية لإزالة استحلاب البترول
هناك نوعان من المستحلبات البترولية "الماء في البترول" و"البترول في الماء"، يتضح مما تقدم أن سبب ثبات المستحلبالبترولي يكمن في وجود غشاء متين واق على سطح القطرات. ويتلخص هدم المستحلبات فيتحطيم الأغشية التي تمنع اندماج القطرات، والسبب الآخر لثبات المستحلبات هو تراكمشحنات الكهرباء الإستاتيكية على سطح قطرات الماء والمعلقات الصلبة.

فتحت تأثيرشحنات الكهرباء الإستاتيكية يحدث تنافر متبادل يمنع اندماج قطرات الماء. تتلخصعملية إزالة الاستحلاب في تحطيم المستحلب. وفي أغلب الأحوال، يمكن تقسيم هذهالعملية إلى مرحلتين:

1.تحطيم الأغشية الواقية واندماج قطرات الماء المعلقةإلى الحجم الذي يسمح بترسبها فيما بعد.

2.ترسب القطرات الموحدة وفصل الماء عنالبترول.

ويُزال استحلاب البترول في الظروف الصناعية تحت تأثير الموادالمانعة للاستحلاب ودرجات الحرارة والمجال الكهربائي، كما يمكن استخدام التأثيرالمشترك لهذه العوامل. وهناك أيضًا طرق أخرى لتحطيم المستحلبات، مثل الطرد المركزي "الترشيح" واستخدام الإلكتروليتات.

ولا تستخدم هذه الطرق على نطاق واسع؛ نظراً لقلة فعاليتها أو لصعوبة تحقيقها.

وتُزال الاستحلابات بالطرقالآتية:

(أ) الطرق الميكانيكية

وتتم بالترويق أو الطرد المركزي أو الترشيح، ولكن لاتستخدم هذه الطرق على نطاق واسع

(ب) الطرق الحرارية

تتم بتسخين المستحلب،وخلال ذلك تتمدد الطبقة المثبتة للمستحلب، وتتكسر، وبالتالي تتجمع قطرات الماءوتندمج. وتتلخص الطريقة الحرارية لنزع الماء في تسخين البترول وترويقه في الخزانات. وتستخدم هذه الطريقة لمعالجة المستحلبات غير الثابتة فقط، وهي تؤدي إلى فقد كميةكبيرة من قطفات البترول الخفيفة في حالة الإحكام غير الكافي

(ج) الطرق الكيميائية

باستخداممواد كيميائية مانعة للاستحلاب تكون رخيصة وذات فعالية كافية، وهذه المواد تضعفالغشاء المغلف لقطرات الماء.

(د) الطرق الكيميائية الحرارية

وفيها تستخدم موادكيمائية مانعة للاستحلاب، وذلك خلال عملية تسخين المستحلب البترولي.

ويمكن استخدامالطريقة الكيميائية الحرارية لإزالة الاستحلاب بنجاح، إذا وجدت مادة مانعةللاستحلاب تكون رخيصة وذات فعالية كافية، ويسهل الحصول عليها ونقلها، ولا تسببالتحات الكيميائي للأجهزة.

كما يجب، علاوة على ذلك، أن تختلط المادة المانعةللاستحلاب بالسائل الذي توضع فيه، لكي تستطيع أن تتفاعل بسهولة مع الغشاء الواقي لقطرات الماء.

(هـ)الطرق الكيميائية الحرارية

يخلطالمستحلب البترولي مع المادة المانعة للاستحلاب مباشرة، في مضخة طاردة مركزية، تضخالخام إلى وحدة إزالة الاستحلاب.

وتدفع المادة المانعة للاستحلاب بواسطة مضخاتمجزئة إلى خط سحب مضخات الخام. ويسخن المخلوط في مبادلات حرارية أو في فرن أنبوبيبواسطة البخار، أو تيار من المنتج البترولي الساخن، أو بواسطة النار إلى درجة 70 - 75°م. ويؤدي التلامس بين المادة المانعة للاستحلاب وبين المستحلب، أثناء تحركهما فيالأنابيب، إلى تحطيم الأغشية الواقية.

ويدخل المستحلب المحطم بعد ذلك في وعاء نزعالماء أو في خزان حيث يفصل الماء عن البترول.

وعيوب الطريقة المذكورة لإزالة الاستحلاب هي:

1.استهلاك كمية كبيرة من المواد المانعة للاستحلاب.

2.فقد قطفات البنزين الخفيفة.

3.ضرورة استخدام عدد كبير من الخزانات.

4.تلويث المياه الصناعية المستهلكة بأملاح السلفا... إلخ.

وللإقلال من زمن الترويق واستهلاك المادة المانعة للاستحلاب، يدفع المستحلب في مستودع به وسادة من الماء المفصول من المستحلب، والذي يحتوي على كمية من المادة المانعة للاستحلاب

وقد انتشر استخدام طريقة كيميائية حرارية أكثر تطوراً لنزع الماء من البترول، وهي تسمح بالإقلال من الفاقد. ويتم الترويق في هذه الطريقة في أجهزة محكمة (أوعية خاصة لنزع الماء تعمل تحت الضغط).

ويسخن البترول الاستحلابي في حالة الترويق في أجهزة محكمة إلى درجة 150 – 155°م في مبادلات حرارية أو في أفران، ثم يدخل بعد ذلك في أوعية نزع الماء حيث يحفظ الضغط مساوياً لـ 8 ضغط جوي.

ويتم في أوعية نزع الماء انفصال البترول عن الماء وإبعاد الأخير. ويمر البترول المنزوع منه الماء خلال مبادلات حرارية حيث يبرد إلى درجة 80 - 90°م بواسطة تيار مضاد من البترول الاستحلابي البارد. وتستخدم هذه الطريقة الكيميائية الحرارية المطورة لإزالة استحلاب البترول، عند تحطيم المستحلبات الثابتة للخامات البترولية الثقيلة.

(و)الطرق الكهربية

وتطبق حاليًا على نطاق واسع لنزع الماء والأملاح من البترول. وفي هذه الطريقة يؤثر في المستحلب مجال كهربائي ذو جهد عال وتردد صناعي، فتتحرك قطرات الماء المشحونة تحت تأثير هذا المجال وتتجه إلى الإلكترودات. ويتغير اتجاه حركة القطرات مع تردد المجال، الأمر الذي يؤدي إلى تصادم القطرات بالإلكترودات مما يساعد على اندماجها.

طرق الفصل الكهربيه

يسحب المستحلب من خزان الخام 1،بواسطة المضخة 2، ويدفع إلى المبادل الحراري 3، حيث يسخن بالبخار "أو إلى فرنأنبوبي حيث يتم التسخين بواسطة النار" ثم يدخل في أوعية نزع الماء بالكهرباء 4،وتعمل هذه الأوعية على التوازي.

ويحدد عدد أوعية نزع الماء بالكهرباء وفقًالإنتاجية الوحدة. ويصرف الماء المفصول في أوعية نزع الماء بالكهرباء إلى مجاريالتصريف عن طريق خط التصريف. ويدخل البترول المفصول عن الماء وعاء الترويق الإضافي 5، ثم في المستودع 6.

إزالة الأملاح

تؤدي عملية إزالة استحلاب البترول في الحقول إلى تخلصه من الكتلة الأساسية من الماء والشوائب الميكانيكية، إلا أن البترول الذي أزيل استحلابه يحتوي على الأملاح في حالة معلقة. وهذه الأملاح هي أساسًا كلوريدات الصوديوم والكالسيوم والمغنسيوم وغيرها.

وقد أثبتت التجربة العملية أنه لكي يمكن تكرير البترول يجب ألا تزيد نسبة الأملاح فيه عن 50 مليجرام/ لتر، بل وأقل من ذلك، في حالة تكرير البترول مع الحصول على منتجات متبقية (الكوك البترولي مثلا).

وتجري عملية نزع الأملاح للحصول على النسبة المذكورة. وتشبه عملية نزع الأملاح عملية إزالة الاستحلاب، إلا أنه في عملية نزع الأملاح يحطم المستحلب الاصطناعي الذي يتكون من البترول وماء غسيله.

ويتم نزع الأملاح من البترول في مصانع التكرير، بصورة أساسية، عن طريق غسل الأملاح بالماء العذب، ثم نزع الماء بعد ذلك من البترول.

ويعالج البترول المحتوي على نسبة كبيرة من الأملاح بواسطة 10 – 15% من الماء مرتين أو ثلاث مرات.

وتجري عملية نزع الأملاح من البترول في وحدات نزع الأملاح بالكهرباء، أو في وحدات مركبة من وحدة كيميائية حرارية ووحدة نازعة للأملاح بالكهرباء

يتجه تياران من البترول الخام المحتوى على 2500 - 3000 مليجرام/ لتر من الأملاح وحتى 5% من الماء إلى المبادلات الحرارية، حيث يسخن الخام على حساب حرارة البترول المنزوعة منه الأملاح، ثم يدخل بعد ذلك مسخنات حيث يتم التسخين بواسطة البخار المنصرف.

ويتجه البترول الخارج من المسخن إلى مروق نزع الأملاح بالطريقة الكيميائية الحرارية.

وتضاف مادة مانعة للاستحلاب إلى البترول الساخن قبل دخوله إلى المروق، ويمر كل تيار بصمام خلط لتوفير التلامس التام بين المادة المانعة للاستحلاب وبين البترول.

ويدخل تيارا البترول الخارجان من مروقي نزع الأملاح بالطريقة الكيميائية الحرارية في المجمع الأول لنزع الأملاح بالكهرباء، ويدفع إلى كل من التيارين ماء قلوي مسخن إلى درجة 70 - 80°م لغسل الأملاح.

يتحد البترول الخارج من المجمع في تيار واحد، ليتجه إلى المرحلة الأولى لأجهزة نزع الماء بالكهرباء، ثم إلى المرحلة الثانية. ويدفع ماء قلوي في البترول المنزوعة منه الأملاح جزئياً قبل الدخول في المرحلة الثانية لأجهزة نزع الماء بالكهرباء. ويتجه البترول ـ بعد المرحلة الثانية لنزع الأملاح بالكهرباء ـ إلى وعاء تجميع.

وقد انتشر في العالم في السنوات الأخيرة استخدام الأوعية الأفقية لنزع الماء بالكهرباء التي تعمل عند درجة 135 - 150°م وتحت ضغط يبلغ 20 - 24 كجم/ سم2. وتتميز هذه الأجهزة بإمكانية المحافظة على ضغوط ودرجات حرارة عالية، وكذلك بصغر ارتفاع الفصل؛ مما يوفر فصلاً أحسن للماء عن البترول .

» محاور تقنية تنظيف خزانات النفط الخام وطرق معالجة خام البترول
» تنظيف خزانات النفط الخام
» صيانة وتصليح خزانات النفط الخام وحمايتها من الحرائق ومعالجة الحرائق
» CRUDE OIL TANK CLEANING/تنظيف خزانات الزيت الخام
» تنظيف وغسيل وتطهير خزانات حديدية لتخزين الزيت الخام لشركة شيبسى للصناعات الغذائية-مصنع السادس من اكتوبر